灭绝的终结?

如果你看不见或闻不到下一顿饭的位置，什么是最好的方法?

世界各地的动物，包括一些人类部落，都使用一种类似的觅食技术，叫做“lsamvy walk”，这似乎是寻找随机分散资源的最佳方式。

但这是什么时候演变的呢?这是人类第一次在化石记录中发现这种行走方式的证据，表明这种技术至少有5000万年的历史。

南安普顿大学的大卫·西姆斯告诉凯特·阿尼更多关于各种动物是如何行走的……

大卫:几年前，我们对鲨鱼、企鹅和金枪鱼等活体动物进行了一些研究，发现它们会移动，会以一种非常有特色的方式寻找资源。我们很想知道，这种模式是从哪里出现的?它会在数百万年前出现吗?我和一位古生物学家Richard Twichett合作，我们一起寻找化石来研究它，我们在西班牙北部找到了一些。

凯特:那么，你究竟如何从岩石中的化石中判断它们是如何移动的呢?

大卫:很明显，化石本身就是动物走过的化石痕迹。所以在我们的研究中，我们研究的是始新世时期的蠕虫类动物和海胆;大约五千万年前。所以，保存下来的是它们的运动轨迹。当它们移动沉积物时，就会留下这样的痕迹。所以在我们的实验室里，我们研究海洋捕食者的运动生态学。我们使用统计方法从电子标签数据中提取模式。因此，我们所做的就是利用这项技术，分析这些灭绝动物的化石痕迹。

凯特-告诉我你发现了什么。这些史前灭绝的动物是如何在沙子里扭动的?

大卫:嗯，我们发现，当你用不同的方式描述时，动物们就会扭动。一些蠕虫状的动物以所谓的自我避免随机行走的方式移动。所以，它们避开自己的路线，转移到可能有觅食机会的地方。我们从蠕虫类动物身上发现，它们倾向于做螺旋状运动。但有趣的是，对于已经灭绝的海胆来说，它们的运动模式聚集在3到4个不同的尺度上。想象一下，在人类的环境中，我们在办公室里进行搜索，但是我们找不到，所以我们在我们的机构或家里进行搜索。如果我们找不到，我们就在我们的镇上搜索一下。所以，在每个尺度上，图案看起来都是一样的。所以，这就是为什么它很有趣的原因，因为这就是理论上所说的，至少是一个拉西步。

这也是今天海洋生物寻找食物时的做法。

大卫:对，是的。几年前，我们在《自然》杂志和《国家科学院学报》上发表的几篇论文中已经表明，像信天翁、姥鲨、大眼金枪鱼和企鹅这样的鸟类，它们的运动模式都非常接近于这种最优模式，即l行走模式。当然，lsamvy walks很有趣，因为我们展示了动物，活着的动物也在使用它们。这很有趣，因为如果你想寻找稀疏分布的资源，从理论上讲，lsamvy步行是一种最优的运动模式。所以，想象一下，你不知道资源在哪里，你没有一个很好的地图去哪里找东西，你不太了解你的环境。所以，这是最好的移动模式。事实上，也有人类表现出这种运动模式。就在最近，有一项关于坦桑尼亚北部狩猎采集者的研究他们也采用了这种lsamvy步行方式。所以，这似乎是-当你不知道东西在哪里的时候，lsamvy步行是一个很好的近似方法，你应该做的是快速找到资源。

人类寻找食物的方式，信天翁和企鹅寻找食物的方式，以及数百万年前这些微小的海洋生物都以同样的方式寻找食物。这告诉我们这是一种非常古老的寻找方法，不是吗?

大卫:没错。证据表明这是一种非常古老的模式。我的意思是，很明显，我们只研究了——我说的只是——我们只研究了5000万年前的动物。但事实上，我们看到的一些模式，我的意思是，我们有一个白垩纪的化石，它是七千万，八千万到一亿四千万年前的。所以，它把它往后放了一点。所以，如果这种运动模式，如果它有某种内在的模式，某种动物天生的模式，那么当然，这可能意味着它有一个很长的起源。

所以，如果我在找巧克力或我丢失的钥匙，我可以感谢数亿年的进化帮助了我。

大卫:没错。这是寻找某种东西的最佳方式，我们想象这个问题在几千万年前，甚至几亿年前就已经解决了。

阿尔茨海默病仅在英国就影响了大约50万人，还有这个预计随着人口老龄化，这一数字将会增加。

然而，本周剑桥大学的一个研究小组表示，只要改变我们的生活方式，多达三分之一的病例是可以预防的。他们确定了几个可能增加患这种疾病可能性的风险因素，其中一些因素可以简单地归结为生活方式的选择。

Ginny Smith采访了Carol Brayne，了解这些危险行为是什么……

卡罗尔:那么，风险因素，它们贯穿整个生命过程。因此，有教育，缺乏运动，吸烟，有中年高血压，中年肥胖，糖尿病，然后是抑郁症。单独来看，研究表明这些都与风险增加有关。现在，如果你把它们放在一起而不考虑它们之间的关系你可能会认为我们可以预防二分之一的阿尔茨海默病。但事实上，当然，它们都有明显的联系，它们在整个生命过程中都起作用。当你把它们放在一起的时候，大约是三分之一。

金妮-我们知道这是怎么回事吗?为什么体育活动如此重要?为什么还有其他的风险因素，为什么它们是风险因素?

卡罗尔:目前对这些风险因素进行了大量的研究。我们试图梳理出这种保护可能存在的原因。它发生的原因有很多。这可能是因为我们身体的细胞以不同的方式工作如果我们身体非常活跃和健康，但它也可能是神经元放电和相互交流的方式，以及为我们的大脑提供血液和含氧血液的血管，它们可能以更好的方式工作，它们可能更有效。所以，这是关于整个身体的健康，包括大脑。

金妮:现在，你谈到的一些风险因素显然是在人们的控制之下的——多做运动，戒烟，诸如此类，但你也提到了抑郁症。对我来说，这似乎不像是一种生活方式因素。你不会选择得抑郁症那么为什么抑郁症也属于同一类别呢?

卡罗尔:之所以在这个分析中，是因为在最初的研究中，它被认为是一个风险因素，并且被一次又一次地证明与痴呆症有关。有一种感觉是，在社会中对抑郁症采取措施是可能的。在某些情况下，人们更容易抑郁，但也有有效的治疗方法。所以，我们不知道治疗抑郁症患者是否会在以后出现明显的痴呆，因为这是另一种类型的研究。但我们确实知道抑郁与老年痴呆症有关，有有效的治疗抑郁症的方法，也有某些社会条件会加剧抑郁症。

金妮:那么，你说三分之一的病例是可以预防的，这意味着有些人可以做所有正确的事情，做所有的运动，不吸烟，仍然会得老年痴呆症。这一切都归结于基因还是还有其他我们还不了解的因素?

卡罗尔:对于人群来说，年龄是最大的风险因素，很明显，在人群中有一些群体基因起着重要的作用。对于这些人来说，可能会有药物治疗，特别是干预措施，在未来可能会起作用。但对大多数人来说，问题将是年龄。因此，很难说我们会阻止第三次。我认为更直接的说法是，我们会在特定年龄降低患病风险。因此，我们确实有一些来自英国的证据表明，我们可能降低了在特定年龄段患痴呆症的风险。这并不是说如果你做了这些事情，你就不会患上痴呆症。它更多的是关于我们，在特定的年龄降低我们的风险因为在这些风险概况中，如果我们作为一个社会参与更多的体育活动，少患糖尿病等等，那么当然，我们都会活得更久。这意味着我们变老了，因此，我们有很大的风险。只是如果我们能健康地活到65岁，我们有更大的机会拥有一个更健康的晚年，在我们死前衰退的时间也会更短。

1993年的大片《侏罗纪公园》在电影银幕上爆发，票房近10亿美元，吸引了数百万人的想象力。

但是像这样一个古老物种的复活真的有可能吗?

2003年，一种名为Bucardo的野生山羊的最后幸存成员在它去世后被成功克隆，使该物种成为有史以来第一个“去灭绝”的例子。

这一成功是短暂的，克隆人在几分钟后就死了，但把动物从历史书中带回来的想法已经引起了人们的关注许多科学家的想象力。

哈佛大学的乔治·丘奇就是这样一位科学家，他希望把我们的侏罗纪公园梦想变成现实，他带回的不是危险的恐龙，而是温和的巨人——长毛猛犸象，他向凯特·阿尼解释道。

乔治:所以，我们非常感兴趣的是达到现代生态系统，这可能有利于人类的生存，并减少适应成本，在这些现代生态系统中，各种物种的生存。反过来，我们有理由相信猛犸象可能很好地适应了极端寒冷，具有讽刺意味的是，在全球变暖的西伯利亚和加拿大，极端寒冷仍然存在。

凯特:那么，你想看猛犸象在西伯利亚苔原上自由漫步吗?

乔治-或者至少是抗寒的大象。

凯特-我们说的是什么生物?我们说的是100%猛犸象还是介于两者之间的某种混合体?

乔治:几乎每一种动物都是与邻近物种杂交的。所以，这里真的有一个关于纯洁的神话。但我认为重要的是，现代生态系统需要现代的解决方案，我们希望利用任何我们能从最近灭绝的物种中得到的启发来帮助我们维护现代物种，例如，亚洲象遇到了很大的麻烦，因为它被人类包围了。所以猛犸象是亚洲象的近亲。所以，如果你能把它们中的一些隔离在人类很少的地方，这可能对它们和苔原都是有利的。

凯特，给我们简单介绍一下猛犸象的历史。猛犸象是什么时候灭绝的，你如何获得它们的DNA来重建它们?

乔治:所以，他们大约在一万到五千年前灭绝了。随着冻土带的融化，越来越多的冰变得可用。所以，它们的DNA仍然处于可怕的状态，因为宇宙辐射，如果没有其他因素的话，在这1万年甚至4万年的时间里，对一些标本来说。但是我们可以恢复这个DNA，它被分解成一种扁平的碎片，用决定性的化学结构对它进行排序，这是我的实验室和其他人最近开发的一套新技术。

凯特:你是怎么把这个DNA序列，你从冰冻猛犸象身上挖出来的DNA转换过来的?你怎么把它变成一只活生生的长毛象?

乔治:那么，另一套技术，这应该意味着读取我们现在合成的古代DNA，然后用一种叫做CRISPR的新方法将我们想要的DNA插入哺乳动物体内。它大约有一年半的历史，主要用于基因治疗，但对农业物种也很有用，现在对这些野生物种也很有用。它只是在DNA的一个地方——大海捞针——非常精确地切割，就像在一头的位置，然后我们将用大象干细胞中的旧DNA替换新DNA，这个干细胞最终能够产生一个完整的婴儿。

凯特:所以，你基本上是把DNA切碎并改变了，所以你得到了一些猛犸象的DNA，一些大象的DNA。那你大概得找个大象代孕妈妈。我是说，大象有多擅长做替身?

乔治:我的意思是，这看起来很像一只正常的小象，除了多余的毛发，甚至毛发也可以推迟到它们相当成熟的时候。

我有一个想法，就像一只母象说:“什么?那是什么!它一点也不像我。”

乔治:是的，我认为他们倾向于珍惜——你知道，你听过这样一句话，“只有母亲才会爱的脸”。

凯特——一只只有妈妈才会爱的猛犸象。我是说，这里离我们有多远?我幻想着成群的猛犸象自由漫步。你认为这要多久才能成为现实?

乔治:所以，很难给出一个确切的日期，但技术发展很快。这是一种指数级的进步，因为人们对医疗保健对人类的好处感到兴奋。它是向下移动的，所以我们能做的最快的事情是如果需要少量的改变来让大象开始抵抗寒冷，它可能需要几年的时间，然后需要22个月的时间才能出生。所以，这是它能达到的绝对最快速度，之后可能还会更快。

凯特-所以，要等一段时间。但是你知道，对于大象和猛犸象，很容易看出它们之间的关系。你还关注其他物种吗?你是要像斯皮尔伯格那样对我们吗?

乔治:嗯，我可以为自己说话，这是我实验室议程上唯一的一个。例如，我尽量避免食肉动物，“复兴与恢复”有一个庞大的社区，正在研究其他濒临灭绝的物种。我们正在引入古代DNA来帮助增加它们的多样性，包括其他最近灭绝的动物，比如美洲东海岸的健康母鸡。

凯特:所以，如果我们能找到猛犸象，让它们复活，简单地说，你认为它们会如何丰富苔原和这类地方的多样性?他们有什么好处?

乔治:生态学家谢尔盖·齐莫夫(Sergey Zimov)等人写了几篇论文，描述了猛犸象是如何通过戳破积雪，让春草从枯死的冬草中冒出来，把树推到一边，让草生长，从而降低平均气温的。因此，总的来说，导致冻土带的稳定融化，释放出二氧化碳和甲烷等温室气体，这是一个惊人的数字，它们的总量大约是世界上所有森林中碳总量的2到3倍。所以，如果我们让它通过融化从苔原上逸出，就像我们烧毁了世界上所有的森林。所以，即使我们不相信温室气体的其他来源，这也是我们真正需要关注的。

克里斯-乔治，你认为将来有可能完成猛犸象的完整基因组吗?所以，与其把大象的正确片段和猛犸象的一些基因混合起来，你认为我们是否能够获得整个猛犸象的基因组，并看到真正的猛犸象?

乔治:我认为，如果我们在研究抗寒大象方面取得进展，那么成本似乎会像我认为的那样大幅下降。我们有这个能力。我们知道做它的基本方法。现在的问题是把价格降到一定程度，从环保的角度探索可行性。但是，是的，我认为根据我们今天所知道的，这是非常可行的。

而科学家们正在努力带来像猛犸象这样的灭绝物种复活了，一些我们认为已经永远消失的东西可能没有我们想象的那么死。英国南极调查局的彼得·康威(Peter conway)和他的同事们通过研究古苔藓来研究气候变化，但当他们向凯特·阿尼(Kat Arney)和克里斯·史密斯(Chris Smith)解释说，就像电影《小精灵》(Gremlins)一样，他们只是简单地加了水时，他们感到惊讶……

彼得:苔藓给了我们很好的气候记录，在南极的一些地方，苔藓已经在一个地方生长了几千年，我们所知道的最古老的苔藓群已经有5000年了。它们的不同寻常之处在于，苔藓生长在地表。它们的顶部是绿色的，每年它们会长出几毫米的绿色生长物。但如果你喜欢的话，茎会留在它们下面。最终，在南极洲，你会得到2到3米厚的苔藓，下面是20厘米，它会进入永久冻土层，因为南极的环境非常寒冷。一旦它进入永久冻土，它就会在静止状态下有效。我们对苔藓库的岩芯进行定位因为它们告诉我们数百或数千年前苔藓活跃生长时的气候是什么样的，这是我们的主要兴趣。但我们看了这些苔藓核，它们实际上看起来保存得很好。茎看起来保存得很好，叶子看起来保存得很好，即使从细胞层面来看，细胞壁也完好无损。它们看起来一点也不严重。 So, we simply thought, how far down a moss core might it be possible for the moss to recover? We started out with, figuring the literature on the subject suggests a small number of decades. That's the sort of the time span the people have managed to get mosses to regrow from. But we got a core out that covered about 1600 years and we divided it into sections and put it in a plant growth incubator very simply. As you said, just added water and gave it some light. And lo and behold! We did get some shoots growing right through the depth of the core.

凯特-当你打开盖子的时候一定很震惊，哎呀，它变绿了!你怎么知道那一定是非常非常古老的1600年植物才恢复生命?你怎么知道肯定是他们?

彼得:我得说，这既令人惊讶又令人愉快。你有一种即将发生的感觉，当它发生的时候感觉很好。如果你仔细观察，如果你把核心表面放在显微镜下，你会看到那里的老芽，然后新的芽正在生长，很明显是从老芽中生长出来的。它们非常牢固地附着在它们上面如果在我们钻出核心的时候有污染孢子或者植物碎片就不会这样了。所以，我认为我们很有信心，新的增长来自于这个深度，这个核心的年龄。我们对这个时代充满信心。它在放射性碳测年的范围内。我们对年代很有信心，因为我们有很多保存完好的碳基岩心材料来确定年代。

凯特:所以，这些苔藓是最后的绿色和叶子，大约在罗马帝国结束的时候。你能让它们再次生长真是太神奇了，但这不仅仅是“哦!这太酷了!”它能告诉我们什么?

彼得:公平地说，这是一个蓝天问题，事物能存活多久?但是发现它们可以存活，它告诉我们，例如，如果你有一块土地，一块苔藓的区域被冰覆盖，冰会在一个世纪或千年的时间尺度上膨胀和收缩。那么你就有可能在它们所在的地方生存下来，而不是——我们过去总是认为，当冰出现时，它下面的一切都被消灭了。如果不是这样，那么生物或生物多样性就会存活下来。下次冰消退的时候，你就有可能重新在这个地区定居，以不同的方式了解这个地区的生物多样性。

凯特:你提到这些苔藓，它们已经有1600年的历史了，你说:“我们认为它们可能有几十年的历史。”与我们所知道的其他一些可以进入停滞状态然后恢复的动物相比，这是什么呢?

彼得:嗯，这是一个开放性的问题。在这种条件下生存的能力被称为隐生，也就是在长期冰冻或长期干燥条件下生存的能力。当你有一个动物或植物，甚至是一个微生物细胞处于这种状态时，你或我看着它，我们无法做任何事情来告诉我们它是活的。我们得把它放回正常状态，看看它能不能站起来，能不能走开。

现在，有许多无脊椎动物群体最著名的是缓步动物和线虫，还有一些螨虫，一些弹尾虫，甚至一些昆虫，它们可以存活的时间和我们认为的苔藓可以存活的时间相似，所以10年，20年，30年，这样的顺序。有一件事我们还没有对这些核心做过，那就是看看是否有任何被控制的动物，或者我们是否有办法让被控制的动物复活。这是一个完全可行的问题。只是我们一直没机会这么做。

Kat——蚂蚁的侏罗纪公园。

彼得:是的，小多了。里面没有恐龙。

凯特-这太迷人了。我们在上周的节目中谈到了将人类送上月球的问题。如果你能把一些植物以干燥的静态形式带走，这将非常有用，如果我们要去地球化或殖民其他星球。

彼得:当然，这是一种携带物品的方式，重量更轻，也更容易保持原状。我的意思是，现在我想这有点像科幻小说。但我们确实知道地衣，这是另一种——它们不是植物。它们是藻类和真菌的共生，但它们在极地和极端环境中也很常见。我们知道，你可以把整个地衣或地衣的孢子带到空间站上，它们可以在太空条件下生存。所以，是的，潜在地，这些群体可以发挥作用，我们称之为地球化，或者至少为太空舱环境提供氧气。

凯特:简单地说一下，如果你把这些苔藓种在外面，它们又会怎样呢?他们会没事吗?

彼得:基本上是的。我的意思是，它们是极地物种，所以它们能很好地适应寒冷的环境。但是有一种物种我们可以这样做，或者我们在南极有一种物种实际上出现在北极，它出现在苏格兰的山上。我认为在塞特福德森林甚至有一个非常接近的亲戚。所以，原则上，你可以把它放在至少不是阳光明媚的地方，而是一个凉爽、潮湿的地方，这样它就会很快乐。

所以，也许有一天，我们会看到乔治·丘奇的长毛猛犸象吃你修复的苔藓。

彼得:我们得种很多，不过是的。

克里斯-彼得，你们有没有对苔藓做过基因分析，看看底部的东西是否与1600年前的东西相似?

彼得:直接的答案是否定的，但这是一个我们正在研究的问题。我的意思是，观察在这段时间里是否有任何基因甚至生理生化变化是非常有趣的因为如果1600年前的情况不同。你可能会认为存在不同的基因表达或不同的生理适应。

Chris -我们采访了一位女士，很久以前，她在一个考古遗址中发现了一些枣核，这些枣核是几千年前在现在的以色列地区有人吐出来的。她能够让它们发芽，并从它们那里得到枣，但她说这些植物看起来确实与现在生长的植物有细微的不同。让我震惊的是，你的苔藓可能是在这2000年里随着茎的生长而进化的。

彼得:很有可能。这是一个非常公平的方法。这是我们想做的事情，我们正在努力做到这一点。

乔治·丘奇(哈佛大学)——嗯，简单的回答是，我们不知道。但我们认为，如果目标是恢复部分基因组并使其适应新的环境，那么无论如何，旧的基因组都需要改变。关键是，你的基因组有多接近在猛犸象的例子中，它们非常非常接近亚洲象。它们彼此之间的距离都比它们与非洲的距离要近。所以，我认为这是最好的情况，相对较少的变化可能需要使它们适应寒冷。