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.
Khi còn là cậu bé Tôi thường nhìn qua kính hiển vi của cha tôi để nhìn các con bọ cánh cứng được giữ trong hổ phách mà ông giữ ở nhà Chúng được bảo quản khá tốt về mặt hình thái mà nói rất phi thường Và chúng tôi từng tưởng tượng rằng một ngày nào đó, chúng sẽ sống lại bò ra khỏi lớp nhựa và, nếu có thể bay, chúng sẽ bay đi.
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.
Nếu 10 năm trước đây, bạn hỏi tôi liệu chúng ta có thể giải mã bộ gen của động vật đã tuyệt chủng, tôi sẽ nói với bạn rằng, không chắc lắm. Nếu bạn hỏi liệu chúng ta thật sự có thể khôi phục một loài đã tuyệt chủng, tôi có thể nói đó là ý nghĩ viển vông. Nhưng thực tế tôi đang đứng ở đây, hôm nay, thật ngạc nhiên để cho bạn biết không chỉ việc giải mã những bộ gen tuyệt chủng có thể thực hiện được, một hiện thực thời hiện đại mà ngày cả việc hồi sinh một loài đã tuyệt chủng thực sự trong tầm với của chúng ta, có lẽ không phải từ những con côn trùng trong hổ phách-- thực ra, con muỗi này được sử dụng để lấy cảm hứng cho phim "Công Viên Kỉ Jura" — chứ không phải từ loài voi Ma Mút rậm lông, từ phần còn lại được bảo quản tốt của voi Ma Mút rậm lông chôn vùi trong băng giá vĩnh cửu.
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.
Những con voi rậm lông là một trường hợp đặc biệt thú vị, hình ảnh tinh túy của kỷ băng hà. Chúng to lớn, xồm xoàm. Chúng có ngà lớn, và chúng ta dường như có một kết nối rất sâu sắc với chúng, như chúng ta có với voi hiện đại Có lẽ bởi vì voi hiện đại và chúng ta có nhiều điểm chung. Chúng chôn đồng loại bị chết. Chúng dạy thế hệ kế cận Chúng có mối liên kết xã hội rất gần gũi, Hoặc có lẽ thực sự là vì chúng ta đang bị ràng buộc bởi quá khứ xa xăm, bởi vì voi, như chúng ta, cùng có nguồn gốc từ châu Phi khoảng 7 triệu năm trước. Khi nơi cư trú và môi trường sống thay đổi chúng ta như những chú voi, di cư vào khu vực châu Âu và châu Á.
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.
Vì vậy voi ma mút lớn đầu tiên xuất hiện trong bối cảnh đó là meridionalis, chúng có chiều cao 4m cân nặng khoảng 10 tấn, và là loài thích nghi với vùng đất có rừng gỗ, và lan toả từ Tây Âu xuyên suốt đến Trung Á, băng qua cây cầu vùng Bering và tiến vào nhiều vùng của Bắc Mỹ. Và sau đó, một lần nữa, khi khí hậu thay đổi như nó vốn thế, và môi trường sống mới mở ra, chúng ta thấy sự xuất hiện của loài thích nghi với thảo nguyên được gọi là trogontherii ở Trung Á đẩy lui loài meridionalis vào Tây Âu. Rồi vùng đồng cỏ hoang mạc ở Bắc Mỹ mở ra, mở đường cho sự xuất hiện của loài ma mút Columbia một loài lớn, không có lông ở Bắc Mỹ. Và thực sự chỉ khoảng 500.000 năm sau đó chúng ta thấy sự xuất hiện của loài rậm lông, loài chúng ta đều biết đến và yêu mến, lan toả từ Đông Bering, điểm khởi đầu xuyên qua Trung Á, một lần nữa đẩy loài Trogontherii ra khỏi vùng đó thông qua Trung Âu, và trên hàng trăm ngàn năm di trú qua lại giữa vùng đất nối Bering trong thời kỳ đỉnh điểm của thời kì sông băng và giao thoa trực tiếp với loài họ hàng Columbia sống tại miền nam, ở đó chúng tồn tại trên hàng trăm ngàn năm trong thời kì khí hậu chuyển đổi đầy khó khăn. Loài vật với sức chịu đựng dẻo dai này chống chọi rất tốt với sự chuyển đổi về nhiệt độ và môi trường Và chúng tồn tại trên đại lục cho đến khoảng 10.000 năm trước, và ngạc nhiên làm sao, chúng sống trên những nhỏ đảo ngoài khơi Siberi và Alaska cho đến khoảng 3.000 năm trước. Khi đó Ai Cập đang xây dựng các kim tự tháp và loài rậm lông này vẫn còn đang sống trên các hòn đảo.
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.
Và sau đó chúng biến mất. Như 99% các loài động vật đã từng sống, chúng bị tuyệt chủng, có thể là do khí hậu nóng lên và sự xâm lấn nhanh của rừng rậm lan toả về phía bắc, và cũng như gần đây nhất, Paul Martin vĩ đại từng cho rằng, có lẽ do sự săn bắt quá mức trong kỉ Pleistocen, những cuộc săn bắn lớn đã khiến chúng tuyệt chủng.
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.
May mắn thay, chúng tôi tìm thấy hàng triệu xác còn tồn tại rải rác khắp vùng băng giá vĩnh cửu, bị chôn vùi sâu tại Siberia và Alaska, và chúng tôi có thể đi tới đó và đưa chúng lên. Và công tác bảo tồn, một lần nữa, giống như những con côn trùng [hổ phách], thật phi thường. Ở đây bạn có răng, xương còn máu mà trông giống như máu, bạn có lông chúng, bạn có những cái xác nguyên vẹn hay những cái đầu mà vẫn còn có bộ não trong đó.
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.
Vì vậy việc bảo tồn và sự tồn tại của DNA phụ thuộc vào nhiều yếu tố, và tôi phải thừa nhận, hầu hết những yếu tố đó chúng ta không rõ cho lắm nhưng tùy thuộc vào thời điểm sinh vật chết, và nó được chôn vùi nhanh đến mức nào, độ sâu của sự chôn vùi đó tính bất biến của nhiệt độ trong môi trường chôn vùi đó sẽ quyết định thời gian tồn tại của DNA bất chấp những thay đổi địa chất theo thời gian. Và một số bạn ở đây sẽ ngạc nhiên khi biết thời gian không phải là yếu tố quyết định, không phải là thời gian bảo tồn bao lâu, mà quan trọng nhất là sự nhất quán của nhiệt độ tại nơi bảo tồn
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.
Vì vậy, nếu chúng ta đã quan sát sâu vào trong xương và răng, thứ mà thực sự sống còn qua quá trình hoá thạch phần DNA một thời còn nguyên vẹn, bao bọc chặt xung quanh protein histone, hiện đang bị tấn công bởi các vi khuẩn từng sống cộng sinh với voi ma mút trong nhiều năm suốt cuộc đời của nó. Vì vậy, những vi khuẩn cộng sinh, cùng với các vi khuẩn có trong môi trường, nước tự nhiên và ôxy, thực sự phá vỡ các DNA thành những mảnh DNA nhỏ bé rời rạc đến mức mọi thứ bạn có chỉ là các mảnh rời có chứa từ 10 base pair, trong trường hợp tốt nhất, một vài trăm base pair theo chiều dài. Vì vậy hầu hết các hóa thạch hiện có trong cơ sở mẫu hóa thạch hoàn toàn bị tước hết những dấu hiệu hữu cơ. Nhưng một vài trong số đó thực sự có các mảnh DNA đã tồn tại qua hàng ngàn, thậm chí một vài triệu năm thời gian. Và bằng cách sử dụng kỷ thuật vô trùng tối tân nhất chúng tôi đã thiết kế nhiều quy trình để có thể thực sự lấy DNA ra từ trong đống bầy nhầy này, các bạn ở đây sẽ không ngạc nhiên khi biết rằng tôi lấy một mẩu xương hay răng của một con voi ma mút tôi tách chiết DNA và có được DNA của voi ma mút, nhưng đi cùng với nó là vi khuẩn từng sống với voi ma mút và phức tạp hơn, tôi sẽ lấy tất cả các DNA sống sót trong môi trường đó cùng với nó, rồi thì các vi khuẩn, nấm, và mọi thứ.... Một lần nữa, không có gì đáng ngạc nhiên khi một con voi ma mút bảo quản trong băng giá vĩnh cửu sẽ có thứ gì đó khoảng 50 phần trăm là DNA của voi ma mút, trong khi đó có một số thứ có lẽ từ loài voi ma mút Colombia, sống & và chôn vùi trong môi trường có nền nhiệt cao, bao phủ khoảng 3-10% nội sinh.
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?
Nhưng chúng tôi đã nghĩ ra những cách tối ưu hơn qua đó có thể thực sự phân biệt và lấy được DNA của voi ma mút từ những DNA không phải của chúng, với những tiến bộ trong kỹ thuật giải trình tự số lượng lớn, chúng tôi thực sự có thể thực hiện được điều này, và bằng kỹ thuật tin sinh học, chúng tôi sắp xếp lại tất cả các mảnh DNA rời rạc nhỏ bé của voi ma mút và đặt lên trên sườn trình tự của bộ nhiễm sắc thể của một con voi châu Á hay châu Phi. Và bằng cách đó, chúng tôi thực sự có được tất cả các điểm nhỏ khác biệt giữa một con voi ma mút và một con voi châu Á. Vậy chúng ta biết gì về voi ma mút sau đó?
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.
Vâng, bộ gen khổng lồ là gần như đầy đủ, và chúng ta biết rằng nó quả thực rất lớn. Voi ma mút mà. Vậy, một bộ gen linh trưởng có khoảng ba tỷ base pair, nhưng bộ gen của một con voi và voi ma mút nhiều hơn khoảng 2 triệu base pair, và hầu hết trong số đó bao gồm các cặp DNA nhỏ lặp đi lặp lại do đó rất khó để thực sự tái sắp xếp toàn bộ cấu trúc của bộ gen.
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.
Vì vậy, có được thông tin này cho phép chúng tôi trả lời một trong những câu hỏi thú vị về mối quan hệ giữa voi ma mút và họ hàng của nó đang sống ngày nay loài voi châu Phi và voi châu Á. Tất cả đều có chung một tổ tiên từ bảy triệu năm trước, nhưng bộ gen của voi ma mút cho thấy nó bắt nguồn từ một tổ tiên chung gần đây nhất với voi châu Á khoảng sáu triệu năm trước, vậy nên nó có họ hàng gần hơn với loài voi châu Á.
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.
Với những tiến bộ trong công nghệ ADN cổ, chúng ta thực sự có thể bắt đầu giải mã những bộ gen của các loài ma mút đã tuyệt chủng khác mà tôi đã đề cập và tôi chỉ muốn nói về hai trong số đó, loài ma mút rậm lông và loài Columbia, cả hai đều đã sống rất gần gũi với nhau trong thời kì đỉnh điểm của thời kì sông băng Vì vậy, khi các sông băng lan toả rộng ở Bắc Mỹ loài rậm lông bị đẩy lui vào vùng chuyển tiếp sinh thái cận sông băng và giao thoa với những loài họ hàng sống ở phía nam, tại đây chúng cùng chia sẻ nơi ẩn náu này và không chỉ là nơi ẩn náu không thôi. Có vẻ như chúng đã lai giống với nhau. Và đây không phải là một đặc điểm hiếm gặp trong loài thú họ voi, bởi vì hoá ra các chú voi đồng cỏ hoang mạc lớn sẽ áp đảo những chú voi rừng nhỏ hơn trong việc giành lấy con cái. Vậy nên loài ma mút to lớn không lông Columbia áp đảo các chú rậm lông nhỏ hơn. Không may là điều này khiến tôi nhớ lại thời trung học.
(Laughter)
(Tiếng cười)
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.
Vì vậy vấn đề này không phải là tầm thường, khi nói tới việc chúng tôi muốn phục hồi loài đã tuyệt chủng, vì hoá ra một con voi châu Phi và một con voi châu Á thực sự có thể lai giống và sinh ra voi con sống tốt và điều này đã thực sự tình cờ xảy ra rong một vườn thú ở Chester, Vương Quốc Anh, năm 1978. Vì vậy, điều đó có nghĩa rằng chúng ta có thể thực sự lấy bộ nhiễm sắc thể của voi châu Á điều chỉnh sắp xếp chúng vào những vị trí khác biệt với gen của loài voi ma mút mà chúng ta đã biết rõ, chúng ta có thể đặt nó vào trong một tế bào đã loại nhân biệt hoá nó thành tế bào gốc, sau đó biệt hóa nó vào thế tế bào tinh trùng chẳng hạn thụ tinhnhân tạo vào trong tế bào quả trứng của voi châu Á qua một tiến trình gian khổ lâu dài, thực sự mang lại một cái gì đó trông như thế này. Ở đây không phải là bản sao chính xác, bởi vì các mảnh DNA còn thiếu mà tôi đã nói với bạn không cho phép chúng tôi xây dựng chính xác cấu trúc, nhưng nó sẽ tạo ra một cái gì đó mà ta nhìn và cảm thấy rất giống một con voi ma mút rậm lông.
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.
Khi tôi kể điều này với bạn bè mình, chúng tôi thường nói về việc tôi sẽ nuôi chúng ở đâu? Tôi sẽ chọn nơi nào làm nơi sinh sống cho chúng? Hiện nay, không có khí hậu hay môi trường sống thích hợp cho chúng. Đó thực sự không phải hoàn toàn đúng như vậy. Hoá ra có những dải đất ở phía bắc Siberi và Yukon thực sự có thể làm nơi sinh sống cho một con voi ma mút. Hãy nhớ rằng, đây là loài vật có sức chịu đựng dẻo dai đã sống qua nhiều dạng khí hậu khắc nghiệt. Vì vậy, vùng đất này sẽ là nơi sinh sống tốt cho nó, và tôi phải thừa nhận rằng có một phần trẻ con trong chính bản thân tôi, cậu bé trong tôi, mong muốn được nhìn thấy những sinh vật đồ sộ oai vệ, bước qua vùng băng giá vĩnh cửu ở phía bắc một lần nữa, nhưng tôi phải thừa nhận đó là một phần người lớn trong tôi đôi khi tự hỏi liệu chúng ta có nên làm thế.
Thank you very much.
Cảm ơn rất nhiều.
(Applause)
(Vỗ tay)
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: Đừng đi vội Bạn đã để lại cho chúng tôi một câu hỏi. Tôi chắc rằng tất cả mọi người đang hỏi điều này khi anh nói "Liệu chúng ta có nên làm thế?" Cảm giác như anh đang dè dặt, khi mà đã trao cho chúng tôi một tầm nhìn về tính khả thi của điều đó. Vậy sự dè dặt của anh là về cái gì?
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: tôi không nghĩ đó là sự dè dặt Tôi chỉ nghĩ rằng chúng ta phải suy nghĩ rất sâu sắc về những tác động, hệ luỵ trong những hành động của chúng ta, Vậy nên miễn là chúng ta có những cuộc thảo luận sâu sắc rõ ràng như chúng ta đang làm đây, tôi nghĩ rằng chúng ta có thể đi đến một giải pháp hợp lí về lí do thực hiện điều đó Nhưng tôi chỉ muốn chắc rằng chúng ta dành thời gian suy nghĩ về việc tại sao chúng ta lại "dành thời gian để suy nghĩ về "cái lí do" làm điều đó trứơc đã"
RP: Perfect. Perfect answer. Thank you very much, Hendrik.
RP: Hoàn hảo. Trả lời hoàn hảo. Cảm ơn anh rất nhiều, Hendrik.
HP: Thank you. (Applause)
HP: Cảm ơn. (Vỗ tay)