When I was a young boy, I used to gaze through the microscope of my father at the insects in amber that he kept in the house. And they were remarkably well preserved, morphologically just phenomenal. And we used to imagine that someday, they would actually come to life and they would crawl out of the resin, and, if they could, they would fly away.
כשהייתי נער צעיר, הייתי מביט מבעד למיקרוסקופ עם אבי בחרקים לכודים בענבר (שרף שהתקשה), שהחזקנו בבית. והם נשתמרו בצורה מדהימה, בצורה יוצאת מן הכלל מבחינה מורפולוגית. ונהגנו לדמיין, שיום אחד, הם ממש יתעוררו לחיים ויזחלו אל מחוץ לשרף ואם יוכלו, הם יפרשו כנפיים ויעופו.
If you had asked me 10 years ago whether or not we would ever be able to sequence the genome of extinct animals, I would have told you, it's unlikely. If you had asked whether or not we would actually be able to revive an extinct species, I would have said, pipe dream. But I'm actually standing here today, amazingly, to tell you that not only is the sequencing of extinct genomes a possibility, actually a modern-day reality, but the revival of an extinct species is actually within reach, maybe not from the insects in amber -- in fact, this mosquito was actually used for the inspiration for "Jurassic Park" — but from woolly mammoths, the well preserved remains of woolly mammoths in the permafrost.
לו הייתם שואלים אותי לפני 10 שנים, האם נוכל אי פעם למפות את הגנום של חיות שנכחדו, או לא, הייתי אומר לכם שזה לא סביר. האם הייתי שואל אתכם, האם נוכל ממש להשיב לחיים מין שנכחד, או לא, הייתי אומר, חלומות באספמיה. אבל למעשה, אני עומד כאן היום, באופן מדהים, כדי לומר לכם, שלא רק שאפשרות שחזור הגנום של מינים נכחדים היא אפשרית וכבר קיימת היום, אלא שההשבה לחיים של מינים נכחדים היא ממש בהישג יד, אולי לא מתוך החרקים שלכודים בענבר - למעשה, היתוש הזה שימש השראה לסרט "פארק היורה" - אלא מממותות צמריריות, מהשיירים שנשתמרו היטב של ממותות צמריריות בשכבות הקרקע הקפואות-תמיד.
Woollies are a particularly interesting, quintessential image of the Ice Age. They were large. They were hairy. They had large tusks, and we seem to have a very deep connection with them, like we do with elephants. Maybe it's because elephants share many things in common with us. They bury their dead. They educate the next of kin. They have social knits that are very close. Or maybe it's actually because we're bound by deep time, because elephants, like us, share their origins in Africa some seven million years ago, and as habitats changed and environments changed, we actually, like the elephants, migrated out into Europe and Asia.
הממותות הצמריריות הן דוגמה מעניינת ומייצגת במיוחד של עידן הקרח. הן היו גדולות. הן היו שעירות. היו להן חטים ענקיים, ונראה שיש לנו אליהן קשר עמוק, כמו שיש לנו עם פילים. אולי זה מפני שפילים חולקים איתנו הרבה דברים משותפים. הם קוברים את מתיהם. הם מחנכים את הצאצאים שלהם. הם טווים קשרים חברתיים קרובים. או אולי זה בגלל שאנחנו קשורים בקשר עתיק יומין, כי הפילים, כמונו, מקורם באפריקה לפני כשבעה מיליון שנים, וכשבתי הגידול והסביבה השתנו, אנחנו, ממש כמו הפילים, התחלנו לנדוד החוצה, אל אירופה ואל אסיה.
So the first large mammoth that appears on the scene is meridionalis, which was standing four meters tall weighing about 10 tons, and was a woodland-adapted species and spread from Western Europe clear across Central Asia, across the Bering land bridge and into parts of North America. And then, again, as climate changed as it always does, and new habitats opened up, we had the arrival of a steppe-adapted species called trogontherii in Central Asia pushing meridionalis out into Western Europe. And the open grassland savannas of North America opened up, leading to the Columbian mammoth, a large, hairless species in North America. And it was really only about 500,000 years later that we had the arrival of the woolly, the one that we all know and love so much, spreading from an East Beringian point of origin across Central Asia, again pushing the trogontherii out through Central Europe, and over hundreds of thousands of years migrating back and forth across the Bering land bridge during times of glacial peaks and coming into direct contact with the Columbian relatives living in the south, and there they survive over hundreds of thousands of years during traumatic climatic shifts. So there's a highly plastic animal dealing with great transitions in temperature and environment, and doing very, very well. And there they survive on the mainland until about 10,000 years ago, and actually, surprisingly, on the small islands off of Siberia and Alaska until about 3,000 years ago. So Egyptians are building pyramids and woollies are still living on islands.
אז הממותה הגדולה הראשונה שהופיעה בשטח היא המרידיאונאליס, שבעמידה הגיעה לגובה של 4 מטרים שקלה כ 10 טונות והייתה מותאמת לחיים ביערות והתפשטה ממערב יבשת אירופה ועד למרכז אסיה, מעבר לגשר היבשתי של ברינג ואל תוך חלק מצפון אמריקה. ואז, שוב, כשהאקלים השתנה, כפי שהוא משתנה תמיד, ובתי גידול חדשים נפתחו, הגיעו המינים המותאמים לחיים בערבה הנקראים trogontherii, במרכז אסיה, דוחקים את המרידיאונאליס אל מערב אירופה. והסוואנות הפתוחות והמדושאות בצפון אמריקה נפתחו, מה שהוביל להופעתה של הממותה הקולומביאנית, מין גדול וחסר שיער בצפון אמריקה. ובאמת רק אחרי כ 500,000 שנה מאוחר יותר, הופיעה הממותה הצמרירית, זו שכולנו מכירים ואוהבים כל כך, והתפשטה מנקודה מזרחית באזור ברינג לכל רחבי מרכז אסיה, דוחקת שוב את ה trogontherii החוצה למרכז אירופה, ובמשך מאות אלפי שנים נודדת הלוך ושוב דרך הגשר היבשתי של ברינג בתקופות שיא של הקרחונים ומגיעה לקשר ישיר עם קרובי המשפחה הקולומביאנים שגרו בדרום, ושם הם שורדים במשך מאות אלפי שנים תוך כדי שינויים טראומטיים באקלים. אז הנה לנו חיה סתגלנית ביותר שמצליחה להתמודד עם שינויים אדירים בטמפרטורה ובסביבה, ועושה זאת בהצלחה רבה מאוד. והיא שורדת על היבשת עד לפני כ 10,000 שנה, ובעצם, באופן מפתיע, גם על איים קטנים באזור סיביר ואלסקה, עד לפני כ 3,000 שנים. כך שכשהמצרים בונים פירמידות הממותות הצמריריות עדיין חיות על איים.
And then they disappear. Like 99 percent of all the animals that have once lived, they go extinct, likely due to a warming climate and fast-encroaching dense forests that are migrating north, and also, as the late, great Paul Martin once put it, probably Pleistocene overkill, so the large game hunters that took them down.
ואז הן נעלמות. כמו 99% מהחיות שהתקיימו פעם, הן נכחדו כנראה בשל ההתחממות הגלובלית והצטמקות מהירה של היערות הצפופים שמתפשטים צפונה, וגם, כפי שאמר זאת פעם פול מרטין המנוח, כנראה ההרג המופרז של תקופת הפלייסטוקן כלומר הציידים שחיסלו אותם.
Fortunately, we find millions of their remains strewn across the permafrost buried deep in Siberia and Alaska, and we can actually go up there and actually take them out. And the preservation is, again, like those insects in [amber], phenomenal. So you have teeth, bones with blood which look like blood, you have hair, and you have intact carcasses or heads which still have brains in them.
למרבה המזל, אנחנו מוצאים שרידים של מיליונים מהם מפוזרים לכל רוחב מעבה הקרקע הקפואה בסיביר ובאלסקה, ואנחנו יכולים ממש להגיע לשם ולהוציא אותם משם. ורמת השימור, שוב, כמו אותם חרקים בשרף, היא יוצאת מגדר הרגיל. אז יש לנו שיניים, עצמות עם דם שנראות כמו דם, יש לנו שיער, ויש לנו פגרים שנשתמרו בשלמותם או ראשים שעדיין מכילים מוחות בתוכם.
So the preservation and the survival of DNA depends on many factors, and I have to admit, most of which we still don't quite understand, but depending upon when an organism dies and how quickly he's buried, the depth of that burial, the constancy of the temperature of that burial environment, will ultimately dictate how long DNA will survive over geologically meaningful time frames. And it's probably surprising to many of you sitting in this room that it's not the time that matters, it's not the length of preservation, it's the consistency of the temperature of that preservation that matters most.
רמת ההשתמרות וההישרדות של הDNA תלויה בגורמים רבים, ואני חייב להודות, שרבים מהם אנחנו עדיין לא מבינים, אבל בתלות בזמן שבו היצור מת, וכמה מהר הוא נקבר, עומק הקבורה, הרמה הקבועה של הטמפרטורה של הסביבה שבה הוא נקבר, יקבעו בסופו של דבר כמה זמן ישרוד הDNA לאורך תקופות גיאולוגיות משמעותיות. וזה בוודאי יפתיע רבים מכם שיושבים כאן בחדר שזה לא הזמן שמשנה, זה לא משך תקופת השימור, אלא הרמה הקבועה של הטמפרטורה, היא הגורם המכריע בתהליך השימור.
So if we were to go deep now within the bones and the teeth that actually survived the fossilization process, the DNA which was once intact, tightly wrapped around histone proteins, is now under attack by the bacteria that lived symbiotically with the mammoth for years during its lifetime. So those bacteria, along with the environmental bacteria, free water and oxygen, actually break apart the DNA into smaller and smaller and smaller DNA fragments, until all you have are fragments that range from 10 base pairs to, in the best case scenarios, a few hundred base pairs in length. So most fossils out there in the fossil record are actually completely devoid of all organic signatures. But a few of them actually have DNA fragments that survive for thousands, even a few millions of years in time. And using state-of-the-art clean room technology, we've devised ways that we can actually pull these DNAs away from all the rest of the gunk in there, and it's not surprising to any of you sitting in the room that if I take a mammoth bone or a tooth and I extract its DNA that I'll get mammoth DNA, but I'll also get all the bacteria that once lived with the mammoth, and, more complicated, I'll get all the DNA that survived in that environment with it, so the bacteria, the fungi, and so on and so forth. Not surprising then again that a mammoth preserved in the permafrost will have something on the order of 50 percent of its DNA being mammoth, whereas something like the Columbian mammoth, living in a temperature and buried in a temperate environment over its laying-in will only have 3 to 10 percent endogenous.
כך שאם היינו מעמיקים עכשיו לתוך העצמות והשיניים ששרדו את תהליך ההתאבנות, הDNA שהיה פעם שלם, ארוז היטב מסביב לחלבוני היסטון, הוא כעת תחת מתקפה של הבקטריה שחיה פעם בסימביוזה עם הממותה במשך שנים, כאשר היא עוד הייתה בחיים. אז החיידקים האלה, ביחד עם החיידקים מהסביבה משחררים מים וחמצן שלמעשה שוברים חלקים מה-DNA לחלקים יותר ויותר קטנים של DNA עד שכל מה שנשאר הם מקטעים באורך שנע בין 10 זוגות בסיס, במקרה הטוב, עד לכמה מאות זוגות בסיס. כך שרוב המאובנים שנמצאים שם בחוץ הם למעשה משוללי כל חתימה אורגנית. אבל בחלק מהם יש ממש מקטעי DNA ששרדו במשך אלפי, אולי אפילו מיליוני שנים. ובשימוש בטכנולוגיה העדכנית ביותר של חדרים נקיים, פיתחנו דרכים שבהן ניתן לברור את הDNA הזה מתוך כל שאר הבררה שם, וזה לא יפתיע אף אחד מכם כאן בחדר, שאם אקח עצם או שן של ממותה ואמצה מתוכן את הDNA, אקבל DNA של ממותה, אבל אני גם אקבל את כל הבקטריות שחיו פעם עם הממותה, ועוד יותר מורכב, אני אקבל את כל הDNA ששרד בסביבה יחד איתה, את הבקטריות, את הפטריות, ועוד ועוד. ושוב לא מפתיע, שלממותה שנשתמרה באדמת הקרח הקפואה תמיד, יהיו בסביבות 50 אחוזים DNA של ממותה, בעוד שלחיה כמו הממותה הקולומביאנית, שחיה בטמפרטורה גבוהה יותר ונקברה בסביבה חמה יותר, יהיו משהו כמו 3 עד 10 אחוזים.
But we've come up with very clever ways that we can actually discriminate, capture and discriminate, the mammoth from the non-mammoth DNA, and with the advances in high-throughput sequencing, we can actually pull out and bioinformatically re-jig all these small mammoth fragments and place them onto a backbone of an Asian or African elephant chromosome. And so by doing that, we can actually get all the little points that discriminate between a mammoth and an Asian elephant, and what do we know, then, about a mammoth?
אבל פיתחנו דרכים מחוכמות מאוד שבהן אנחנו יכולים ממש להבחין, לקלוט ולהבחין, בין DNA של הממותה לבין הDNA שאינו של הממותה, ועם התקדמות הטכנולוגיה בבניית רצף בהספקים גבוהים, אנחנו יכולים למצות ובאופן ביואינפורמטי להתאים מחדש את מקטעי הממותה הקטנים האלה ולהלביש אותם על בסיס של כרומוזום ששייך לפיל אסיאתי או אפריקני. ובדרך זו, אנחנו יכולים להבין את כל הנקודות הקטנות שמבחינות בין ממותה לבין פיל אסיאתי, ומה אנחנו יודעים, באמת, על ממותה?
Well, the mammoth genome is almost at full completion, and we know that it's actually really big. It's mammoth. So a hominid genome is about three billion base pairs, but an elephant and mammoth genome is about two billion base pairs larger, and most of that is composed of small, repetitive DNAs that make it very difficult to actually re-jig the entire structure of the genome.
טוב, הגנום של ממותה כמעט הושלם, ואנחנו יודעים שהיא ממש גדולה. טוב, זו ממותה. אז אם גנום של דמוי אדם מורכב בערך מ3 מיליארד זוגות בסיס, גנום של פיל ושל ממותה גדול בערך בשני מיליארד זוגות בסיס, שרובם מורכב ממקטעי DNA קטנים שחוזרים על עצמם מה שמקשה מאוד על ההרכבה מחדש של מבנה הגנום השלם.
So having this information allows us to answer one of the interesting relationship questions between mammoths and their living relatives, the African and the Asian elephant, all of which shared an ancestor seven million years ago, but the genome of the mammoth shows it to share a most recent common ancestor with Asian elephants about six million years ago, so slightly closer to the Asian elephant.
כשבידינו האינפורמציה הזו, אנחנו יכולים לענות על אחת מהשאלות המעניינות ביותר לגבי היחסים בין הממותות לבין קרוביהן החיים, הפיל האפריקני והפיל האסיאתי, כולם חלקו אב קדמון משותף בערך לפני כשבעה מיליון שנים אבל הגנום של הממותה מראה שהיא חלקה את האב הקדמון המשותף המאוחר יותר עם הפיל האסיאתי, לפני כשישה מיליון שנים, כך שהיא קרובה יותר לפיל האסיאתי.
With advances in ancient DNA technology, we can actually now start to begin to sequence the genomes of those other extinct mammoth forms that I mentioned, and I just wanted to talk about two of them, the woolly and the Columbian mammoth, both of which were living very close to each other during glacial peaks, so when the glaciers were massive in North America, the woollies were pushed into these subglacial ecotones, and came into contact with the relatives living to the south, and there they shared refugia, and a little bit more than the refugia, it turns out. It looks like they were interbreeding. And that this is not an uncommon feature in Proboscideans, because it turns out that large savanna male elephants will outcompete the smaller forest elephants for their females. So large, hairless Columbians outcompeting the smaller male woollies. It reminds me a bit of high school, unfortunately.
עם ההתקדמות בטכנולוגיית הDNA העתיק, אנחנו יכולים כעת להתחיל ולמפות את הגנום של ממותות אחרות שהזכרתי, ורציתי לדבר על שתיים מהן, הממותה הצמרירית והממותה הקולומביאנית, שתיהן חיו בתקופות קרובות מאוד זו לזו בזמני שיא של עידן הקרח, כך שכשהקרחונים היו מאסיביים בצפון אמריקה, הממותות הצמריריות נדחקו לאזורי המחיה התת-קרחוניים, ובאו במגע עם קרוביהם שחיו בדרום, וחלקו איתם איזורי מקלט, וגם קצת יותר מאיזורי מקלט, כך מסתבר. נראה ששני המינים התרבו זה עם זה. וזו לא התנהגות חריגה בבעלי חדק, כי מסתבר שזכרי פילים גדולים מהסוואנה דוחקים ומתחרים עם הפילים הקטנים יותר, שוכני היערות, על מנת לזכות בנקבותיהם. כך שהקולומביאנים הגדולים וחסרי השיער מתחרים עם הזכרים הקטנים יותר והצמריריים. מזכיר לי קצת את ימי התיכון, לצערי.
(Laughter)
(צחוק)
So this is not trivial, given the idea that we want to revive extinct species, because it turns out that an African and an Asian elephant can actually interbreed and have live young, and this has actually occurred by accident in a zoo in Chester, U.K., in 1978. So that means that we can actually take Asian elephant chromosomes, modify them into all those positions we've actually now been able to discriminate with the mammoth genome, we can put that into an enucleated cell, differentiate that into a stem cell, subsequently differentiate that maybe into a sperm, artificially inseminate an Asian elephant egg, and over a long and arduous procedure, actually bring back something that looks like this. Now, this wouldn't be an exact replica, because the short DNA fragments that I told you about will prevent us from building the exact structure, but it would make something that looked and felt very much like a woolly mammoth did.
זה לא טרויוויאלי, לאור העובדה שאנחנו רוצים להחיות מינים נכחדים, כי מסתבר שהפיל האפריקני והפיל האסיאתני יכולים להתרבות זה עם זה ולהוליד צאצאים, וזה אכן קרה בטעות בגן חיות אחד בצ'סטר, בריטניה, ב1978. מה שאומר, שאנחנו יכולים לקחת כרומוזומים של פיל אסיאתי, לשנות אותם לפי מה שאנחנו יודעים על הגנום של הממותה כך שאפשר לשים אותם על תא שהגלעין הוצא ממנו, להפיק ממנו תא גזע, ובסופו של דבר להפיק מהתא זרע, להפרות באופן מלאכותי תא ביצה של פילה אסיאתית, ובתהליך ארוך ומייגע להביא חזרה משהו שנראה כמו זה. זה אולי לא יהיה העתק מדויק, כי מקטעי הDNA הקצרים מאוד שעליהם סיפרתי לכם, ימנעו מאיתנו לשחזר את המבנה המדויק, אבל זה ייתן לנו משהו שנראה ומרגיש קרוב לממותה הצמרירית.
Now, when I bring up this with my friends, we often talk about, well, where would you put it? Where are you going to house a mammoth? There's no climates or habitats suitable. Well, that's not actually the case. It turns out that there are swaths of habitat in the north of Siberia and Yukon that actually could house a mammoth. Remember, this was a highly plastic animal that lived over tremendous climate variation. So this landscape would be easily able to house it, and I have to admit that there [is] a part of the child in me, the boy in me, that would love to see these majestic creatures walk across the permafrost of the north once again, but I do have to admit that part of the adult in me sometimes wonders whether or not we should.
כשאני מעלה את הנושא עם חבריי, אנחנו אומרים לעתים קרובות, טוב, אבל איפה נשים אותה? איפה אתם עומדים לאכסן ממותה? הרי אין אקלים או בית גידול מתאים. ובכן, זה לא המקרה. מסתבר שישנן רצועות של בתי גידול בצפון סיביר וביוקון שיכולות להיות מאוכלסות על ידי ממותות. זכרו, שהיא הייתה חיה סתגלנית ביותר שחיה בשינויי אקלים קיצוניים. כך שהאזור הזה יכול בקלות להיות מקום המחייה שלה, ואני חייב להודות שיש בי חלק, הילד שבי, שהיה מת לראות את החיות המלכותיות האלה מהלכות לאורך האדמה הקפואה של הצפון שוב, אבל אני חייב גם להודות, שהחלק של המבוגר שבי תוהה לפעמים אם אנחנו צריכים לעשות זאת, או שמא לא.
Thank you very much.
תודה רבה לכם.
(Applause)
(מחיאות כפיים)
Ryan Phelan: Don't go away. You've left us with a question. I'm sure everyone is asking this. When you say, "Should we?" it feels like you're reticent there, and yet you've given us a vision of it being so possible. What's your reticence?
ריאן פלאן: אל תלך. השארת אותנו עם שאלה. אני בטוחה שכולם שואלים את אותה השאלה. כשאתה אומר, "האם אנחנו צריכים לעשות את זה?" זה מרגיש כאילו אתה מרסן את עצמך, ובכל זאת נתת לנו חזון שהוא כל כך אפשרי היום. מה ההיסוס?
Hendrik Poinar: I don't think it's reticence. I think it's just that we have to think very deeply about the implications, ramifications of our actions, and so as long as we have good, deep discussion like we're having now, I think we can come to a very good solution as to why to do it. But I just want to make sure that we spend time thinking about why we're doing it first.
הנדריק פוינאר: אני לא חושב שזה היסוס. אני רק חושב שאנחנו צריכים לחשוב מאוד ברצינות על ההשלכות ועל התוצאות של המעשים שלנו, כל עוד יהיה לנו דיון טוב ומעמיק כמו זה שיש לנו עכשיו, אני חושב שאנחנו יכולים להגיע למסקנה טובה מדוע כן לעשות את זה. אבל אני רק רוצה להיות בטוח שאנחנו משקיעים זמן במחשבה על מדוע אנחנו עושים את זה.
RP: Perfect. Perfect answer. Thank you very much, Hendrik.
ר"פ: מצוין. תשובה מצוינת. תודה רבה לך, הנדריק.
HP: Thank you. (Applause)
ה"פ תודה לך. (מחיאות כפיים)