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.
Kiedy byłem małym chłopcem, zerkałem przez mikroskop ojca na owady zatopione w bursztynie, który miał w domu. Były wyjątkowo dobrze zachowane, morfologicznie po prostu fenomenalne. Wyobrażaliśmy sobie, że pewnego dnia ożyją, wypełzną z żywicy i jeśli będą w stanie - odlecą.
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.
Gdyby mnie spytano 10 lat temu, czy kiedykolwiek będziemy w stanie zsekwencjonować genom wymarłych zwierząt, powiedziałbym, że to mało prawdopodobne. Gdyby mnie spytano, czy faktycznie będziemy w stanie ożywić wymarły gatunek, powiedziałbym, że to mrzonka. Stoję tutaj dzisiaj, o dziwo, aby powiedzieć, że nie tylko sekwencjonowanie wymarłych genomów jest obecnie możliwe, ale odrodzenie wymarłych gatunków rzeczywiście jest w naszym zasięgu. Może nie z owadów w bursztynie... Ten komar faktycznie posłużył za inspirację dla „Parku jurajskiego"... Ale z mamuta włochatego, jego dobrze zachowanych pozostałości w wiecznej zmarzlinie.
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.
Włochacze są szczególnie interesujące. To kwintesencja epoki lodowcowej. Były duże, owłosione. Miały duże kły, co może wskazywać na ich związki ze słoniami. Może dlatego, że słonie mają tak wiele wspólnego z nami. Grzebią swoich zmarłych, wychowują najbliższych. Ich więzi społeczne są bardzo bliskie. A może ma to związek z odległością w czasie, bo słonie, jak my, mają swoje początki w Afryce sprzed 7 milionów lat. Wraz ze zmianą siedlisk i środowisk, ludzie, podobnie jak słonie, wyemigrowali do Europy i Azji.
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.
Pierwszy duży mamut, jaki się pojawia, to czterometrowy mamut południowy, ważący 10 ton gatunek przystosowany do życia w lasach, występujący od Europy Zachodniej przez całą Azję Środkową, przez most lądowy Beringa po ziemie Ameryki Północnej. Następnie dochodzi do kolejnej zmiany klimatycznej i stworzenia nowych siedlisk, pojawił się gatunek stepowy, z łaciny: trogontherii, w Azji Środkowej, który wyparł mamuta południowego do Europy Zachodniej. Na otwartych łąkach sawanny Ameryki Północnej pojawił się mamut kolumbijski, duży, bezwłosy gatunek. Dopiero około 500 tys. lat później przybywa mamut włochaty, ten, którego wszyscy znamy i kochamy. Rozprzestrzeniania się od wschodniej części Beringii przez Azję Środkową, wypierając trogontherię do centralnej Europy. I przez setki tysięcy lat migracji tam i z powrotem przez most lądowy Beringa, w czasach lodowych szczytów i w bezpośrednim kontakcie z kolumbijskimi krewnymi mieszkającymi na południu, przetrwają przez setki tysięcy lat podczas gwałtownych zmian klimatycznych. To łatwo adaptujące się zwierzę, potrafiące przetrwać i świetnie sobie poradzić ze zmiennymi temperaturami i środowiskiem. I na tym lądzie przetrwają do około 10 tys. lat temu, a także, zaskakująco, na wyspach północnej Syberii i na Alasce do około 3 tys. lat wstecz. Egipcjanie budują piramidy, a włochacze nadal mieszkają na wyspach.
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.
A następnie znikają. Jak 99% wszystkich żyjących niegdyś zwierząt, wymarły prawdopodobnie ze względu na ocieplenie klimatu i szybko narastające gęste lasy na północy, a także, jak to ujął kiedyś wielki Paul Martin, ze względu na „przesyt plejstocenu", czyli wybijący je ogrom myśliwych.
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.
Na szczęście możemy znaleźć miliony ich szczątków porozrzucanych w wiecznej zmarzlinie, pochowanych głęboko na Syberii i Alasce. Możemy się tam wybrać i je odkopać. Ich stan jest fenomenalny, tak jak w przypadku owadów w bursztynie. Mamy zęby, kości z krwią, która wygląda jak krew, włosie, nienaruszone ciało czy głowy z mózgami.
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.
Stan zachowania i przetrwanie DNA zależy od wielu czynników i muszę przyznać, że większości z nich nadal do końca nie rozumiemy, ale moment śmierci organizmu, to, jak szybko ciało zostaje zakopane i jak głęboko, stałość temperatury środowiska pochówku, będzie ostatecznie decydować o tym, jak długo DNA przetrwa w znaczących, geologicznych ramach czasowych. Dla wielu tu zebranych jest to pewnie zaskoczeniem, że czas nie jest najistotniejszy. Nie okres przechowywania, a stałość temperatury liczy się najbardziej.
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.
Zatem, jeśli zajrzeć w głąb kości i zębów, które przetrwały proces fosylizacji, DNA, które było kiedyś nienaruszone, szczelnie zapakowane w okolicy białek histonów, teraz atakują bakterie które żyły w symbiozie z mamutami za czasów ich życia. Owe bakterie, wraz z bakteriami środowiska, wody i tlenu, rozbijają DNA na mniejsze i mniejsze fragmenty, do momentu, aż wszystkie mają zaledwie 10 par zasad. W najlepszym wypadku, kilkaset par zasad długości. Zatem większość skamieniałości jest praktycznie pozbawiona podpisów organicznych. Ale kilka z nich faktycznie posiada fragmenty DNA, które przetrwały tysiące, a nawet miliony lat. Z pomocą najnowocześniejszych technologii, potrafimy już pozyskać to DNA z pozostałej mazi. I pewnie nie będzie dla nikogo zaskoczeniem, że jeśli wezmę kości czy zęby mamuta i wyodrębnię jego DNA, rzeczywiście je uzyskam. Co więcej, uzyskam również bakterie, które kiedyś mamuta zamieszkiwały, oraz inne DNA, które przetrwały w tym środowisku. Bakterie, grzyby i tym podobne. Nie zdziwi również nikogo, że mamut zachowany w wiecznej zmarzlinie będzie mieć 50% DNA swego gatunku, a mamut kolumbijski, mieszkający w środowisku umiarkowanym, zaledwie 3-10%.
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?
Znamy już jednak bardzo sprytne sposoby, jak odróżnić i wychwycić DNA mamuta, i z postępem w sekwencjonowaniu wysokiej przepustowości, faktycznie uda się bioinformatycznie pozbierać te małe fragmenty i umieścić je na rusztowaniu chromosomu słonia z Azji lub Afryki. Możemy wyodrębnić wszystkie części genomu odróżniające mamuta od słonia. I co się okazuje?
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.
Sekwencjonowanie genomu mamuta jest prawie ukończone i wiemy, że rzeczywiście jest długi. To mamut. Genom hominidów liczy około trzech miliardów par zasad, ale genom słonia i mamuta liczy około dwa miliardy par więcej, a większość składa się z małych, powtarzających się DNA, co sprawia, że bardzo trudno poukładać strukturę całego genomu.
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.
Informacja ta pozwala nam odpowiedzieć na ciekawe pytanie o relację między mamutami a ich współczesnymi krewnymi, słoniami afrykańskimi i indyjskimi. Wszystkie mają wspólnego przodka sprzed 7 milionów lat, ale genom mamuta wskazuje na bliższe pokrewieństwo ze słoniem indyjskim sprzed około 6 milionów lat. sprzed około 6 milionów lat.
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.
Dzięki ulepszeniom w technologii badań nad starożytnym DNA, możemy też zacząć sekwencjonować genomy innych wymarłych odmian mamuta, które wymieniłem. Opowiem o dwóch z nich: o włochatym i kolumbijskim. Oba mieszkały bardzo blisko siebie w czasach epoki lodowcowej, Kiedy lodowce w Ameryce Północnej były ogromne, włochacze zostały zepchnięte do podlodowcowych stref przejściowych (ekoton) i spotkały tam krewnych z południa, dzieliły schronienie i, jak się okazuje, nie tylko. Wygląda na to, że dochodziło do krzyżowania. To wcale nie rzadkość wśród trąbowców, bo okazuje się, że duży sawannowy samiec słonia będzie rywalizował z mniejszymi słoniami leśnymi o ich samice. Duzi, owłosieni mieszkańcy Kolumbii pokonują w konkurach mniejszych samców włochaczy. Przypomina mi trochę liceum, niestety.
(Laughter)
(Śmiech)
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.
To bardzo istotne, biorąc pod uwagę, że chcemy ożywić wymarłe gatunki, bo okazuje się, że słonie afrykańskie i indyjskie rzeczywiście można krzyżować. Stało się tak przypadkiem w zoo w Chester w WB, w 1978 roku. Można wziąć chromosomy słonia indyjskiego, zmodyfikować je do tych wszystkich pozycji, które już znamy, bo jesteśmy wstanie wyróżnić je z genomu mamuta, umieścić w pozbawionej jądra komórce, zróżnicować ją do komórki macierzystej, następnie do komórki nasienia, sztucznie zapłodnić komórkę jajową słonicy indyjskiej i po długiej i żmudnej procedurze rzeczywiście przywrócić do życia coś, co wygląda tak. Nie byłoby to dokładną repliką, ponieważ krótkie fragmenty DNA, o których wspomniałem, przeszkodzą nam w odtworzeniu dokładnej struktury, ale wyglądałby i czuł się bardzo podobnie jak mamut włochaty.
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.
Kiedy rozmawiam o tym z przyjaciółmi, zastanawiamy się, gdzie można by go umieścić. Gdzie hoduje się mamuty? Nie istnieje odpowiedni klimat i siedlisko. Nie, nieprawda. Okazuje się, że istnieją całe połacie w północnej części Syberii i Jukonu, które mogą być domem dla mamuta. Pamiętajmy - było to bardzo adaptowalne zwierzę, żyjące w czasach ogromnych zmian klimatycznych. Zatem te tereny z łatwością mogą posłużyć za siedlisko. Muszę przyznać, że drzemiące we mnie dziecko, ten chłopiec, chciałby zobaczyć te majestatyczne stworzenia chodzące znowu po wiecznej zmarzlinie, uwielbia ten pomysł. Muszę też przyznać, że dorosły we mnie zastanawia się również, czy powinniśmy to zrobić.
Thank you very much.
Dziękuję bardzo.
(Applause)
(Brawa)
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: Nie odchodź. Zostawiłeś nas z pytaniem. Jestem pewna, że wszyscy się pytają. Kiedy pytasz: „Czy powinniśmy?", czuje się pewną powściągliwość, a przedstawiłeś wizję tak osiągalną. Skąd ta powściągliwość?
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: Nie wydaje mi się, żeby to była powściągliwość. Po prostu uważam, że musimy bardzo głęboko przemyśleć ewentualne konsekwencje naszych działań. Gdy dyskutujemy o tym tak wnikliwie, jak tu teraz, wydaje mi się, że możemy znaleźć bardzo dobre rozwiązanie dla tej sytuacji. Ale wydaje mi się, że najpierw powinniśmy pomyśleć o tym, dlaczego chcemy to zrobić.
RP: Perfect. Perfect answer. Thank you very much, Hendrik.
RP: Doskonała odpowiedź. Dziękuję bardzo, Hendriku.
HP: Thank you. (Applause)
HP: Dziękuję. (Brawa)