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北方白犀牛取卵成功,这一极度濒危亚种有望渡过危机

2019-8-28 09:08

来源:国家地理|424人参与|0评论

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四头北方白犀牛中,雄性和雌性各占两头,它们分别是苏尼和苏丹、娜金和法图。北方白犀牛和南方白犀牛都是白犀牛的亚种,二者的区别在于北方白犀牛有毛茸茸的耳朵和较短的前角。

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北方白犀牛取卵成功,这一极度濒危亚种有望渡过危机

  娜金(Najin)是地球上仅存的两头北方白犀牛之一。为了恢复这一珍稀亚种的种群数量,科学家们启用了先进的技术手段,目前,她的卵子已被成功取出,将与死去的雄性北方白犀牛提供的精子一起,完成体外受精。

  摄影:AMI VITALE

  撰文:HALEY COHEN GILLILAND

  摄影:AMI VITALE

  2009年12月,在一个大雪纷飞的日子里,捷克拉贝河畔皇宫镇动物园(Dvůr Králové Zoo)的四头北方白犀牛被送到了机场,它们要在兽医的陪同下搭乘荷兰马丁航空公司的747货运飞机飞往肯尼亚。飞行途中,犀牛们被装在能够支撑它们体重的特制木箱里,犀牛体重通常在1700公斤到2400公斤之间。抵达肯尼亚后,它们乘坐快递公司的卡车来到了奥·佩杰塔(Ol Pejeta)野生动物保护区,这个保护区的面积几乎是旧金山的三倍。

北方白犀牛取卵成功,这一极度濒危亚种有望渡过危机

  肯尼亚奥·佩杰塔保护区内,娜金(左)和法图(右)的饲养员Zachariah Mutai正将二者隔离开来,以方便兽医进行取卵手术。

  摄影:AMI VITALE

  四头北方白犀牛中,雄性和雌性各占两头,它们分别是苏尼和苏丹、娜金和法图。北方白犀牛和南方白犀牛都是白犀牛的亚种,二者的区别在于北方白犀牛有毛茸茸的耳朵和较短的前角。据“拯救犀牛”(Save the Rhino)保护组织称,在1960年,约有2360头北方白犀牛在乍得、中非共和国、苏丹、刚果民主共和国和乌干达等国四处游荡。但到了1984年,这个数字已经减少到大约15头,猖獗的偷猎行为是造成此种境况的元凶。

  到2009年,全球仅剩下8头北方白犀牛,它们有的住在捷克拉贝河畔皇宫镇动物园,有的住在圣地亚哥动物园。这8头硕果仅存的北方白犀牛中只有4头具有潜在的生育能力,自然资源保护主义者希望将这4头具有生育能力的犀牛转移到非洲的奥·佩杰塔(Ol Pejeta)保护区,那里气候温暖,草原广阔,有助于激励它们繁殖,以促进该亚种的恢复。

北方白犀牛取卵成功,这一极度濒危亚种有望渡过危机

  饲养员和兽医Stephen Ngulu将法图团团围住。局部麻醉后,她被温柔地引导到一出柔软的沙床上,她要在这里完成全身麻醉。

  摄影:AMI VITALE

  环境的变化并未达到预期的效果。尽管饲养员目睹了几次交配尝试,但法图和娜金仍然无法怀孕,最终她们被认定为无法孕育犀牛幼崽。与此同时,她们的几位亲人也开始陆续离世。 2011年,一位上了年纪的雌性犀牛——奈萨瑞(Nesari)在拉贝河畔皇宫镇动物园死亡。紧随其后的是雄性犀牛苏尼。最后,在2018年春天,地球上最后一只雄性北方白犀牛苏丹也离开了这个世界。从那时起,法图和娜金就成了北方白犀牛的唯二代表。

  对这个种群来说,死亡带来的打击是毁灭性的,但科学家们已经做好了准备。多年来,莱布尼茨动物园与野生动物研究所( Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research)生殖管理部负责人Thomas Hildebrandt和他的团队收集并冷冻了数头北方白犀牛的精液,其中就包括苏丹的精液。早在2014年,他得知法图和娜金可能不孕后,便组织成立了一个国际研究小组,汇集了来自拉贝河畔皇宫镇动物园、肯亚野生动物协会、奥·佩杰塔自然保护区、意大利艾万提(Avantea)动物繁殖实验室的各路专家。该小组计划通过体外受精方式,恢复北方白犀牛的种群数量。

  近日,该小组宣布他们在这项研究中取得了重大进展:8月22日,研究小组成功地从法图和娜金体内取出了卵子,这是一项史无前例的壮举,以前从未在北方白犀牛身上实践过。经过多年的研究、准备和实践,人类终于迈出了培育这种极度濒危亚种新成员的关键第一步。

  取卵

  为了确保法图和娜金取卵手术的成功,研究小组预先在数十头南方白犀牛身上做了取卵实验,锻炼了他们的提取技术。这是一项风险性很高的手术,需要实施麻醉,稍不留意就会碰到附近的大血管。2018年,意大利兽医兼胚胎学家Cesare Galli将北方白犀牛的精液注射到了其中一些卵子中,创造出了杂交囊胚,也就是早期胚胎。这表明精子可以制造可转移的胚胎。

北方白犀牛取卵成功,这一极度濒危亚种有望渡过危机

  法图接受了取卵手术。这台手术要求操作者技术精准,因为稍不留意就可能碰到附近的大血管。莱布尼茨动物园和野生动物研究所的专家们参与了取卵手术,从左到右依次是Robert Hermes、Thomas Hildebrandt和Susanne Holtze。

  摄影:AMI VITALE

  最终,团队将手术日期定在了8月22日。他们在围栏里对法图和娜金实施了麻醉,然后提取了她们的卵子——这是一个非常复杂的过程,需要深入皮下几十公分处的卵巢。奥·佩杰塔自然保护区的Elodie Sampere表示,兽医指导希望犀牛的睡眠时间不超过两个小时,他们会经常提示手术的剩余时间。

北方白犀牛取卵成功,这一极度濒危亚种有望渡过危机

  术后,从麻醉状态中恢复的法图留影。

  摄影:AMI VITALE

  手术完成后,研究小组迅速将卵子送到了一个由集装箱改造成的移动实验室。在那里,Galli和同事们早已严阵以待,全场安静无声,确保Galli用显微镜检查细胞时能集中注意力。最终,他数出了10个活的卵母细胞——每头犀牛各5个。整个团队都沸腾了。

  “我五年前就来到了这里,那时我们发现法图和娜金无法自然生育,后来,大家开始考虑实施人工干预,”Jan Stejskal rememberers回忆道,他是拉贝河畔皇宫镇动物园国际项目部负责人。“现在,我们终于迈出了这一步。”

北方白犀牛取卵成功,这一极度濒危亚种有望渡过危机

  肯亚野生动物协会的成员们手里提着装有卵子的冷却装置,他们正在护送这支研究团队通过机场的入境检查,Hildebrand(中)和Cesare Galli(左)也在其中。

  摄影:AMI VITALE

  团队目前还没时间为自己的成就欢呼。他们小心翼翼地把卵子放入白色的冷却装置,然后迅速登上直升机飞往内罗毕机场。到达机场后,他们又乘航班飞往法兰克福,之后又在那里换乘了另一架飞往意大利的飞机。

  在Galli位于克雷莫纳(Cremona)的实验室里,研究小组正在等待卵细胞的成熟,一旦发现成熟的卵细胞,就会对其注射冷冻的北方白犀牛精液,使它们受精。如果受精卵发育成胚胎,科学家们将对其进行冷冻保存,等他们完善好移植技术,就会将受精卵移植到南方白犀牛体内。

  新方法

  尽管这是拯救北方白犀牛计划中至关重要的一步,但有人警告称,现在还不到庆祝的时候。人工授精技术已经成功地培育出了白犀牛幼崽,但在此之前,从未有人对犀牛实施过体外受精。科学家正在创造一个能成活的胚胎并试图将其移植,这就是目前的最新进展。

北方白犀牛取卵成功,这一极度濒危亚种有望渡过危机

  2018年3月19日,肯尼亚北部奥·佩杰塔野生动物保护区内,野生动物饲养员Zacharia Mutai正在安慰即将离世的苏丹,这是最后一头雄性北方白犀牛。

  摄影: AMI VITALE, NAT GEO IMAGE COLLECTION

  此外,科学家们在一份新闻稿中强调,从北方白犀牛身上采集的精液质量很差,而且它们来自仅仅几头雄性犀牛——尽管Stejskal指出杂交囊胚才是其生存能力的证明。

  即使代孕的雌性南方白犀牛能顺利产下北方白犀牛幼崽(这是不确定的),幼崽的基因多样性也可能无法支撑起一个种群。

  “整套方案还处于起步阶段,”国际犀牛基金会(International Rhino Foundation)的执行董事Susie Ellis说道。“从一群胚胎细胞的形成到一头犀牛的顺利落地,再到恢复北方白犀牛的种群数量,我们还有很长的一段路要走。”

  团队还在研究另一种方法,同样颇具挑战性。研究人员希望利用保存好的12头北方白犀牛的皮肤样本生产配子,即卵子和精子细胞,然后将其加入到体外培养过程中,使基因库多样化。去年的一项研究表明,样本组织的基因多样性十分丰富,足以支撑起健康的北方白犀牛种群。

  加利福尼亚州拉荷亚市斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)的干细胞研究员Jeanne Loring正在独自研究一个类似的项目,她乐观地认为,这一技术最终会成功繁殖出犀牛。她解释说:“我们通过这一技术成功地繁殖出了老鼠幼崽,根据我们的经验,任何在老鼠身上试验成功的技术都可以应用于人类——这意味着白犀牛也不例外。”

  法图和娜金可能会在这类研究取得成果之前去世。但她们的遗传物质已被保存下来,科学家们希望,她们的死亡只是给这一亚种按下了暂停键,并不意味着终结。

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