Er det mulig å gjenopplive mammuter og andre utdødde dyr
Miscellanea / / May 13, 2023
Forklarer den gamle DNA-spesialisten Beth Shapiro.
Beth Shapiro forsker på DNAet til mammuter, dodos og andre utdødde arter. I The Life We Created forklarer hun hvordan mennesker har samhandlet med dyr gjennom hele deres eksistens: jaktet på dem, temmet dem og beskyttet dem mot utryddelse. Med tillatelse fra Corpus publiserer vi et utdrag fra kapittelet "Tilsiktede konsekvenser" om hvordan forskere prøver å gjenopplive mammuter.
De fleste av oss som jobber med feltet for gammelt DNA er vant til spørsmål om gjenoppstandelse av utdødde arter – antagelig ved hjelp av bioteknologi. Har vi allerede gjort dette? Nei? Så hvor nærme er forskere å gjøre det? Er det i det hele tatt mulig å gjenopplive en utdødd art? Hvordan er gjenopprettingsprosessen? Jeg svarer det samme hele tiden – nei, ikke ennå, neppe i nær fremtid.
Å lage en eksakt kopi av en utdødd art er umulig og vil sannsynligvis aldri være mulig.
Men det er teknologier som en dag sannsynligvis vil tillate oss å gjenopplive komponentene til utdødde arter - deres utdødde egenskaper.
La oss si at en forsker kan modifisere en elefant ved å legge til et stykke DNA som oppsto under utvikling mammuter og elefanter vil vokse hår og utvikle et tykt lag med subkutant fett, som et resultat av at det vil være i stand til å overleve den arktiske frosten. Det er mulig å modifisere den stripete haleduen slik at den minner om en passasjerdue i fjærdraktfarge og haleform. Men vil disse modifiserte elefantene og stripete-haleduene være ekte mammuter og passasjerduer? Jeg tror ikke det.
Hvorfor kan vi ikke bringe utdødde arter tilbake? Det er tusen grunner til det utdødde arter vanskelig å gjenopplive: fra rent tekniske kompleksiteter til etiske spørsmål om manipulasjon av arter og miljøutfordringer knyttet til behovet for å sette ut gjenoppståtte arter i et miljø der de ikke var, sannsynligvis allerede dusinvis tusen år. Noen tekniske problemer kan overvinnes (redigere kimlinjen til fugler, transplantere et elefantembryo til en fanget mor), andre vil neppe noen gang bli løst (gjenopprett tarmmikrofloraen til det utdødde ullaktige neshornet, finn en surrogatmor til Steller ku).
Ta for eksempel mammuter. Jeg kjenner til tre forskningsgrupper som for tiden jobber med å gjenskape mammuter. Av disse ble to ledet av Hwang Woo-seok fra South Korean Suam Biotechnology Research Foundation og ledet av Akira Iritani fra Kindai University i Japan - forsøk å klone mammuter, det vil si å gjenopplive dem gjennom en prosess, hvor det mest kjente resultatet var fødsel dolly sauen.
Fordi kloning krever levende celler, håper Hwang å finne levende mammutceller som har overlevd i frosne kadaver, som nå (takket være global oppvarming) tiner i Sibirsk evighet permafrost. […] Ulempen med denne metoden er at det ikke kan være levende celler i de frosne mammutskrottene, siden prosessen med celleforfall starter umiddelbart etter døden. Iritani-arbeidsgruppen erkjenner imidlertid at levende mammutceller neppe vil bli funnet, og går over til molekylære biologi for å gjenopplive døde mammutceller, eller i det minste oppnå et slikt utseende av liv at de kan klone. Iritanis plan er å tvinge proteinene ut av eggene musdesignet for å reparere skadet DNA, rekonstruere ødelagt DNA i mammutceller.
I 2019 publiserte Iritani og kolleger en artikkel som beskrev hvordan de prøvde å gjøre dette med celler fra et spesielt godt bevart mammutkadaver ved navn Yuka. Denne artikkelen ble umiddelbart hyllet i den populære pressen som en varsler om den forestående oppstandelsen av mammuten, men bevisene ser ut til å antyde noe annet. Selv om Yukas celler var bemerkelsesverdig godt bevart sammenlignet med de til andre mumifiserte mammuter, var ikke museproteinene særlig vellykkede med å reparere cellens DNA.
Det er umulig å klone mammuter fordi alle mammutceller er døde.
En tredje gruppe som håper å gjenopplive mammuter ledes av George Church fra Wyss Institute for Biological Engineering ved Harvard University. Forskere innrømmer at det ikke vil være mulig å finne levende celler av mammuter, gitt at de siste mammutene døde for mer enn tre tusen år siden. Kirken er imidlertid ikke enig i at dette utelukker muligheten gjenopplive mammuter. Han understreker at vi har til rådighet en endeløs tilførsel av levende celler nesten som mammuter - indiske elefanter - som kan dyrkes i laboratoriet og transformeres fra nesten mammut til helt mammut med syntetiske verktøy biologi. For dette formål lanserte Church et program for å bruke CRISPR til å sette inn DNA i indiske elefantceller. små endringer (en om gangen) til cellens genom matcher genomet nøyaktig mammut.
sving genom elefant inn i mammutgenomet er en oppgave av skremmende proporsjoner. Linjene som fører til indiske elefanter og ullmammutter divergerte for over fem millioner år siden. Fordi mammutrestene er godt bevart, har forskere som arbeider med gammelt DNA vært i stand til å rekonstruere flere genomer fra disse restene i sin helhet. Da de ble sammenlignet med genomene til indiske elefanter, viste det seg at de har omtrent en million genetiske forskjeller.
I dag er det umulig å gjøre en million modifikasjoner av DNA til en celle på en gang – ingen av de tilgjengelige metodene for å redigere genomet tillater dette. For å gjøre så mange endringer må man fysisk bryte genomet i mange fragmenter samtidig, en potensiell katastrofe som cellen neppe vil komme seg fra. I tillegg krever hver modifikasjon (eller sett med modifikasjoner) sin egen redigeringsmekanisme, og forsøk på å levere dem alle inn i buret på en gang vil helt klart ikke ende med noe godt.
Så langt gjør Kirkens gruppe en eller flere modifikasjoner om gangen, og sørger for at de er ferdige. riktig, og tar deretter cellene med riktig modifikasjon og utsetter dem for neste runde redigering. Sist gang jeg spurte Church hvordan de hadde det, sa han at teamet hans hadde lagt til rundt 50 modifikasjoner, og erstatter noen av genene med mammutvarianter, som studier viser gjør at mammuten ser mer ut som en mammut enn en elefant. I dag har Kirkens team levende celler som, hvis de klones, vil inneholde de genetiske instruksjonene som gjenoppretter noen av mammutens egenskaper. Dette er ikke mammutceller, men heller mammutlignende.
Er det mulig å klone mammut kirkeceller? Kloningsteknologier, spesielt for husdyr som sauer og kyr, har forbedret seg betydelig siden 2003, da sauen Dolly ble født. Men når det gjelder andre typer, brukes mye tid på å avklare alle nødvendige detaljer: hvordan og når du skal hente egg, hvordan lage en ideell kultur for tidlig utvikling av embryoer, når man skal implantere dem med et surrogat mor. Og hovedhindringen er omprogrammeringsstadiet, der den somatiske cellen glemmer hvordan den skal være en celle av sin type, og blir til en celle av den typen som kan bli et helt dyr. Dette trinnet blir sjelden gjort riktig – så sjeldent at suksessraten for kloningsforsøk knapt overstiger 20 %, selv for arter som forskere kloner hele tiden.
Elefanter har aldri blitt klonet, delvis fordi det ikke er noe nisjemarked for klonede elefanter.
Klonemarkedet vårt innenlands dyr vokser. Bioteknologiselskapet Boyalife Genomics bygger en storfekloningsfabrikk i Tianjin og hevder å den vil kunne skaffe en million klonede wagyu-kyr i året for å møte den økende etterspørselen etter kinesisk storfekjøtt. marked.
Hwangs selskap Sooam Biotech er klar til å klone din hund, og i ViaGen Pets, basert i Texas, har de en hund, en katt og til og med en elsket hest. Men av en eller annen grunn er det få som søker å klone sin elskede elefant.
Det er sannsynligvis umulig å klone en elefant. Elefanter er enorme dyr med et tilsvarende stort reproduksjonssystem. Dette kompliserer kritiske trinn i kloningsprosessen, som å høste et egg for atomoverføring. og introduksjonen av et utviklende embryo i livmoren til en surrogatmor, siden jomfruhinnen hos elefanter er mellom graviditeter regenererer (den har et lite hull som hannsæden kommer inn i, men for et elefantembryo er dette en betydelig og sannsynligvis uoverkommelig hindring). Indiske elefanter er også en truet art, noe som betyr at hvis denne teknologien fortsatt ikke er utenfor vitenskapens evner, ville det være best å bruke den til elefantavl.
Selv om elefantkloning blir teknisk (og etisk) mulig, er det ikke helt klart om en elefantmor kan bære en baby mammut.
Fem millioner år er en lang evolusjonstid, og en million forskjeller mellom DNA er mye. I hovedsak er den evolusjonære forskjellen mellom mammuter og indiske elefanter omtrent den samme som mellom mennesker og sjimpanse. Det er vanskelig å forestille seg en sjimpansemor som bærer en menneskebaby (og omvendt).
Det har hendt at surrogatmødre med hell har produsert unger av en annen art, så evolusjonsavstand er kanskje ikke en dom. Tamhunder fødte klonede ulveunger, tam katter - friske steppekattunger, og en tamku fødte en frisk klonet gaurunge.
Disse eksperimentene beviste det forskerne mistenkte helt fra begynnelsen: jo videre forholdet mellom to arter, involvert i kloning mellom arter, jo lavere er sannsynligheten for suksess på hvert trinn av prosessen kloning. Til dags dato er de fjerneste slektningene involvert i et vellykket interspecies kloningseksperiment en- og to-puklede kameler (dromedar og baktriske), hvis evolusjonære veier skilte seg for rundt fire millioner år siden.
Til tross for en så lang evolusjonsperiode, fødte en tam dromedarkamel i 2017 en klonet dobbel puklet kamel. Dette er veldig lovende både for baktriske kameler (de er nesten først på listen over store pattedyr som er truet), og for bevaring. naturen som helhet, fordi denne hendelsen i seg selv understreker hvordan avanserte kloningsteknologier har utviklet seg og hvordan spekteret av arter som kan reddes av slike metoder.
I 2003 ble en kvinnelig iberisk steinbukk født tre år etter at arten hennes døde ut. Fire år tidligere var en gruppe ledet av Alberto Fernandez-Arias, som nå er leder av departementet for jakt, fiske og våtmarker i den spanske autonomien i Aragon, samlet cellene til Celia, det siste individet av den pyreneiske steinbukken, og utsatte dem umiddelbar fryserfor ikke å skade DNA. Deretter brukte Fernandez-Arias og hans kolleger flere år på å utvikle en strategi for gjenopplivingen av fjellgeita. De prøvde å ta egg for å klone Celias celler fra andre ville fjellgeiter, men ville dyr er ikke vant til mennesker og er flinke til å rømme, så eksperiment mislyktes.
Heldigvis var det lettere å samle egg fra tamgeiter. I stedet for DNA fra en tamgeit, introduserte forskerne DNA fra Celias frosne somatiske celler i eggene, hvoretter 57 transformerte egg ble implantert i surrogatmødre. Disse cellene var hybrider av en tamgeit og en pyreneisk steinbukk. Syv embryoer podet og en hunn ble født i live. Akk, den klonede hunnen hadde en medfødt lungeanomali, sannsynligvis forårsaket av kompleksiteten i kloningsprosessen, og hun døde i løpet av minutter. Forsøk på å gjenopplive den iberiske steinbukken fra Celias celler er satt på vent, men cellene er fortsatt lagret frosset.
Det er sannsynlig at en dag vil forskere være i stand til å omkode elefantgenomet inn i mammutgenomet og klone dette et bur ved å plante det med moren elefant, men selve prosessen kan forhindre gjenoppliving av en mammut utvikling.
En klonet mammut født av en elefantmor (eller den kunstige livmoren foretrukket av George Church som en løsning på elefantkloningsproblemet) vil sannsynligvis se ut som en mammut.
Nesten alle av oss blant våre bekjente har eneggede tvillinger, så vi forestiller oss hvor mye DNA påvirker utseendet. Men tvillingvennene våre er ikke utskiftbare. De har forskjellige livserfaringer, forskjellige stressfaktorer, forskjellige dietter og forskjellige miljøer... kort sagt, de er helt forskjellige mennesker. Vil det være en mammut som har gått gjennom elefantveien for intrauterin utvikling, oppdratt av elefanter, matet på elefantmat og besitter elefantmikroflora tarmer, oppføre seg som en mammut - eller er den fortsatt som en elefant?
Det spiller ingen rolle, selvfølgelig, om vårt endelige mål er å skape en elefant med noen mammuttrekk, som sannsynligvis er det vi ønsker. Men hvis vi skal lage en mammut, må vi også gjenskape hele habitatet til mammuten, fra unnfangelse til død. Og dette miljøet døde dessverre også ut.
Boken «The Life We Create» avliver også myter om genteknologi. Beth Shapiro snakker om hvordan denne trenden påvirker husdyrproduksjonen og bidrar til å beskytte truede arter fra utryddelse.
Kjøp en bokLes også🐍
- Går utviklingen i gang? Hvordan mennesker har endret seg siden Darwin
- "Survival of the fittest": 10 mest kjente myter om evolusjon
- "Det viktigste for livet er døden": et intervju med epigenetikeren Sergei Kiselev