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.
Amikor még kis srác voltam, gyakran nézegettem édesapám mikroszkópjával a borostyánba ragadt rovarokat, melyeket otthon tartott. Hihetetlenül jól megmaradtak, morfológiailag tökéletes állapotban. Gyakran fantáziáltunk arról, hogy egy nap majd igaziból életre kelnek, kimásznak a gyantából, és ha tudnak, elrepülnek.
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.
Ha 10 évvel ezelőtt azt kérdik tőlem, képesek leszünk-e egyszer szekvenálni kihalt állatok genomját, azt feleltem volna, hogy nem valószínű. Ha arról kérdeztek volna, hogy képesek leszünk-e újjáéleszteni kihalt fajokat, azt mondtam volna, hogy ez csak hiú ábránd. De ma itt állok önök előtt, és csodálatos módon azt mondhatom, hogy nemcsak a szekvenálás lehetséges, sőt realitás a kihalt genomok esetében, hanem egy kihalt faj újjáélesztése is elérhető távolságra van, ha nem is borostyánba ragadt rovarokból -- megjegyzem, épp ez a szúnyog szerepelt a "Jurassic Park" első részében is -- hanem gyapjas mamutokból, a jó állapotban fennmaradt gyapjasmamut-maradványokból, melyeket a permafrosztban találtak.
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.
A gyapjasok különösen érdekes, alapvető jelképei a jégkorszaknak. Hatalmasak voltak. Nagyon szőrösek. Nagy agyaraik voltak, és úgy tűnik, éppolyan mély kapcsolatban állunk velük, mint az elefántokkal. Talán azért, mert az elefántok sok dologban hasonlítanak ránk. Eltemetik a halottaikat. Tanítják a családtagjaikat. A szociális kötelék nagyon erős közöttük. Vagy talán azért, mert a közös múlt köt össze bennünket, mert az elefántok, ahogy mi is, Afrikában alakultak ki úgy hétmillió évvel ezelőtt, és ahogy az élőhely és a környezet megváltozott, mi is, ahogy az elefántok, kivándoroltunk Európába és Ázsiába.
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.
Szóval az első nagy mamut, amely színre lépett, a meridionalis [déli mamut]: négy méter magas, kb. 10 tonnát nyomott, és az erdei környezethez alkalmazkodott. Nyugat-Európából terjedt el Közép-Ázsián át, onnan tovább a Bering-földhídon, Észak-Amerika egyes részeiig. Ezután, mint annyiszor, újra megváltozott a klíma, új élőhelyek nyíltak meg. Egy sztyeppéhez alkalmazkodott faj jelent meg Közép-Ázsiában: a trogontherii [sztyeppei mamut], mely a déli mamutot kiszorította Nyugat-Európába. Észak-Amerika nyílt füves szavannáin pedig megjelent az amerikai mamut [columbi], egy nagy, szőrtelen, észak-amerikai faj. És mindössze 500.000 évvel később megjelent a gyapjas -- mindannyiunk kedvence, melyet csak mamutnak hívunk --, és kialakulási helyétől, Kelet-Beringiától terjeszkedve kiszorította a sztyeppei mamutot Közép-Ázsiából, majd Közép-Európából, aztán több száz évezreden át vándorolt ide-oda a Bering-földhídon át a jégkorszakok idején, közvetlen kontaktusba lépve amerikai rokonával, mely délebbre élt, és így vészelték át több százezer év gyökeres klímaváltozásait. Tehát hihetetlenül rugalmas fajról van szó, mely a durván változó hőmérsékleti és a környezeti viszonyok közepette is feltalálta magát. Körülbelül 10.000 évvel ezelőttig maradtak fenn a kontinensen, és meglepő módon, Szibéria és Alaszka kis szigetein még 3000 évvel ezelőtt is éltek. Tehát miközben az egyiptomiak piramisokat építettek, még mindig éltek gyapjasok azokon a szigeteken.
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.
Ezután eltűntek. A valaha élt állatok 99 százalékához hasonlóan kipusztultak, valószínűleg a melegedő klíma és sűrű erdők gyors térnyerése miatt, melyek északnak nyomultak, vagy ahogy azt a néhai Paul Martin egyszer megfogalmazta, a pleisztocén kori "overkill" miatt, vagyis a nagyvadra vadászó ember pusztította ki őket.
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.
Szerencsére millió számra találni maradványokat a permafrosztba fagyva szerteszét Szibériában és Alaszkában, és akár el is mehetünk, és kiáshatjuk őket. No és az állapotuk, hát az, ahogy a [borostyánba zárt] rovaroké, fenomenális. Szóval vannak fogak, csontok vérrel, vagy vérfélével, és van szőr, és vannak érintetlen tetemek vagy fejek, amelyekben még az agy is megvan.
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.
A DNS fennmaradását és túlélését több tényező is befolyásolja, és be kell vallanom, hogy a többségüket még nem is egészen értjük. De -- a halálozás idejétől, a betemetődés gyorsaságától és mélységétől is függően -- a betemető környezet hőmérsékletének állandósága szabja meg végső soron, hogy mennyi ideig marad meg a DNS geológiai értelemben számottevő időskálán. És sokakat meglephet itt a teremben, hogy nem az idő számít, nem a fennmaradás időtartama, hanem a hőmérséklet állandósága a legfontosabb a megőrződés szempontjából.
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.
Szóval ha most a csontok mélyére hatolnánk, vagy megnéznénk a fogakat, amelyek túlélték a fosszilizáció folyamatát, azt látnánk, hogy a DNS -- mely egykor érintetlen volt, és szorosan bebugyolálták a hiszton fehérjék -- most támadás alatt van: azok a baktériumok fenyegetik, amelyek szimbiózisban éltek a mamuttal éveken át, ameddig élt. Szóval ezek a baktériumok, a környezetben található társaikkal együtt, víz és oxigén nélkül, gyakorlatilag széttördelik a DNS-t egyre apróbb és apróbb DNS-fragmentumokra, amíg csak akkora részek maradnak, amelyek hossza 10 bázispártól maximum néhány száz bázispárig terjed. Tehát a fosszíliák többsége, amit odakint találunk, gyakorlatilag nem tartalmaz szerves anyagokat. De egy pár csakugyan tartalmaz olyan DNS-fragmentumokat, amelyek túléltek több ezer vagy akár néhány millió évet is. A legkorszerűbb tisztatér technológiát használva kidolgoztuk annak a módját, hogy a DNS-t kivonjuk a maradék trutyiból. Nem okoz meglepetést senkinek itt, ha azt mondom, hogy ha fogok egy mamutcsontot vagy -fogat, és kivonom belőle a DNS-t, akkor mamut-DNS-t kapok. Csakhogy megkapom az összes baktériumét is, amely egykor a mamutban élt, és ami még rosszabb, megkapok minden más DNS-t is, ami megmaradt benne a környezetből, szóval a baktériumokét, gombákét, és így tovább. Nem meglepő tehát, hogy egy mamut, amely a permafrosztban őrződött meg, csak kb. a benne talált DNS 50%-ában mamut, míg pl. az amerikai mamut esetében, mely mérsékelt éghajlaton élt és temetődött el, csak 3-10% endogén [azaz a mamut sajátja].
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?
De nagyon ügyes megoldásokat találtunk arra, hogyan különböztessük meg és különítsük el a mamut-DNS-t a többitől, és a nagy áteresztőképességű szekvenálás fejlődésével ténylegesen ki tudjuk vonni, és bioinformatikailag összeválogathatjuk ezeket a kicsi mamutrészleteket és elhelyezhetjük őket egy ázsiai vagy egy afrikai elefánt kromoszómagerincében. Ezáltal minden kis pontot megragadhatunk, amely a mamutot és az ázsiai elefántot megkülönbözteti egymástól. De mit tudunk egyáltalán a mamutról?
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.
Nos, a mamut genomja majdnem teljesen kész, és tudjuk, hogy valóban nagy. Végül is mamut. Az emberi genom körülbelül hárommilliárd bázispárból épül fel. Az elefánté és a mamuté kb. kétmilliárd bázispárral nagyobb, és jobbára kicsi, ismétlődő DNS-részekből áll, ami nagyon megnehezíti a teljes genomstruktúra helyreállítását.
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.
A kapott információ alapján meg tudunk válaszolni egy érdekes kérdést, amely a mamut és ma élő rokonai -- az afrikai és az ázsiai elefánt -- kapcsolatára irányul. Mindhárom faj egy 7 millió éve élt közös őstől származik, azonban a mamut genomja azt mutatja, hogy az ázsiai elefánttal volt egy későbbi közös őse is körülbelül 6 millió évvel ezelőtt, tehát kicsit közelebb áll az ázsiai elefánthoz [mint az afrikaihoz].
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.
A régi DNS technológia fejlődésével most elkezdhetjük szekvenálni a többi kihalt mamutfaj genomját is, melyekről szó volt. Most csak két fajról akartam beszélni, a gyapjasról és az amerikai mamutról, amelyek nagyon közel éltek egymáshoz a jégkorszakok idején. Amikor a gleccserek eluralkodtak Észak-Amerikában, a gyapjasok a szubglaciális ökotonba [átmeneti övbe] kényszerültek, és kapcsolatba kerültek délen élő rokonaikkal, ahol közös menedékre leltek, és mint kiderült, kicsit többre is menedéknél. Úgy tűnik, hogy egymás között is szaporodtak. És ez nem szokatlan vonás az ormányosoknál. Tudjuk ugyanis, hogy a nagy szavannai elefánt hímjei megszerzik maguknak a kisebb erdei elefánt nőstényeit. Ugyanígy a nagy, csupasz amerikaiak is felülkerekedtek a kisebb gyapjasokon. Kínos, de kissé a középiskolára emlékeztet ez az egész dolog.
(Laughter)
(Nevetés)
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.
Ez nem egy jelentéktelen dolog a kihalt fajok újjáélesztése szempontjából, hiszen kiderült, hogy az afrikai és az ázsiai elefánt tud egymás közt szaporodni, életképes utódot nemzeni, ahogy ez meg is történt véletlenül egy állatkertben Chesterben, az Egyesült Királyságban, 1978-ban. Ez tehát azt jelenti, hogy foghatjuk az ázsiai elefánt kromoszómáit, helyettesíthetjük bennük a megfelelő részleteket -- amelyeket ma már meg tudunk különböztetni -- a mamut genomjával, beletehetjük az egészet egy sejtmagjától megfosztott sejtbe, azt átalakíthatjuk őssejtté, azt pedig, mondjuk spermiummá, mellyel mesterségesen megtermékenyíthetjük egy ázsiai elefánt petéjét, és egy hosszú és fáradságos eljárás segítségével visszahozhatunk valamit, ami így néz ki. Igazából ez nem lenne egy pontos replika, mivel a rövid DNS-részek, amelyekről beszéltem, nem teszik lehetővé a teljes struktúra felépítését, de szemre és tapintásra olyan lenne, amilyen a gyapjas mamut volt.
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.
Valahányszor felvetem a témát baráti körben, előkerül a kérdés, hogy jó, de hova tennénk. Hol szállásolsz el egy mamutot? Nincs megfelelő klíma és környezet. Tulajdonképpen ez így nem igaz. Igen is, rengeteg olyan élőhely van Észak-Szibériában és a Yukon vidékén, amely megfelelő lenne egy mamut számára. Emlékezzenek vissza: igen rugalmas fajról van szó, amely hatalmas klímaváltozásokat élt túl. Nos, ez a vidék jó otthon lehetne számukra. Be kell vallanom azt is, hogy él bennem egy kisgyermek, és az az egykori kis srác nagyon szeretné látni ezeket a fenséges teremtményeket, ahogy a permafroszton ballagnak újra, odafenn északon, de be kell vallanom azt is, hogy a felnőtt énem gyakran elgondolkodik azon, hogy szabadna-e látnunk mindezt.
Thank you very much.
Köszönöm szépen.
(Applause)
(Taps)
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?
Ryan Phelan: Ne menj még! Hagytál nekünk egy kérdést. Biztos, hogy most mindenki arra gondol. Hogy "szabadna-e?", ahogy mondtad. Mintha visszafogtad volna magad, holott azt az érzést keltetted bennünk, hogy ez nagyon is lehetséges. Mire ez a visszafogottság?
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.
Hendrik Poinar: Ez nem visszafogottság. Csak nagyon alaposan át kell gondolnunk tetteink minden szerteágazó következményét, és ha jól és teljes mélységében vitatjuk meg ezt a kérdést, mint most, akkor szerintem nagyon jó választ találhatunk arra, hogy mért tegyük meg ezt. Csak azt akarom, hogy hagyjunk időt a gondolkodásra, hogy tudjuk, miért is tesszük.
RP: Perfect. Perfect answer. Thank you very much, Hendrik.
RP: Tökéletes. Tökéletes válasz. Köszönöm szépen, Hendrik.
HP: Thank you. (Applause)
HP: Köszönöm. (Taps)