让灭绝物种重返生命|Beth Shapiro 博士
Bringing Extinct Species Back to Life | Dr. Beth Shapiro
嘉宾:Beth Shapiro
精读 · 按主题梳理核心观点、论证与案例。
§01物种、分类与共同的保护工具
Beth Shapiro 将去灭绝视为更广泛的保护工作的一部分。Colossal 的恐狼,是通过从化石基因组中选出遗传编辑位点,再把这些变化工程化地导入灰狼基因组而培育出来的。面对“为什么要把这项工作放在防止物种灭绝之前”的质疑,她的回答是,两者使用相同的工具、技术,也有共同的需求。她认为,猛犸象、渡渡鸟和袋狼能引发公众兴趣,从而为开发保护现生物种的工具带来更多关注和投入。因此,她的主张并不是让灭绝动物复活可以取代保护工作,而是这些项目共享技术基础,也可能通过公众关注和资源投入相互促进。
主持人把这场讨论放在 Shapiro 在 Colossal 从事进化生物学工作的背景下,介绍了公司涉及猛犸象、渡渡鸟和恐狼的项目。他把这些项目与更广泛的问题联系起来,包括物种保护、基因组学、人类基因工程和伦理。节目开场也划定了讨论范围:恐龙不在计划之列,接下来会解释原因。这样的铺陈把去灭绝既呈现为一项具体的基因工程计划,也呈现为讨论人们如何分类和改变生物的切入点。
Shapiro 对物种问题的出发点是:“物种”是人类创造的类别,并非生物学本身必须承认的一条界线。人们把生物分组,以便给它们命名、讨论它们、分享故事和记忆;语言让这些类别有助于沟通和社会生活。主持人把这一点与大家熟悉的分类阶梯和林奈的分类系统联系起来。区别在于,命名体系帮助人们整理进化关系,但生物及其历史未必会整齐地落入彼此完全分开的类别。
野牛的例子说明,常用名称可能模糊生物学差异。Shapiro 说,美洲野牛常被叫作 buffalo;非洲水牛、亚洲水牛和美洲野牛也都共享类似名称,尽管按照 DNA 看,它们彼此并无亲缘关系。她的说法是,这些名称源于人们认为它们外形相似、皮毛可用,而分类学家希望名称能明确指出说的是哪种动物。林奈的命名体系被作为解决这种歧义的一种办法:美洲平原野牛的拉丁名称在属、种和亚种层级上重复使用。节目借这种重复制造幽默,但核心观点是,日常名称和科学分类服务于不同需求。
主持人接着区分了分类学与物种概念:分类学把生物放进进化历史的框架中;物种概念则是一种判断标准,用来决定两种动物是否属于同一物种。这里提到的、与恩斯特·迈尔相关的生物学物种概念以繁殖为标准:如果两种生物能够交配并产生有生育能力的后代,就算作同一物种。主持人认为这是一个不错的起点,并以果蝇为例说明物种之间可能存在繁殖障碍。对话把这一标准当作实用的入门概念,并没有声称一种定义就能解决分类学中的所有难题。
§02从繁殖、遗传和地理边界定义物种
在谈正式定义之前,对话先用日常繁殖行为检验物种边界。Shapiro 把生物学物种概念描述为一种有用标准:能够互相繁殖并产生可育后代的生物,可视为同一物种。她把它与遗传学物种概念作对比;后者按序列相似度的某个阈值来划分生物。她还提到地理物种概念,可能根据生物生活的地点给种群不同名称。她强调,生物学本身不会替人们选择这些概念;人们会根据要回答的问题来采用它们。狗的例子是为了让讨论更贴近日常,并不能据此推导出跨物种交配的一般生物学规律。
尼安德特人和丹尼索瓦人说明,繁殖标准在实际应用中会变得复杂。Shapiro 回顾了相关证据:解剖学上现代的人类从非洲迁出后,遇到了尼安德特人并与之繁殖;DNA 研究也通过丹尼索瓦洞穴出土的遗骸识别出丹尼索瓦人。如果尼安德特人是一个独立物种,那么他们与智人繁殖,就不符合对生物学物种概念的严格理解。节目提到,今天许多人有大约 2%–5% 的尼安德特人祖源,来自这次混合。讨论没有把物种标签当作等级划分,而是用这个案例说明,谱系、祖源和物种名称并不总能整齐对应。
这段对话把人类化石记录的零碎性,与古 DNA 能提供的补充证据作了对照。一段不完整的颌骨或牙齿可能促使人们大幅修订对进化历史的理解,但由于可用骨骼很少,相关解释仍有争议。从丹尼索瓦洞穴的一块小指骨中提取 DNA,可以更直接地识别其所属谱系,并与现今人群的 DNA 比较。Shapiro 还区分了祖先谱系与后代谱系:化石可能属于现今人类的祖先谱系,也可能来自一条没有留下现存后代、最终灭绝的分支。测序能帮助人们判断遗骸属于哪种情况,也揭示不同谱系之间曾有繁殖;说话者把这些证据视为物种边界并不简单的原因之一。
§03谱系相遇:杂交、适应与繁殖障碍
说话者把物种起源视为一个漫长、受环境影响的过程,而不是突然发生的跃变。Shapiro 说,随机突变会在基因组中累积;彼此隔离、生活在不同栖息地的种群则承受不同的选择压力。种群规模也很重要:在小种群中,即使有害突变也可能因为偶然而固定下来。随着时间推移,这些变化会让不同谱系逐渐分化;但它们再次相遇时能否繁殖,取决于期间出现了哪些变化。有些繁殖障碍可能很快出现,例如精子无法使卵子受精,或杂交后代发育异常;另一些情况下,即使经过很长时间,也仍可能发生基因混合。Shapiro 称这是进化生物学中的一个开放问题。
北极熊和棕熊是节目用来说明长期分化的谱系仍可能互相繁殖的具体例子。说话者称,这两类熊大约在 50 万年前分化,但当栖息地重叠时仍能交配。古 DNA 显示,一只古老北极熊具有如今也能在棕熊中发现的祖源;Shapiro 还谈到上一个冰期期间,棕熊扩展到阿拉斯加东南部的 ABC 群岛后与北极熊接触。她说,今天生活在北美的棕熊仍带有来自那次杂交的北极熊祖源。这个例子说明,分化时间本身并不能决定是否已经形成繁殖隔离。
熊的例子还表明,杂交不一定在两个谱系中对称发生,也不一定同样成功。Shapiro 说,目前观察到的相关祖源出现在棕熊中,而非北极熊中,并将此与繁殖时机和生态差异联系起来:北极熊属于诱导排卵型,棕熊雄性遇到北极熊雌性时可能会诱发排卵。她转述北极熊生物学家的一个假设:棕熊祖源可能影响白色毛皮,而白色毛皮对捕猎海豹很重要,因此杂交后代即使出生,也可能无法以北极熊的方式生存。关键区别在于,生殖上能够兼容,并不代表动物之后一定能在某种栖息地中生存。