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.
Pe când eram mic, obișnuiam să mă uit cu tatăl meu prin microscop la insectele pe care le păstra în chihlimbar prin casă. Erau foarte bine conservate, morfologic erau pur și simplu fenomenale. Ne imaginam că, într-o bună zi, vor învia pur și simplu și vor ieși din rășină luându-și, până la urmă, zborul.
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.
Dacă m-ați fi întrebat acum 10 ani dacă vom putea vreodată secvențializa genomul animalelor dispărute, aș fi răspuns probabil că nu. Dacă m-ați fi întrebat dacă vom putea învia speciile dispărute, aș fi zis că sunt vise. Este uimitor, dar astăzi mă aflu în fața dumneavoastră pentru a vă spune că secvențializarea genomurilor dispărute nu doar că e o posibilitate și o realitate a zilelor noastre, ci reînvierea unei specii dispărute ne este chiar la îndemână... poate nu a unei insecte conservate în chihlimbar – ca o paranteză, acest țânțar a fost una din sursele de inspirație pentru „Jurassic Park” – ci a unui mamut lânos, prin rămășițele lor bine conservate în permafrost.
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.
Mamuții reprezintă o imagine foarte interesantă și cu totul specifică a Epocii de Gheață. Erau mari și păroși. Aveau colți mari de fildeș și se pare că avem o legătură foarte profundă cu ei, cum avem și cu elefanții. Poate pentru că elefanții au foarte multe lucruri în comun cu noi. Își îngroapă morții. Își educă noile generații. Relațiile lor sociale sunt foarte puternice. Sau poate ne leagă trecutul nostru comun, noi și elefanții avem aceleași origini africane, plasate în timp acum șapte milioane de ani, iar pe măsură ce habitatele și mediul s-au schimbat, noi, precum elefanții, am migrat, ajungând în Europa și Asia.
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.
Primul mare mamut care a apărut se numea „meridionalis”, avea patru metri înălțime, cântărea aproximativ 10 tone și era o specie adaptată la mediul forestier, ce s-a răspândit din Europa Occidentală până în centrul Asiei, peste podul terestru Bering, ajungând și în unele părți din America de Nord. Apoi, odată cu o nouă schimbare a climei, care e mereu în schimbare, și cu apariția unor noi habitate, în Asia Centrală au apărut și speciile de stepă, mamuții numiți „trogontherii” ce i-au eliminat pe meridionalis din Europa Occidentală. Au apărut savanele cu pășuni întinse din America de Nord, ceea ce a dus la apariția mamutului columbian, specia de talie mare și fără păr a Americii de Nord. Abia după aproximativ 500.000 de ani a apărut de fapt mamutul lânos, cel pe care îl cunoaștem și îl îndrăgim cu toții și care s-a răspândit din Beringia de Est, punctul de origine, în toată Asia Centrală, împingându-i, la rândul lor, pe „trogontherii” afară, prin centrul Europei și, de-a lungul sutelor de mii de ani, migrând înainte și înapoi peste podul terestru Bering când glaciațiunea era maximă și intrând în contact direct cu rudele din Columbia care trăiau la sud, supravieţuind timp de sute de mii de ani unor schimbări climatice majore. Iată deci un animal extrem de adaptabil care trece prin schimbări semnificative de temperatură și mediu, descurcându-se foarte, foarte bine. A supraviețuit pe continent până acum aproximativ 10.000 de ani, și, în mod surprinzător, pe insulele mici de lângă Siberia și Alaska, până acum vreo 3.000 de ani. Așadar, egiptenii construiau piramidele când mamuții lânoși încă trăiau pe insule.
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.
După care au dispărut. Asemănător celor 99% dintre animalele care au trăit cândva, mamuții au dispărut, cel mai probabil, datorită încălzirii climei și a răspândirii spre nord a pădurilor dese. De asemenea, cum a spus odată marele Paul Martin, probabil și datorită vânătorii excesive din Pleistocen, fiind victimele vânătorilor de animale mari.
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.
Din fericire, putem găsi foarte multe rămășițe ale mamuților pe tot cuprinsul permafrostului, îngropate la mare adâncime în Siberia și Alaska, putând merge acolo să le dezgropăm. Cât despre felul în care s-au păstrat aceste rămășițe, putem spune că este fenomenal, asemenea insectelor (din chihlimbar). Așadar avem dinți, oase cu sânge care arată ca sângele, avem păr și mai avem și carcase intacte sau capete care încă adăpostesc creierul.
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.
Conservarea și supraviețuirea ADN-ului depinde de mulți factori pe care, trebuie să recunosc, încă nu îi înțelegem pe deplin, dar în funcție de momentul în care moare un organism și de cât de rapid este îngropat, de adâncimea la care este îngropat și constanța temperaturii mediului în care este îngropat, ne putem da seama cât timp va supraviețui ADN-ul pe perioade de timp geologic semnificative. Probabil va fi o surpriză pentru mulți dintre dumneavoastră aici de față, să aflați că nu timpul contează, nu lungimea perioadei de conservare, contează cel mai mult cât de constantă e temperatura la care se face conservarea.
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.
Astfel, dacă am explora în profunzime oasele și dinții care au supraviețuit procesului de fosilizare, vom constata că ADN-ul odată intact și strâns legat în jurul proteinelor histonic, este acum atacat de bacteriile care trăiau în simbioză cu mamutul ani de-a rândul, cât acesta încă trăia. Aceste bacterii, împreună cu cele din mediu, eliberează apă și oxigen, descompunând de fapt ADN-ul în fragmente tot mai mici, până la fragmente de ordinul a 10 perechi de bază, iar în cel mai bun caz, a câtorva sute de perechi de bază. Deci, majoritatea fosilelor descoperite sunt complet lipsite de orice urmă organică. Totuși, câteva au fragmente de ADN care supraviețuiesc timp de mii, chiar câteva milioane de ani. Folosindu-ne de tehnologia de sterilizare de ultimă generație, am reușit să găsim metode prin care putem despărți aceste fragmente de ADN de tot restul materialului, iar pe dumneavoastră nu vă va surprinde dacă aș lua un os sau un dinte de mamut și aș extrage ADN-ul; aș obține ADN de mamut, dar și bacteriile ce au trăit cândva cu mamutul, și, mai complicat, voi obține de asemenea tot ADN-ul ce a supraviețuit în același mediu cu el adică ADN de bacterii, de ciuperci etc. Așadar nu va fi o surpriză că un mamut conservat în permafrost va avea în jur de 50% din ADN-ul unui mamut, în timp ce un mamut columbian care a trăit şi a fost îngropat într-un mediu temperat va avea doar în jur de 3 sau 10% ADN endogen.
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?
Am descoperit, însă, metode foarte concrete prin care putem capta și diferenția ADN-ul de mamut și cel diferit de acesta, iar datorită inovațiilor de secvențiere de mare randament, putem chiar să extragem și să refacem bioinformațional toate aceste mici fragmente de mamut, plasându-le ulterior pe brațul unui cromozom de elefant asiatic sau african. Iar prin aceasta am putea obține toate acele mici puncte care fac diferența dintre un mamut și un elefant asiatic. Dar ce știm până la urmă despre un mamut?
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.
Știm că genomul de mamut e aproape gata și știm că este chiar foarte mare... De mamut, până la urmă. Genomul unui hominid are cam trei miliarde de perechi de bază, dar genomul unui elefant sau al unui mamut are cu aproape două miliarde de perechi de bază mai mult; mare parte dintre acestea se compun din ADN-uri mici şi repetitve care fac foarte dificilă refacerea întregii structuri a genomului.
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.
Având această informație, suntem în măsură să răspundem unei întrebări foarte interesante referitoare la relația dintre mamuți și rudele lor în viață, elefanții africani și asiatici, care au un strămoș comun de acum șapte milioane de ani, dar genomul de mamut indică faptul că acesta are în comun un strămoș mai recent cu elefanții asiatici, care a trăit acum șase milioane de ani, deci e ceva mai apropiat de elefantul asiatic.
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.
Odată cu dezvoltarea tehnologiei de datare a ADN-ului, putem să începem secvențierea propriu-zisă a genomului celorlalte varietăți de mamut dispărute, pomenite mai devreme și aș vrea să vorbesc despre două dintre acestea, mamutul lânos și cel columbian, specii ce trăiau în imediată vecinătate una de cealaltă în timpul apogeurilor glaciare, așa că atunci când ghețarii din America de Nord erau masivi, mamuții lânoși au fost împinși în aceste ecotonuri subglaciare, venind în contact cu rudele lor din sud, găsind adăpost împreună și, după cum s-a descoperit, s-a întâmplat chiar mai mult de atât. Se pare că începuseră să se încrucișeze spontan. Această trăsătură se întâlnește la Proboscidieni; se pare că elefanții masculi mari de savană îi înlătură pe elefanții mai mici de pădure în lupta pentru femelele acestora. Așadar, mamuții columbieni mari îi înlătură pe masculii lânoși mai mici. Din păcate, îmi aduce puțin aminte de liceu.
(Laughter)
(Râsete)
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.
N-am spus o banalitate, dată fiind dorința noastră de a reînvia speciile dispărute, pentru că s-a demonstrat că un un elefant african și unul asiatic se pot încrucișa și pot rezulta urmași viabili, acest lucru s-a întâmplat spontan într-o grădină zoo din Chester, Marea Britanie, în 1978. Înseamnă că putem lua cromozomi de elefanți asiatici, îi putem modifica pentru a obține toate acele poziții pe care am reușit să le descifrăm în genomul mamut; putem pune acest material genetic într-o celulă anucleată, să o diferențiem la rândul ei într-o celulă stem, să o diferențiem și pe aceasta ulterior, într-un spermatozoid, de exemplu; să înseminăm artificial un ovul de elefant asiatic, iar după un proces îndelungat și dificil, să reușim să aducem la viață ceva ce ar arată cam așa. Aceasta nu ar fi o copie fidelă, întrucât fragmentele scurte de ADN despre care v-am povestit ne vor împiedica să construim structura nealterată, dar ne-ar permite să creăm ceva ce ar semăna și s-ar comporta foarte asemănător cu un mamut lânos.
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.
Când încep să vorbesc despre asta cu prietenii, ne întrebăm de multe ori unde am putea să îl plasăm. Unde ar trebui să adăposteşti un mamut? Nu există nici clima, nici habitatul potrivit. De fapt, lucrurile nu stau chiar așa. Se pare că există încă mici areale în nordul Siberiei și al teritoriului Yukon care ar putea adăposti mamuți. Nu uitați că acest animal era foarte adaptabil și putea supraviețui unor variații mari de climă. Astfel de medii ar putea să-l adăpostească fără probleme, iar eu trebuie să recunosc că pentru copilul din mine această priveliște ar fi fantastică, să văd aceste ființe splendide cum străbat din nou permafrostul din nord, deşi trebuie să mai recunosc că partea adultă din mine se întreabă uneori dacă ar trebui sau nu să facem acest lucru.
Thank you very much.
Vă mulțumesc foarte mult!
(Applause)
(Aplauze)
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: Nu plecați încă. Ne-ați lăsat cu o întrebare pe buze. Sunt sigur că toată lumea e curioasă. Întrebându-vă dacă „ar trebui?”, se pare că mai aveți unele rețineri, cu toate că viziunea pe care ne-ați oferit-o e cea a posibilității foarte apropiate. Din ce cauză ezitați?
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: Nu cred că-i vorba de ezitare. Cred doar că trebuie să ne gândim foarte bine la efectele și ramificațiile acțiunilor noastre, iar atât timp cât purtăm discuții productive și profunde ca cea pe care o purtăm acum, cred că putem ajunge la un răspuns adecvat la întrebarea: de ce să o facem? Dar vreau să mă asigur că mai întâi ne facem timp să ne gândim la motivele pentru care am face-o.
RP: Perfect. Perfect answer. Thank you very much, Hendrik.
RP: Perfect. Răspuns perfect. Mulțumesc foarte mult, Hendrik.
HP: Thank you. (Applause)
HP: Vă mulțumesc. (Aplauze)