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.
Kai buvau mažas berniukas, per tėvo mikroskopą spoksodavau į vabzdžius, įstrigusius gintare, kuris buvo namuose. Jie buvo labai gerai išsilaikę, struktūriškai tiesiog neįtikėtini. Ir mes mėgdavome įsivaizduoti, kad kada nors jie atgis, išropos iš sakų ir, jei įmanoma, nuskris.
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.
Jeigu prieš 10 metų manęs būtumėte paklausę ar būtų įmanoma atkurti išnykusių gyvūnų genomą, būčiau jums atsakęs, kad ne, nemanau. Jeigu būtumėte paklausę, ar įmanoma atkurti išnykusias rūšis, būčiau atsakęs, kad tai tik paika svajonė. Neįtikėtina, bet šiandien aš stoviu čia jums pasakyti, kad ne tik įmanoma atkurti išnykusius genomus, tai iš tiesų šiandienos realybė, bet išnykusių rūšių atkūrimas yra pasiekiamas ranka, galbūt ne vabzdžių iš gintaro, -- tiesa, šis uodas įkvėpė „Juros periodo parko“ kūrėjus -- bet gauruotųjų mamutų, iš gerai išsilaikiusių gauruotojo mamuto liekanų amžinajame įšale.
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.
Gauruotieji yra ypač įdomūs, nes jie yra esminis ledynmečio laikotarpio simbolis. Jie buvo dideli. Jie buvo gauruoti. Jie turėjo dideles iltis ir mes su jais turime ypatingą ryšį, kaip ir su drambliais. Galbūt dėl to, kad drambliai su mumis turi daug bendra. Jie laidoja mirusiuosius. Jie moko atžalas. Jie turi glaudžius socialinius ryšius. Galbūt dėl to, kad mus sieja laikas, nes dramblių ištakos, kaip ir mūsų, yra Afrikoje, prieš maždaug 7 milijonus metų, besikeičiant gyvūnijai ir aplinkai, mes, kaip ir drambliai, migravome į Europą ir Aziją.
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.
Taigi, pirmasis žinomas didelis mamutas yra meridionalis, kuris buvo 4 metrų aukščio, svėrė apie 10 tonų ir buvo miškingų vietovių gyventojas, paplitęs nuo Vakarų Europos iki Centrinės Azijos, nuo Beringo sąsiaurio iki Šiaurės Amerikos. O tada, kai keitėsi klimatas, kaip ir visada, ir pradėjo rastis naujos nišos, pasirodė rūšis, prisitaikiusi gyventi stepėse, pavadinimu trogontherii mamutas, Centrinėje Azijoje. Ji išstūmė meridionalis mamutus iš Vakarų Europos. Šiaurės Amerikoje atsivėrė savanos pievos, ir tai nulėmė Kolumbijos mamuto atsiradimą, didelės, beplaukės rūšies Šiaurės Amerikoje. Ir tik po 500 000 metų pasirodė gauruotasis mamutas, rūšis, kurią geriausiai žinome ir mylime, paplitusi nuo gimtojo Rytų Beringo kyšulio iki Centrinės Azijos, išstumdama trogontherii mamutą per Centrinę Europą, ir per šimtus tūkstančių metų migruodamas pirmyn ir atgal per Beringo sąsiaurį atšalimo laikotarpių metu, tiesiogiai susitikdamas su gimininga Kolumbijos rūšimi, gyvenančia pietuose, ir ten jie išgyveno daugiau nei šimtus tūkstančių metų per ekstremalius klimato pasikeitimus. Taigi, turime labai lankstų gyvūną, gebantį ištverti didelius temperatūros ir aplinkos pasikeitimus, labai labai ištvermingą. Ir ten jie išgyveno iki maždaug prieš 10,000 metų, ir, stebėtinai, ant mažų Sibiro salelių, ir Aliaskoje iki maždaug prieš 3000 metų. Taigi, egiptiečiai stato piramides, o gauruotieji mamutai vis dar gyvena salose.
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.
O tada jie išnyksta. Kaip ir 99% visų kada nors gyvenusių gyvūnų, jie išnyksta dėl klimato atšilimo ir greitai beplintančių tankių miškų, kurie plinta į šiaurę, ir kaip velionis, didis Paul Martin kažkada yra pasakęs, tikriausiai išmedžioti pleistoceno epochoje, taigi, juos išnaikino medžiotojai.
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.
Laimei, mes randam milijonus jų liekanų išsibarsčiusių amžiname įšale, giliai palaidotų Sibire ir Aliaskoje, ir mes galime ten nuvykti ir juos iškasti. O jie išsilaikę, kaip ir vabdzdžiai gintare, neįtikėtinai gerai. Taigi, turime dantis, kaulus su krauju, bent jau atrodo kaip kraujas, turime vilną, turime sveikus skeletus ir galvas, kuriose vis dar yra smegenys.
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.
Taigi, išsilaikymas ir DNR išlikimas priklauso nuo daugelio veiksnių, ir turiu pripažinti, kad daugumos jų mes vis dar pilnai nesuprantame, bet priklausomai nuo to, kada gyvūnas miršta, ir kaip greitai jis yra palaidojamas, palaidojimo gylis, temperatūros pastovumas toje aplinkoje, galiausiai nulems DNR išsilaikymo trukmę geologiškai reikšmingais laiko periodais. Tikriausiai daugelį jūsų tai nustebins, bet laikas nėra svarbus, ne išsilaikymo trukmė. Svarbiausia yra temperatūros pastovumas.
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.
Taigi, jeigu atidžiai ištyrinėsime kaulus ir dantis, kurie išsilaikė per fosilizacijos procesą, DNR, kažkada buvęs nepaliestas, tvirtai apgaubtas histono baltymų, dabar yra atakuojamas bakterijų, kurios gyveno simbiozėje su mamutu visus jo gyvenimo metus. Taigi, šios bakterijos, kartu su aplinkos bakterijomis, laisvas vanduo ir deguonis, skaido DNR į mažesnius ir mažesnius fragmentus, iki kol lieka dalys, kurios svyruoja nuo 10 porų iki, geriausiu atveju, kelių šimtų porų ilgio. Taigi, didžioji dalis žemės fosilijų nebeturi jokių organinių pėdsakų, bet keletas iš jų turi DNR fragmentų, kurie išgyvena tūkstančius, ar netgi milijonus metų. Naudojant naujausias `clean room` technologijas mes išradom būdą kaip tą DNR išskirti iš likusios masės, ir tikriausiai nieko nenustebinsiu sakydamas, kad jeigu paimsiu mamuto kaulą ar dantį ir iš jo išskirsiu DNR, gausiu mamuto DNR, bet taip pat gausiu ir bakterijas, kurios gyveno kartu su juo ir, prie viso to, gausiu DNR, kuri išgyveno to meto aplinkoje, tai reiškia, bakterijas, grybelius ir visa kita. Todėl nenuostabu, kad mamutas, išlikęs amžinajame įšale, turės apie 50% mamuto DNR sekos, tuo tarpu Kolumbijos mamutas, gyvenęs ir palaidotas šiltesnėje temperatūroje turės tik 3-10% savo kilmės.
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?
Bet mes radome gudrių būdų ir galime atskirti, pagriebti ir atskirti mamuto DNR nuo ne mamuto DNR, ir su pažangiais DNR sekos analizavimo metodais mes galime ištraukti ir bioinformatikos metodais perstatyti šiuos mažus mamuto fragmentus ir pritvirtinti juos prie azijinio ar afrikinio dramblio chromosomos grandinės. Tokiu būdu mes randame visus mažyčius skirtumus tarp mamuto ir azijinio dramblio, ir ką mes sužinome apie mamutą?
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.
Mamuto genetinis kodas yra beveik išbaigtas ir žinom, kad jis išties labai didelis. Tai juk mamutas. Taigi, hominidų genetinis kodas turi apie 3 milijardus porų, o dramblio ir mamuto genomas turi apie 2 milijardais porų daugiau, didžioji jų dalis sudaryta iš mažų, pasikartojančių DNR, dėl to yra labai sunku atkurti visą genomo struktūrą.
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.
Turėdami šią informaciją mes galime atsakyti vieną įdomiausių klausimų apie ryšį tarp mamuto ir jo dabar gyvenančių giminaičių, Afrikos ir azijinio dramblio, kurie prieš 7 milijonus metų turėjo bendrą protėvį, bet mamuto genetinis kodas rodo, kad jis turėjo artimiausią bendrą giminaitį su azijiniu drambliu prieš 6 milijonus metų, todėl mamutas yra artimesnis azijiniam drambliui.
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.
Su senovinės DNR technologijos pažanga, mes galime pradėti atkurti kitų išnykusių mamuto rūšių formas, kurias minėjau anksčiau, norėjau pakalbėti tik apie dvi iš jų, gauruotąjį ir Kolumbijos mamutą, abu jie gyveno šalia vienas kito, per atšalimo laikotarpius, taigi, kai Šiaurės Amerika buvo smarkiai apledėjus, gauruotieji mamutai buvo įstumti į prieledyninę eko atmosferą ir susitiko su pietuose gyvenančiais giminaičiais, kartu jie dalinosi prieglobsčiu ir, pasirodo, truputį daugiau nei prieglobsčiu. Panašu į tai, kad jie kryžminosi, ir tai nėra retas atvejis, straublinių šeimoje, nes pasirodo, kad dideli savanų dramblių patinai laimi kovą dėl patelių prieš mažesnius miškinius dramblius. Taigi, dideli, beplaukiai Kolumbijos mamutai laimėjo kovą prieš mažesniuosius gauruotuosius patinus. Nelaimei, tai primena mokyklą.
(Laughter)
(Juokas)
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.
Tai nėra smulkmena, turint galvoje, kad mes norim atgaivinti išnykusią rūšį, pasirodo, kad Afrikos ir azijinis drambliai gali kryžmintis ir turėti atžalų, tai yra netyčia įvykę realybėje zoologijos sode Česteryje, Didžiojoje Britanijoje, 1978 metais. Tai reiškia, kad mes galim paimti Azijinio dramblio chromosomas, šiek tiek jas pakeisti pagal mums dabar jau žinomą mamuto genetinį kodą, galime jį įdėti į ląstelę su pašalintu branduoliu, paversti jas į kamienines ląsteles, paskui galbūt paversti jas į spermą, tuomet dirbtinai apsėklinti azijinio dramblio kiaušinėlį, ir tuomet, po ilgos sunkios procedūros, atgaivinti kažką tokio. Tai nebūtų tiksli kopija, nes trumpos DNR sekos, apie kurias anksčiau kalbėjau, kliudo mums atkurti tikslią struktūrą, bet tai būtų kažkas labai panašaus į gauruotąjį mamutą.
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.
Kiekvieną kartą, kai kalbame apie tai su draugais, dažnai galvojame, kurgi jį laikytume? Kur būtų galima apgyvendinti mamutą? Nėra nei tinkamo klimato, nei teritorijos. Iš tikro, tai visai ne problema. Pasirodo, yra teritorijos šiaurės Sibire ir Jukone, kur būtų galima apgyvendinti mamutą. Prisiminkime, kad tai labai lankstus gyvūnas, kuris išgyveno didelius klimato pasikeitimus. Taigi, šioje teritorijoje būtų paprasta jį apgyvendinti, ir turiu pripažinti, kad manyje yra vaikas, berniukas, kuris labai norėtų pamatyti šias didingas būtybes vėl einančias per amžinąjį įšalą šiaurėje, bet turiu prisipažinti, kad suaugusysis manyje kartais dvejoja, ar turėtume tai padaryti.
Thank you very much.
Labai dėkoju.
(Applause)
(Plojimai)
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: Dar nepabėk. Palikai neatsakytą klausimą. Esu tikras, kad jis iškilo daugeliui. Kai sakai "ar turėtume?" atrodo, lyg iš tikro to nenorėtum, o mums davei viziją, kad tai iš tikro yra įmanoma. Dėl ko abejoji?
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: Tai ne abejonė. Aš tiesiog manau, kad mums reikia gerai pagalvoti apie galimas mūsų veiksmų pasekmes, ir kol vyksta geros, gilios diskusijos, tokios kaip dabar, manau, kad galime prieiti gerą sprendimą, kodėl tai verta padaryti. Tik noriu būti tikras, kad skirsime laiko apmąstymams, kodėl tai darome.
RP: Perfect. Perfect answer. Thank you very much, Hendrik.
RP: Nuostabu. Puikus atsakymas. Labai tau ačiū, Hendrik.
HP: Thank you. (Applause)
HP: Ačiū jums. (Plojimai)