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深度解讀“基因復(fù)活”技術(shù):復(fù)活滅絕物種,人類打開了上帝模式?

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這是《麻省理工科技評(píng)論》2026 年“十大突破性技術(shù)”深度解讀系列的第八篇內(nèi)容,關(guān)注 DeepTech,關(guān)注新興科技趨勢(shì)。

2025 年初,德州生物技術(shù)獨(dú)角獸 Colossal Biosciences 高調(diào)登上了《時(shí)代》周刊封面。封面圖片極具視覺沖擊力:一只擁有雪白色皮毛的犬科動(dòng)物,目光深邃,被描述為約一萬年前游蕩在北美大陸的“恐狼”。

雖然 Colossal 聲稱這是古老物種的回歸,但嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)界迅速給出了更為冷靜的解釋:這并非真正的恐狼復(fù)生,而是一只經(jīng)過精密基因工程改造的灰狼??茖W(xué)家在它的基因組中,精確插入了約 20 處從古骨化石中提取并解碼的恐狼 DNA 片段。

為了培育出這只所謂的“恐狼”,首先是基因組解碼與比對(duì),科學(xué)家們從分別擁有 1.3 萬年和 7.2 萬年歷史的恐狼遺?。ㄑ例X和耳骨)中提取出古代 DNA 片段,通過高深度測(cè)序解析了恐狼的完整基因組,并將其與現(xiàn)代灰狼的約 1.9 萬個(gè)基因進(jìn)行對(duì)比,鎖定了決定物種差異的關(guān)鍵位點(diǎn);其次是精準(zhǔn)基因編輯,研究人員并未直接拼接古代 DNA,而是采用了一種微創(chuàng)的細(xì)胞采集方式,從現(xiàn)代灰狼的血液中提取內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs),并利用基因編輯技術(shù)對(duì)其中的 14 個(gè)關(guān)鍵基因進(jìn)行了 20 處改寫,使其遺傳編碼與恐狼保持一致。


(來源:Colossal Biosciences)

隨后進(jìn)入體細(xì)胞核移植與胚胎培育階段,科學(xué)家將這些經(jīng)過編輯的細(xì)胞核植入去核的卵細(xì)胞中,在實(shí)驗(yàn)室培育出工程化胚胎;最后是跨物種代孕,這些胚胎被植入作為代孕母親的混合品種獵犬子宮內(nèi),經(jīng)過約 65 天的妊娠,最終通過預(yù)定的剖腹產(chǎn)手術(shù)產(chǎn)下了帶有恐狼特征的幼崽。這些幼崽在外部特征上展現(xiàn)出了恐狼標(biāo)志性的強(qiáng)壯肩部、更大的頭骨與牙齒、以及獨(dú)特的嚎叫方式。

這只“嵌合體”生物的出現(xiàn),標(biāo)志著基因復(fù)活技術(shù)已經(jīng)走過了理論驗(yàn)證階段,進(jìn)入了早期原型展示的關(guān)鍵時(shí)期。這也迫使我們必須以一種更加理性、客觀的視角,去審視這項(xiàng)入選《麻省理工科技評(píng)論》“十大突破性技術(shù)”的前沿領(lǐng)域——它究竟是滿足人類好奇心的昂貴游戲,還是拯救地球生態(tài)與人類健康的必要手段?

從本質(zhì)上講,基因復(fù)活并非字面意義上的“死而復(fù)生”。在現(xiàn)代遺傳學(xué)語境下,它更準(zhǔn)確的定義應(yīng)當(dāng)是“功能性代理物種的構(gòu)建”或“古老遺傳性狀的恢復(fù)”。得益于現(xiàn)代遺傳學(xué)、基因編輯以及體細(xì)胞核移植(克?。┘夹g(shù)的飛速發(fā)展,科學(xué)家們正在讓 DNA 實(shí)現(xiàn)物理意義上的“時(shí)空穿越”。

這場(chǎng)技術(shù)革命的基礎(chǔ),始于早已滅絕生物的基因序列庫(kù)。近年來,隨著測(cè)序技術(shù)的普及與古 DNA 提取工藝的突破,這些數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)模經(jīng)歷了爆炸式擴(kuò)容。從博物館塵封標(biāo)本中的渡渡鳥,到西伯利亞凍土層中保存完好的猛犸象組織,甚至是古人類骸骨中的遺傳物質(zhì),都在被科學(xué)家逐一數(shù)字化。這些古老的 ATCG 編碼,成為了連接過去與未來的橋梁。

目前,基因復(fù)活技術(shù)主要通過三條路徑并行推進(jìn):一是利用近親物種進(jìn)行“回溯育種”,但這僅能恢復(fù)表型;二是利用冷凍活體細(xì)胞進(jìn)行“克隆”,這受限于樣本的保存狀況;三是目前最主流的“基因組工程”,即在現(xiàn)存近親物種的基因組上,利用基因編輯加入古生物的關(guān)鍵性狀基因。

Colossal 的“恐狼”正是這一路線的產(chǎn)物。這種技術(shù)的真正野心,遠(yuǎn)不止于滿足人類對(duì)史前巨獸的好奇心,更是為現(xiàn)代醫(yī)療與生態(tài)拯救開辟了全新路徑。

在醫(yī)療領(lǐng)域,基因復(fù)活技術(shù)展現(xiàn)出顯著潛力。佐治亞州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在 2025 年夏天利用這一技術(shù),嘗試恢復(fù)人類在數(shù)百萬年前演化中丟失的一種酶,這種酶缺失被視為痛風(fēng)的根源。通過將古基因植入肝細(xì)胞,科學(xué)家旨在重啟代謝途徑,從而根治這一慢性疾病。

這一應(yīng)用源于對(duì)古人類基因組的深度分析,如尼安德特人 DNA 中發(fā)現(xiàn)的免疫相關(guān)基因,可能為現(xiàn)代藥物開發(fā)提供新靶點(diǎn);此外,滅絕微生物的基因復(fù)活可用于抗生素研發(fā)。

2025 年的一項(xiàng)專利揭示,使用深度學(xué)習(xí)算法從滅絕蛋白質(zhì)組中識(shí)別 41 種抗菌肽,這些肽顯示出協(xié)同作用,可能對(duì)抗耐藥細(xì)菌。這一領(lǐng)域還包括“分子去滅絕”(molecular de-extinction),即復(fù)活滅絕的蛋白質(zhì)或代謝途徑,用于合成新型藥物或疫苗,潛在市場(chǎng)價(jià)值巨大。

生態(tài)保護(hù)是基因復(fù)活技術(shù)的另一主要應(yīng)用領(lǐng)域。非營(yíng)利機(jī)構(gòu) Revive & Restore 在 2025 年克隆了黑足貂,這些克隆體攜帶了現(xiàn)存野生種群中已消失的遺傳變異,幫助緩解近親繁殖導(dǎo)致的滅絕風(fēng)險(xiǎn)。通過從冷凍細(xì)胞中復(fù)活古老基因多樣性,該技術(shù)為瀕危物種的繁衍提供了技術(shù)支持。

例如,Colossal 與澳大利亞大學(xué)合作,成功創(chuàng)建袋狼的干細(xì)胞,這可能在 8 年內(nèi)將袋狼后代重新引入野生環(huán)境。類似地,植物基因復(fù)活用于恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng),如從古種子中提取耐氣候變化的基因,注入現(xiàn)代作物以增強(qiáng)森林或草原的恢復(fù)力。2025 年的一項(xiàng)研究顯示,基因編輯可將相關(guān)物種的耐熱或抗病基因引入瀕危物種,幫助它們適應(yīng)全球變暖。

從產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀來看,基因復(fù)活仍處于早期階段,主要由少數(shù)公司和機(jī)構(gòu)主導(dǎo)。

產(chǎn)業(yè)界以 Colossal Biosciences 為核心,該公司成立于2021年,總部位于美國(guó)德克薩斯州達(dá)拉斯,已融資超過 5.55 億美元,2025 年估值超 100 億美元.公司重點(diǎn)推進(jìn)猛犸象、袋狼、渡渡鳥、恐狼、南島巨恐鳥等物種的復(fù)活,通過基因編輯、古 DNA 整合和克隆技術(shù)創(chuàng)建功能性后代,并計(jì)劃于 2028 年產(chǎn)出猛犸象雜交個(gè)體。其已通過衍生企業(yè)實(shí)現(xiàn)了變現(xiàn),如 Form Bio 提供 AI 驅(qū)動(dòng)的計(jì)算生物學(xué)平臺(tái),用于藥物開發(fā)、Breaking 使用工程微生物降解塑料廢物;

與此同時(shí),Revive & Restore 等非營(yíng)利組織則聚焦保護(hù)應(yīng)用,已成功克隆瀕危物種,并與政府合作建立基因庫(kù);學(xué)術(shù)界則在古 DNA 測(cè)序與倫理框架構(gòu)建上提供了不可或缺的支撐。

哈佛大學(xué) Wyss 研究所、加州大學(xué)圣克魯茲分校古基因組學(xué)實(shí)驗(yàn)室以及墨爾本大學(xué) TIGRR 實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu),不僅解碼了滅絕物種的完整藍(lán)圖,更在 Andrew Pask、Oliver Ryder 等學(xué)者的帶領(lǐng)下,突破了有袋類胚胎體外發(fā)育和細(xì)胞重編程等科學(xué)瓶頸。

然而,大多數(shù)項(xiàng)目仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段,尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模野生釋放,也并未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模盈利,但其衍生出的技術(shù),如高通量基因編輯系統(tǒng)、人工子宮技術(shù)以及大規(guī)模細(xì)胞重編程平臺(tái)等,已經(jīng)在輔助生殖和器官再生市場(chǎng)顯現(xiàn)出巨大的商業(yè)潛力。

高通量基因編輯系統(tǒng)已成為輔助生殖領(lǐng)域的重要工具。這種系統(tǒng)主要基于 CRISPR-Cas9 等精確編輯平臺(tái),能夠在多個(gè)基因位點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行修改,從而高效地優(yōu)化胚胎遺傳特征。在輔助生殖中,高通量基因編輯被用于胚胎篩選和修正遺傳缺陷,例如針對(duì)單基因遺傳病的夫婦,通過編輯體外受精胚胎中的致病基因,避免后代遺傳疾病。

Colossal 為袋狼和猛犸象開發(fā)的體外發(fā)育系統(tǒng)模擬子宮環(huán)境,通過精密微流控和氣體控制維持胚胎發(fā)育,已在 2025 年實(shí)現(xiàn)袋狼胚胎中妊娠發(fā)育。其在輔助生殖的擴(kuò)展應(yīng)用涉及部分ectogenesis,即從子宮中轉(zhuǎn)移早產(chǎn)胎兒到人工系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)育。

傳統(tǒng)輔助生殖依賴代孕或移植,但人工子宮允許胚胎在體外完整發(fā)育,避免倫理和法律爭(zhēng)議。目前,部分 ectogenesis 系統(tǒng)已進(jìn)入動(dòng)物試驗(yàn)階段,如 2024 年,鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院團(tuán)隊(duì)完成了世界首例“去 ECMO 人造子宮”試驗(yàn),成功讓一只胎齡 4 個(gè)月的羊崽在人造子宮里存活了 90 分鐘。

盡管前景廣闊,基因復(fù)活技術(shù)仍面臨著極高的進(jìn)入壁壘。首先是技術(shù)壁壘,古 DNA 的完整解析與多位點(diǎn)協(xié)同編輯后的基因表達(dá)穩(wěn)定性,仍是制約大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)瓶頸;其次是法律與準(zhǔn)入壁壘,復(fù)活出的物種在法律地位上屬于“人工創(chuàng)造物”還是“保護(hù)物種”,目前尚無定論。

更為核心的壁壘在于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。將具有數(shù)萬年前特征的物種或基因重新引入現(xiàn)代生態(tài)系統(tǒng),可能引發(fā)無法預(yù)測(cè)的連鎖反應(yīng),如新型病原體的傳播或競(jìng)爭(zhēng)失衡。這種不確定性使得監(jiān)管機(jī)構(gòu)在審批相關(guān)項(xiàng)目時(shí)極度審慎。此外,社會(huì)倫理的挑戰(zhàn)同樣嚴(yán)峻:人類是否有權(quán)扮演“造物主”的角色,干預(yù)自然的演化進(jìn)程?這種爭(zhēng)議不僅影響社會(huì)接受度,也直接關(guān)聯(lián)到資本市場(chǎng)的長(zhǎng)期預(yù)期。

總體而言,基因復(fù)活技術(shù)的意義遠(yuǎn)超出好奇心的滿足。它為生物多樣性保護(hù)注入新工具,在人類活動(dòng)加速滅絕的時(shí)代,提供一種逆轉(zhuǎn)機(jī)制。Science 的一項(xiàng)研究基于種群下降模型估算,許多受威脅物種的遺傳多樣性已損失超過 10%,脆弱物種可能損失>9%,瀕危物種>16%,極危物種>33%。該研究預(yù)測(cè)若種群繼續(xù)下降,到 2050 年或更長(zhǎng)期,平均遺傳多樣性損失可能達(dá) 19-66%(視物種而定)。

而這一技術(shù)可通過“復(fù)活”丟失變異來增強(qiáng)種群適應(yīng)性;此外,在氣候變化背景下,它有助于工程化生物以應(yīng)對(duì)極端天氣,如設(shè)計(jì)更耐旱的作物或更抗病的牲畜。這不僅提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)量,還可能緩解糧食安全危機(jī);在醫(yī)療上,它開辟了新路徑,利用滅絕基因開發(fā)針對(duì)癌癥或感染病的療法。

然而,技術(shù)的成功依賴于當(dāng)前壁壘的突破:加強(qiáng)國(guó)際協(xié)議、增加資金透明,并優(yōu)先對(duì)現(xiàn)有物種保護(hù)。否則,它可能成為“技術(shù)烏托邦”的又一例證,而非真正解決方案。

基因復(fù)活入選了《麻省理工科技評(píng)論》2026 年度“十大突破性技術(shù)”,我們邀請(qǐng)三位來自產(chǎn)業(yè)與科研一線的代表,圍繞其關(guān)鍵技術(shù)路徑與產(chǎn)業(yè)進(jìn)展進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)。

以下評(píng)論內(nèi)容均為個(gè)人見解,不代表《麻省理工科技評(píng)論》觀點(diǎn)



基因復(fù)活技術(shù)的深層科學(xué)意義與應(yīng)用潛力

“基因復(fù)活”技術(shù),雖然被公眾和媒體賦予了極具沖擊力的名稱,但在學(xué)術(shù)研究和技術(shù)探索的范疇里,它更多指的是對(duì)已滅絕生物遺傳信息進(jìn)行提取、解析和功能驗(yàn)證的一套不斷發(fā)展的技術(shù)方法體系的總稱。這里說的“復(fù)活”,其技術(shù)實(shí)際距離遠(yuǎn)古完整生命的重建依然非常遙遠(yuǎn),更接近于一種基于基因編輯的關(guān)鍵性狀模擬或演化路徑的重現(xiàn),其核心是利用從化石、凍土、標(biāo)本中獲取的遠(yuǎn)古 DNA 碎片,借助基因組測(cè)序、人工智能預(yù)測(cè)和基因編輯技術(shù),將這些遺傳信息的關(guān)鍵片段或功能模塊,在現(xiàn)代近緣物種的基因組中進(jìn)行重現(xiàn)。

例如,頗具代表性的“恐狼復(fù)活”工作,本質(zhì)上是在與現(xiàn)代灰狼高度相似的基因組基礎(chǔ)上,對(duì)多個(gè)與體型、毛色等表型相關(guān)的關(guān)鍵位點(diǎn)進(jìn)行靶向編輯,從而在活體動(dòng)物身上模擬出已滅絕恐狼的部分外部特征。

同樣,備受矚目的“猛犸象復(fù)活計(jì)劃”,其公布的技術(shù)進(jìn)展包括利用多重基因編輯技術(shù)培育出攜帶有猛犸象毛皮特征基因的“長(zhǎng)毛鼠”,以及將亞洲象體細(xì)胞重編程為多能干細(xì)胞,但其最終目標(biāo)也并非完整復(fù)現(xiàn)一個(gè)史前猛犸象,而是旨在創(chuàng)造一個(gè)融合了猛犸象關(guān)鍵適應(yīng)性性狀(如耐寒、特殊脂肪代謝)的“功能性大象”。

這些科學(xué)實(shí)踐表明,當(dāng)前的“基因復(fù)活”更大程度上是古基因組學(xué)與合成生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)交叉融合的延伸應(yīng)用,其重點(diǎn)在于對(duì)特定生物功能的測(cè)試與模擬。

這一系列技術(shù)進(jìn)展的更深層意義,在于為我們提供了一個(gè)前所未有的研究范式。研究人員能夠借此直接檢驗(yàn)關(guān)于重大演化事件的假說,如通過調(diào)控鳥類胚胎中的基因逆向重現(xiàn)類似恐龍的齒狀結(jié)構(gòu),為理解鳥類起源提供實(shí)證窗口;又如對(duì)猛犸象耐寒相關(guān)基因的功能解析,則可能揭示哺乳動(dòng)物體溫調(diào)節(jié)與適應(yīng)極端環(huán)境的機(jī)制。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,對(duì)尼安德特人等滅絕古人類基因組的功能性研究,有助于理解某些現(xiàn)代免疫性、代謝性疾病的古老遺傳起源,為探索其病理機(jī)制提供新的演化視角。此外,在生態(tài)保護(hù)方面,從已滅絕物種基因組中挖掘出的適應(yīng)性遺傳變異,理論上也能為現(xiàn)存瀕危種群的遺傳多樣性恢復(fù)與適應(yīng)性管理提供潛在的基因資源。

然而,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,其引發(fā)的倫理關(guān)注與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也日益凸顯,這迫使我們必須在推動(dòng)科學(xué)前沿的同時(shí),在更廣泛的社會(huì)共識(shí)中去審慎界定其應(yīng)用的邊界,并在修復(fù)過去與保護(hù)當(dāng)下之間做出權(quán)衡。



古生物復(fù)活技術(shù)的實(shí)現(xiàn)路徑、現(xiàn)實(shí)困境與倫理邊界

結(jié)合古化石 DNA 采集,基因測(cè)序,基因編輯和體細(xì)胞核移植技術(shù),將古基因在現(xiàn)存近似物種中實(shí)現(xiàn)功能重現(xiàn),是一項(xiàng)充滿探險(xiǎn)和挑戰(zhàn)的工作。其潛在應(yīng)用在于:第一,重現(xiàn)已滅絕物種的生物學(xué)特性,也就是所謂的“物種復(fù)活”。這一定程度可以理解為通過基因編輯方式定向改造現(xiàn)存物種的基因組,難度大且復(fù)活的“程度”有限;第二,針對(duì)當(dāng)前瀕危物種的生物學(xué)特性和生存環(huán)境,通過遠(yuǎn)古物種優(yōu)勢(shì)基因在其體內(nèi)的“復(fù)活”,降低該物種的生存風(fēng)險(xiǎn)從而保護(hù)物種。

然而,這一進(jìn)程中潛藏著嚴(yán)峻的瓶頸與風(fēng)險(xiǎn)。從技術(shù)層面看,有效獲得信息完整的古基因組序列極具挑戰(zhàn),化石資源的匱乏、DNA片段的識(shí)別與擴(kuò)增、以及避免污染的深度測(cè)序都是難以跨越的關(guān)隘;同時(shí),匹配遠(yuǎn)古基因供體與現(xiàn)存受體物種(如恐狼與灰狼)亦是成敗關(guān)鍵,體細(xì)胞核移植技術(shù)的高門檻決定了其能否在受體中高效實(shí)現(xiàn)功能重現(xiàn)仍存疑;更為深層的是定義與倫理風(fēng)險(xiǎn),獲得古基因的新生生物究竟應(yīng)如何定義,這構(gòu)成了科學(xué)、倫理與監(jiān)管的多重挑戰(zhàn)。

基于此,該技術(shù)的應(yīng)用邊界與關(guān)鍵觀察點(diǎn)必須得到嚴(yán)格界定。在瀕危物種保護(hù)研究中,應(yīng)側(cè)重于優(yōu)勢(shì)基因的有限“復(fù)活”以實(shí)現(xiàn)物種保育;在進(jìn)化學(xué)研究中,則應(yīng)以現(xiàn)存生物為模型,通過復(fù)活特定基因來回溯古生物的生物學(xué)性狀;最核心的原則在于,對(duì)于攜帶復(fù)活基因的新生動(dòng)物必須實(shí)施嚴(yán)格監(jiān)管并有效控制其種群,在確保生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)完全可控之前,絕不宜讓其回歸野外環(huán)境。



論古生物復(fù)活研究的倫理、監(jiān)管與社會(huì)共識(shí)

古生物復(fù)活是一項(xiàng)極具創(chuàng)新性的前沿研究平臺(tái),其核心技術(shù)包括古生物基因組測(cè)序技術(shù)、DNA 合成技術(shù)、多位點(diǎn)基因編輯技術(shù)以及哺乳動(dòng)物克隆技術(shù)。這些技術(shù)不僅在現(xiàn)有領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,更在古生物復(fù)活這一領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特價(jià)值。從生態(tài)學(xué)角度來看,古生物復(fù)活技術(shù)可能為某些缺失的生態(tài)鏈環(huán)節(jié)提供補(bǔ)充,特別是在應(yīng)對(duì)氣候變化方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值。

當(dāng)前,基因編輯技術(shù)展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。其核心挑戰(zhàn)在于如何精準(zhǔn)調(diào)控基因表達(dá)以實(shí)現(xiàn)特定性狀的重建,以及如何從單一基因修飾的細(xì)胞出發(fā),通過核移植、體細(xì)胞克隆或人工子宮等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)完整生物體的重構(gòu)。

生命科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度往往超出預(yù)期,尤其是在 AI 驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)分析能力加持下,基因組預(yù)測(cè)和功能解析的準(zhǔn)確性得到了顯著提升。與傳統(tǒng)機(jī)械工程不同,生物工程具有內(nèi)在的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制,只需施加適當(dāng)?shù)母深A(yù)即可引導(dǎo)其向預(yù)期方向演化。因此,如何開發(fā)和應(yīng)用這些干預(yù)手段是未來研究的關(guān)鍵。

基于當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),我相信在未來 3-5 年內(nèi),古生物復(fù)活相關(guān)的技術(shù)平臺(tái)將實(shí)現(xiàn)重大突破。與此同時(shí),如何將這些技術(shù)更好地應(yīng)用于醫(yī)療健康、環(huán)境保護(hù)、糧食安全和工業(yè)制造等領(lǐng)域?qū)⑹窍乱徊降闹匾n題。在此過程中,不可忽視的是必須注重生物倫理規(guī)范、法律監(jiān)管和社會(huì)共識(shí)的建設(shè),確保這一領(lǐng)域的研究和應(yīng)用能夠健康、有序地發(fā)展。只有通過多學(xué)科交叉融合和國(guó)際合作機(jī)制的建立,才能真正推動(dòng)古生物復(fù)活技術(shù)走向成熟。

1.Wan, F., Torres, M.D.T., Peng, J. et al. Deep-learning-enabled antibiotic discovery through molecular de-extinction. Nat. Biomed. Eng 8, 854–871 (2024). https://doi.org/10.1038/s41551-024-01201-x

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5.https://time.com/7274542/colossal-dire-wolf/

運(yùn)營(yíng)/排版:何晨龍



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