Kiedy w 1914 roku w zoo w Cincinnati zmarła Martha, wędrowny gołąb, rozpoczął się koniec pięknej ery. Niegdyś dominujący gatunek we wschodniej Ameryce Północnej, wędrowne gołębie zasiedlały lasy w ogromnych stadach liczących nawet kilka miliardów osobników przez dziesiątki tysięcy lat, zanim wyginęły. Już sama liczba tych ptaków, w połączeniu z dietą opartą na nasionach drzew, uczyniła z nich jednych z najważniejszych inżynierów środowiska tamtych czasów, kształtujących dynamikę siedlisk, od której zależały te lasy. Te ekosystemy tracą obecnie bioróżnorodność, mówi Ben Novak, główny badacz w Revive & Restore.
„Kiedy ten ptak wyginął w 1914 r., Nastąpiło ponure przebudzenie zdolności ludzkości przemysłowej do niszczenia nawet najobfitszych zasobów naturalnych” - mówi. Dlatego Novak, we współpracy z California Institute, tworzy Revive & Restore, program mający na celu odtworzenie i przywrócenie tych gatunków oraz ponowne zasiedlenie ich naturalnych siedlisk, przy użyciu zwykłych gołębi i mocy CRISPR.
Czy można wskrzesić zmarły gatunek?
Novak jest częścią niewielkiej grupy inżynierów zajmujących się odginaniem, stosunkowo dużej grupy naukowców, którzy mają nadzieję wykorzystać inżynierię genetyczną do ochrony lub ożywienia kultowych gatunków zwierząt, które zostały zniszczone w wyniku działalności człowieka.
Dla niektórych odrodzenie (lub odrodzenie) jest drogą odkupienia na skalę ekologiczną. Tak, bioróżnorodność jest ważna, ale kto może powiedzieć, że wymarły gatunek może przystosować się i przetrwać w systemie ekologicznym, który podlega ciągłym zmianom i który zmienia się od czasu jego śmierci? A co ważniejsze, co by się stało, gdyby wskrzeszone zwierzęta - zasadniczo „kosmici” na Ziemi - wyrządzają więcej szkody niż pożytku naszemu delikatnemu ekosystemowi?
„Dlaczego potrzebujemy tych kłopotów” - pyta zespół Novaka. W przypadku wędrownych gołębi odpowiedź jest prosta: Niedawno, prawie tysiąc lat po zniknięciu ludzi, w końcu zrozumieliśmy kluczową rolę, jaką odegrali w kształtowaniu wschodniej ekosfery w Ameryce Północnej.
W tej chwili naukowcy odkryli, że wędrowne gołębie pojawiły się ponad 12 milionów lat temu i były wyjątkowo przystosowane do życia w gęstych stadach. Nowe odkrycia, w połączeniu z badaniami ekologii lasu, jasno pokazują, że ptaki te były kluczowymi inżynierami dynamiki lasu.
Film promocyjny:
Ta centralna rola sugeruje, że wędrowne gołębie są o wiele ważniejsze dla ekosystemu niż po prostu próba odniesienia sukcesu w wskrzeszeniu wymarłych gatunków. „Powrót wędrownego gołębia przywróci regeneracyjne cykle dynamiki lasu, których potrzebuje dziesiątki gatunków, które obecnie kurczą się i walczą o przetrwanie” - mówi Novak.
De-Extinction: Drafts
Proces jest dwuetapowy: po pierwsze, wymarły gatunek musi zostać wskrzeszony z martwych. Po drugie, należy dokładnie ocenić ponowne wprowadzenie gatunku do środowiska.
Mamy już podobne przykłady z drugiego etapu, wyjaśnia Novak. Ponowne wprowadzenie gatunków na obszary, na których zostały wytępione, jest nauką długoterminową, a naukowcy już odnieśli pewne sukcesy: wilki w Yellowstone, łosie w Kentucky, bobry w Szkocji. Ostatecznym celem jest rozważenie ryzyka związanego z robieniem tego lub nie robieniem tego: co stanie się z ekosystemem, jeśli przestaniemy ingerować.
W przypadku gołębia wędrownego wynik jego reintrodukcji będzie prawdopodobnie neutralny - to znaczy stanie się po prostu kolejnym ptakiem w lesie bez mierzalnego wpływu - lub pozytywny dla przeżycia innych gatunków.
W każdym razie szanse są na korzyść Novaka.
Pierwszy wymóg - przywrócenie zmarłych do życia - jest bardzo nową nauką. Ale dzięki niewielkiemu narzędziu o nazwie CRISPR może nastąpić ekstyncja.
Oto haczyk: w przeciwieństwie do Parku Jurajskiego, naukowcy nie próbują ożywić zwierzęcia wyłącznie na podstawie jego DNA.
Zespół stosuje metodę „znajdź i zamień”: zacznij od zwykłego gołębia, który buszuje po miejskich śmietnikach i uwzględnij geny typowe dla wędrownych gołębi. Używamy najbliższych krewnych - gołębi z pasiastym ogonem. Zespół ma nadzieję, że poprzez selektywne usuwanie genów ze zwierzęcia skoncentrować nowo włączone geny u potomstwa i tym samym skierować „żywe surogaty” do gołębi wędrownych na poziomie genetycznym.
Mając wystarczającą liczbę pokoleń, możemy otrzymać ciekawe, sztuczne gatunki z DNA nie do odróżnienia od wymarłych zwierząt. Ale to, czy zwierzę hybrydowe stanie się wędrownym gołębiem, jest kwestią filozoficzną.
Jest to strategia stosowana przez większość grup próbujących wskrzeszać zwierzęta. Ale zespół Novaka miał odpowiedź.
Na przykład w porównaniu z dodo „istnieje użyteczne DNA, ponieważ w muzeach i kolekcjach wypychaczy jest więcej wypchanych gołębi niż jakikolwiek inny ptak” - mówi Novak. Dodajmy do tego fakt, że mamy dostęp do gołębi pasiastych i zrozumienie ich wzorców rozrodczych, a mamy, że „nauka o zmartwychwstaniu może uzyskać wszystkie bodźce i wytrwałość”.
Wyginięcie w praktyce
Od 2012 roku zespół Novak prawdopodobnie odniósł większy sukces niż jakikolwiek inny projekt usuwania wymarcia.
Po pierwsze, w ramach serii prac i współpracy, zespół stopniowo odkrył istotny wpływ, jaki podróżujące gołębie miały na ich ekosystemy i odpowiedział na długotrwałe pytanie, jak ich liczba spadła tak szybko z miliardów do zera. Ptaki ewoluowały, aby przystosować się do życia w dużych populacjach. Chociaż prawdopodobnie mogliby wyzdrowieć z niskiej różnorodności genetycznej, polowanie na ludzi wbiło ostatni gwóźdź do ich trumny.
Wszystkie te badania pomagają sprowadzić gołębia z powrotem do domu. Novak wyjaśnił, że zgodnie z tymi wynikami, najpierw musimy zapewnić pasiastym gołębiom niezbędne mutacje, które spowodują, że będą rozmnażać się w taki sam sposób, jak gołębie wędrowne, i będą mogły żyć w gęstych społecznościach. Następnie musimy zapewnić ptakom adaptacje, których potrzebują do efektywnego życia w środowiskach o dużej gęstości, takie jak cechy, które pozwolą im być bardziej wrażliwe na sygnały społeczne lub szybkie dojrzewanie potomstwa, aby spędzały mniej czasu na wychowywaniu dużej liczby dzieci.
Pojawienie się CRISPR zmieniło wszystko. Po raz pierwszy Novak i jego zespół mają dostęp do stosunkowo prostego i taniego narzędzia do edycji genów, które pozwoli im pracować z DNA zwykłego gołębia.
Do tej pory podjęli kilka podejść, aby narzędzie było bardziej skuteczne. Najlepszym sposobem jest bezpośrednia edycja nasienia gołębicy lub komórki jajowej, ponieważ te zmiany zostaną przekazane następnemu pokoleniu. Jaki jest problem? Naukowcom nie udało się jeszcze wyhodować tych komórek w probówce.
Kolejnym ważnym punktem jest wprowadzenie narzędzia do edycji DNA - z niezbędnymi narzędziami - do zarodka. Ale naukowcy również tutaj napotkali problemy: musieli polegać na wirusach, aby dostarczyć zestaw narzędzi CRISPR. W rezultacie opakowanie stało się zbyt duże, aby można je było bezpiecznie włożyć.
Aby ominąć te przeszkody, zespół Novaka skupił się na stworzeniu zupełnie nowej linii gołębi, z których każda zawiera materiał genetyczny, aby ułatwić edycję DNA.
CRISPR-Cas9 to proces dwuetapowy, wyjaśnia Novak. Część CRISPR jest ukryta w docelowym DNA, podczas gdy Cas9 wykonuje cięcie. Ptaki wyhodowane z Cas9 w każdej komórce zasadniczo mają w swoich ciałach pewne funkcjonalne narzędzie do edycji genów, co znacznie ułatwia dostarczanie innych niezbędnych składników.
„W ciągu najbliższych trzech lat świat może zobaczyć pierwszą genetykę wędrownego gołębia odrodzoną w żywych, oddychających ptakach” - mówi Novak.
Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, w ciągu najbliższych dwudziestu lat będziemy świadkami odrodzenia się wymarłych gatunków. Wskrzeszone zostaną także ptaki Dodo i mamuty włochate. Wcześniej czy później wymieranie pozostanie przeszłością - na dobre lub na złe.
Ilya Khel
