Ali je mogoče oživiti mamute in druge izumrle živali
Miscellanea / / May 13, 2023
Razlaga strokovnjakinja za starodavno DNK Beth Shapiro.
Beth Shapiro raziskuje DNK mamutov, dodojev in drugih izumrlih vrst. V Življenju, ki smo ga ustvarili, pojasnjuje, kako so ljudje ves čas svojega obstoja komunicirali z živalmi: lovili so jih, udomačili in zaščitili pred izumrtjem. Z dovoljenjem Corpusa objavljamo izsek iz poglavja "Predvidene posledice" o tem, kako znanstveniki poskušajo obuditi mamute.
Večina nas, ki delamo na področju starodavne DNK, je vajena vprašanj o vstajenju izumrlih vrst – menda s pomočjo biotehnologije. Smo to že naredili? ne? Torej, kako blizu so znanstveniki temu? Ali je izumrlo vrsto sploh mogoče obuditi? Kako poteka postopek okrevanja? Ves čas odgovarjam isto - ne, še ne, komaj v bližnji prihodnosti.
Ustvariti natančno kopijo izumrle vrste je nemogoče in najverjetneje nikoli ne bo mogoče.
Toda obstajajo tehnologije, ki nam bodo nekega dne verjetno omogočile oživitev komponent izumrlih vrst – njihovih izumrlih lastnosti.
Recimo, da lahko znanstvenik spremeni slona z dodajanjem dela DNK, ki je nastal med
evolucija mamutom in slonom bo zrasla dlaka in razvila debelo plast podkožne maščobe, zaradi česar bo lahko preživela arktično zmrzal. Goloba s črtastim repom je možno predelati tako, da bo po barvi perja in obliki repa podoben golobu potniku. Toda ali bodo ti modificirani sloni in črtastorepi golobi pravi mamuti in golobi potniki? Jaz pa ne mislim tako.Zakaj ne moremo vrniti izumrlih vrst? Razlogov je tisoč izumrle vrste težko obuditi: od povsem tehničnih zapletov do etičnih vprašanj o manipulaciji z vrstami in okoljski izzivi, povezani s potrebo po izpustitvi obujenih vrst v okolje, kjer jih ni bilo, verjetno že na desetine Tisoč let. Nekatere tehnične težave je mogoče premagati (urejanje zarodne linije ptic, presaditev slonjega zarodka v ujetniško mater), drugi verjetno ne bodo nikoli rešeni (obnoviti črevesno mikrofloro izumrlega volnatega nosoroga, poiskati Stellerjevo nadomestno mater krava).
Vzemimo na primer mamute. Vem za tri raziskovalne skupine, ki se trenutno ukvarjajo s poustvarjanjem mamutov. Dva od teh je vodil Hwang Woo-seok iz južnokorejske Suam Biotechnology Research Foundation in Akira Iritani iz Univerza Kindai na Japonskem - želijo klonirati mamute, to je, da jih oživijo s postopkom, katerega najbolj znan rezultat je bil rojstvo ovčka punčka.
Ker kloniranje zahteva žive celice, Hwang upa, da bo našel žive celice mamuta, ki so preživele v zamrznjenih trupelih, ki se zdaj (zaradi globalnega segrevanja) odmrzujejo v sibirski večni permafrost. […] Slabost te metode je, da v zamrznjenih truplih mamuta ne more biti živih celic, saj se proces razpada celic začne takoj. po smrti. Vendar delovna skupina Iritani priznava, da živih mamutovih celic verjetno ne bodo našli, in se obrne na molekularne biologije, da bi oživili mrtve celice mamuta ali vsaj dosegli takšen videz življenja, da bi jih lahko klon. Iritanijev načrt je iztisniti beljakovine iz jajc mišizasnovan za popravilo poškodovane DNK, rekonstrukcijo poškodovane DNK v celicah mamuta.
Leta 2019 so Iritani in sodelavci objavili članek, v katerem so opisali, kako so to poskušali narediti s celicami posebej dobro ohranjenega trupa mamuta po imenu Yuka. Ta članek je bil v ljudskem tisku takoj razglašen za znanilca skorajšnjega vstajenja mamuta, vendar se zdi, da dokazi kažejo drugače. Čeprav so bile Yukine celice izjemno dobro ohranjene v primerjavi s celicami drugih mumificiranih mamutov, mišji proteini niso bili zelo uspešni pri popravljanju DNK celice.
Mamutov je nemogoče klonirati, ker so vse celice mamuta mrtve.
Tretjo skupino, ki upa na oživitev mamutov, vodi George Church z inštituta Wyss za biološki inženiring na univerzi Harvard. Znanstveniki priznavajo, da živih celic mamutov ne bo mogoče najti, saj so zadnji mamuti umrli pred več kot tri tisoč leti. Cerkev pa se ne strinja, da to izključuje možnost oživiti mamuti. Poudarja, da imamo na voljo neskončno zalogo živih celic skoraj kot mamuti – indijski sloni –, ki se lahko gojijo v laboratoriju in s sintetičnimi orodji spremenijo iz skoraj mamutskega v popolnoma mamutskega biologija. V ta namen je Church lansiral program za uporabo CRISPR za vstavljanje DNK v celice indijskega slona. majhne spremembe (ena za drugo), dokler se genom celice ne ujema natančno z genomom mamut.
obrat genom slona v mamutov genom je naloga zastrašujočih razsežnosti. Linije, ki vodijo do indijskih slonov in volnatih mamutov, so se ločile pred več kot petimi milijoni let. Ker so ostanki mamuta dobro ohranjeni, je znanstvenikom, ki delajo s starodavno DNK, uspelo rekonstruirati več genomov iz teh ostankov v celoti. Ko so jih primerjali z genomi indijskih slonov, se je izkazalo, da imajo približno milijon genetskih razlik.
Danes je nemogoče narediti milijon modifikacij DNK celice naenkrat – tega ne omogoča nobena od razpoložljivih metod urejanja genoma. Da bi naredili toliko sprememb, bi morali fizično razbiti genom na več fragmentov hkrati, kar je potencialna katastrofa, po kateri si celica verjetno ne bo opomogla. Poleg tega vsaka modifikacija (ali niz modifikacij) zahteva svoj mehanizem urejanja in poskusi, da bi jih vse naenkrat poslali v kletko, se očitno ne bodo končali nič dobrega.
Zaenkrat Churchova skupina izvaja eno ali več sprememb naenkrat in zagotavlja, da so končane. pravilno, nato pa vzame celice s pravilno spremembo in jih podvrže naslednjemu krogu urejanje. Zadnjič, ko sem Churcha vprašal, kako jim gre, je rekel, da jih je njegova ekipa dodala približno 50 modifikacije, zamenjavo nekaterih genov z različicami mamuta, za katere študije kažejo, da je mamut bolj podoben mamutu kot slonu. Danes ima Churchova ekipa žive celice, ki bodo, če bodo klonirane, vsebovale genetska navodila, ki obnovijo nekatere lastnosti mamuta. To niso mamutske celice, temveč mamutskim.
Ali je mogoče klonirati mamutske cerkvene celice? Tehnologije kloniranja, zlasti domačih živali, kot so ovce in krave, so se od leta 2003, ko se je rodila ovčka Dolly, znatno izboljšale. Vendar pa se pri drugih vrstah veliko časa porabi za razjasnitev vseh potrebnih podrobnosti: kako in kdaj prevzeti jajčeca, kako ustvariti idealno kulturo za zgodnji razvoj zarodkov, kdaj jih vsaditi z nadomestkom mati. In glavna ovira je stopnja reprogramiranja, pri kateri somatska celica pozabi, da je celica svojega tipa, in se spremeni v celico tistega tipa, ki lahko postane cela žival. Ta korak se redko izvede pravilno – tako redek, da stopnja uspešnosti poskusov kloniranja komajda preseže 20 %, tudi pri vrstah, ki jih znanstveniki ves čas klonirajo.
Sloni niso bili nikoli klonirani, deloma zato, ker za klonirane slone ni tržne niše.
Naš trg klonov domače živali rastejo. Biotehnološko podjetje Boyalife Genomics gradi tovarno za kloniranje goveda v Tianjinu in trdi, da letno bo lahko vzredila milijon kloniranih krav wagyu, da bi zadovoljila naraščajoče povpraševanje po kitajski govedini. trgu.
Hwangovo podjetje Sooam Biotech je pripravljeno klonirati vašo kuža, v ViaGen Pets s sedežem v Teksasu pa imajo psa, mačko in celo ljubljeno konj. Toda iz neznanega razloga le malo ljudi želi klonirati svojega ljubljenega slona.
Verjetno je nemogoče klonirati slona. Sloni so ogromne živali z ustrezno ogromnim reproduktivnim sistemom. To zaplete kritične korake v procesu kloniranja, kot je nabiranje jajčeca za prenos jedra. in vnos razvijajočega se zarodka v maternico nadomestne matere, saj je himen pri slonih med nosečnosti regenerira (ima luknjico, v katero vstopi moška semenčica, za slonji zarodek pa je to velika in verjetno nepremostljiva ovira). Tudi indijski sloni so ogrožena živalska vrsta, kar pomeni, da če ta tehnologija še ne presega zmožnosti znanosti, bi jo bilo najbolje uporabiti pri vzreji slonov.
Tudi če kloniranje slona postane tehnično (in etično) izvedljivo, ni povsem jasno, ali lahko mati slonja nosi mamutskega mladiča.
Pet milijonov let je dolga evolucijska doba in milijon razlik med DNK je veliko. V bistvu je evolucijska razlika med mamuti in indijskimi sloni približno enaka kot med ljudmi in šimpanz. Težko si je predstavljati, da mati šimpanza nosi človeškega otroka (in obratno).
Zgodilo se je, da so nadomestne matere uspešno rodile mladiče druge vrste, zato evolucijska oddaljenost morda ni razsodba. Domače psičke skotile klonirane volčiče, domače mačke - zdrave mladiče stepske mačke, ena domača krava pa je skotila zdravega kloniranega mladiča gaura.
Ti poskusi so dokazali, kar so znanstveniki domnevali že od samega začetka: bolj ko je razmerje med dvema vrstama, vključeni v medvrstno kloniranje, manjša je verjetnost uspeha v vsaki fazi procesa kloniranje. Do danes so najbolj oddaljeni sorodniki, ki sodelujejo pri uspešnem poskusu medvrstnega kloniranja enogrbe in dvogrbe kamele (dromader in baktrijan), katerih evolucijske poti so se razšle pred približno štirimi milijoni let.
Kljub tako dolgemu evolucijskemu obdobju je leta 2017 domača dvogrba kamela skotila klonirano dvogrbi kamelo. To je zelo obetavno tako za baktrijske kamele (so skoraj prve na seznamu ogroženih velikih sesalcev) kot za ohranitev. naravo kot celoto, saj ta dogodek sam po sebi poudarja, kako so napredovale napredne tehnologije kloniranja in kako je razpon vrst, ki jih je mogoče rešiti s tem metode.
Leta 2003 se je samica iberskega kozoroga rodila tri leta po tem, ko je njena vrsta izumrla. Štiri leta prej je skupina pod vodstvom Alberta Fernandeza-Ariasa, ki je zdaj vodja ministrstva za lov, ribolov in mokriščih španske avtonomije Aragonije, zbral celice Celije, zadnjega osebka pirenejskega kozoroga, in jih podvrgel instant zmrzovanjeda ne bi poškodovali DNK. Nato so Fernandez-Arias in njegovi sodelavci več let razvijali strategijo za oživitev gorske koze. Poskušali so vzeti jajčeca za kloniranje Celijinih celic drugih divjih gorskih koz, vendar divje živali niso vajene ljudi in so odlične pri pobegih, zato poskus ni uspelo.
Na srečo je bilo lažje pobrati jajca domačih koz. Namesto DNK domače koze so znanstveniki v jajčeca vnesli DNK Celiinih zamrznjenih somatskih celic, nato pa so 57 transformiranih jajčec vsadili v nadomestne matere. Te celice so bile hibridi domače koze in pirenejskega kozoroga. Sedem cepljenih zarodkov in ena samica se je rodila živa. Žal, klonirana samica je imela prirojeno pljučno anomalijo, ki jo je verjetno povzročila zapletenost procesa kloniranja, in je umrla v nekaj minutah. Poskusi oživitve iberskega kozoroga iz Celiinih celic so bili odloženi, vendar so celice še vedno shranjene zamrznjene.
Verjetno bo znanstvenikom nekega dne uspelo kodirati genom slona v genom mamuta in ga klonirati. kletko tako, da jo posadimo z njeno mamo slonico, vendar lahko sam postopek prepreči oživitev mamuta razvoj.
Klonirani mamut, ki ga je rodila mati slonica (ali umetna maternica, ki jo je George Church zagovarjal kot rešitev problema kloniranja slonov), bo verjetno videti kot mamut.
Skoraj vsi med znanci imamo enojajčne dvojčke, zato si predstavljamo, koliko DNK vpliva na videz. Toda naši prijatelji dvojčki niso zamenljivi. Imajo različne življenjske izkušnje, različne stresorje, različne prehrane in drugačna okolja… skratka, so popolnoma različni ljudje. Ali bo mamut, ki je šel skozi slonjo pot intrauterinega razvoja, vzgojen s sloni, hranjen s slonjo hrano in ima slonjo mikrofloro črevesje, se obnašati kot mamut - ali je še vedno kot slon?
Seveda ni pomembno, če je naš končni cilj ustvariti slona z nekaterimi lastnostmi mamuta, kar je verjetno tisto, kar si želimo. Če pa želimo ustvariti mamuta, moramo poustvariti tudi celoten habitat mamuta, od spočetja do smrti. In tudi to okolje je, žal, izumrlo.
Knjiga "Življenje, ki smo ga ustvarili" razbija tudi mite o genskem inženiringu. Beth Shapiro govori o tem, kako ta trend vpliva na živinorejo in pomaga zaščititi ogrožene vrste pred izumrtjem.
Kupite knjigoPreberite tudi🐍
- Se evolucija dogaja? Kako so se ljudje spremenili od Darwina
- "Preživetje najmočnejšega": 10 najbolj znanih mitov o evoluciji
- "Glavna stvar v življenju je smrt": intervju z epigenetikom Sergejem Kiselevom