与它们的非洲象近亲不同，长毛猛犸象是寒冷地带的生物，它们有长长的毛发，厚厚的脂肪层和较小的耳朵，这些都可以最大限度地减少热量损失。科学家们首次全面地编目了数百种基因突变，这些突变导致了这些差异。
这项研究揭示了长毛猛犸象（Mammuthus primigenius）是如何从与亚洲象（Elephas maximus）共同的祖先进化而来的。它甚至可以作为工程改造能够生存在西伯利亚的非洲象的配方。
加州大学圣克鲁斯分校的进化遗传学家贝丝·夏皮罗说：“这些是我们需要在非洲象基因组中修改的基因，以创造一种主要还是非洲象，但实际上能够在寒冷地区生存的动物。”她没有参与最新的研究。尽管听起来很奇特，但这项工作在马萨诸塞州波士顿的一个研究实验室中还处于非常早期的阶段。
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第一个长毛猛犸象基因组于2008年发布，但它包含太多错误，无法可靠地区分猛犸象基因组与非洲象基因组之间的差异。其他研究单独挑出猛犸象的个别基因进行仔细检查，确定了使动物具有浅色毛发和在寒冷条件下工作的携氧血红蛋白蛋白的突变。
脂肪的秘密
在最新的研究中，伊利诺伊州芝加哥大学的进化遗传学家文森特·林奇和他的团队描述了他们如何对三只亚洲象和两只长毛猛犸象（一只死于2万年前，另一只死于6万年前）的基因组进行了高质量的测序。他们发现猛犸象和非洲象之间大约有140万个DNA字母不同，这改变了1600多个蛋白质编码基因的序列。该研究于4月23日发布在生物学预印本服务器bioRxiv.org上。
在文献中梳理有关这些蛋白质在其他生物体中的作用的信息，揭示了数十个与皮肤和毛发发育、脂肪储存和代谢、温度感觉以及其他可能与北极生活相关的生物学方面有关的基因。
例如，几种在猛犸象中特有的发生变化的基因参与了生物钟的设置，这可能是对生活在冬季黑暗和夏季24小时白天的世界的潜在适应。其他北极动物，如一些驯鹿，也有类似的突变。
猛犸象基因组还包含控制脂肪细胞产生的基因的额外拷贝，以及与胰岛素信号传导相关的基因的变异，而胰岛素信号传导又与糖尿病和糖尿病预防有关。猛犸象和非洲象之间存在差异的几个基因参与了感知热量并将该信息传递到大脑。
复活的基因
该团队“复活”了其中一个热感应基因的猛犸象版本，该基因编码一种名为TRPV3的蛋白质，该蛋白质在皮肤中表达并调节毛发生长。他们将基因序列插入实验室中人类细胞的基因组中，并将其暴露于不同的温度下，结果表明，猛犸象TRPV3蛋白对热的反应不如非洲象版本灵敏。这一结果与之前的发现相符，即与正常啮齿动物相比，TRPV3失活的小鼠更倾向于在笼子的较冷部分花费时间，并且拥有更卷曲的毛发。
林奇说，下一步是将相同的基因插入到已通过化学方法编程为具有胚胎细胞行为的非洲象细胞中，因此可以转化为多种细胞类型。这种诱导多能干（iPS）细胞随后可用于检查猛犸象蛋白质在不同组织中的表达。林奇的团队还计划测试其他猛犸象突变在iPS细胞中的影响。
艰巨的任务
哈佛医学院的遗传学家乔治·丘奇的实验室已经在进行类似的工作。利用一种被称为CRISPR/Cas9的技术，该技术可以轻松编辑基因，他的团队声称已经改造了非洲象细胞，使其包含14个可能与耐寒性有关的猛犸象基因版本，尽管该团队尚未测试这如何影响非洲象细胞。丘奇计划在由非洲象iPS细胞创建的“类器官”中进行这些实验。
丘奇说，这项工作是编辑整个长毛猛犸象基因组的序幕，甚至可能复活长毛猛犸象，或者至少赋予亚洲象足够的猛犸象基因使其能够在北极生存。第二种选择更容易实现，因为它需要的突变比第一种选择少。西伯利亚北部一个名为更新世公园的16平方公里的保护区甚至被提议作为这种耐寒非洲象种群的潜在家园。
然而，林奇说，是否有人想做这样的事情是另一个问题，夏皮罗也同意。在她 的书《如何克隆猛犸象》（普林斯顿大学出版社，2015年）中，她概述了阻碍培育转基因“长毛象”的无数障碍，从将生殖技术应用于濒危物种的伦理问题，到非洲象生殖生物学领域仍然不成熟这一事实。
夏皮罗说：“我可能应该把这本书叫做《如何克隆猛犸象（如果它在技术上变得可行，而且如果它实际上是一个好主意，这可能不是）》。”“但这标题太不吸引人了。”
本文经许可转载，并于2015年5月1日首次发表。