Είναι δυνατόν να αναβιώσουν μαμούθ και άλλα εξαφανισμένα ζώα
μικροαντικείμενα / / May 13, 2023
Εξηγεί η ειδικός στο αρχαίο DNA Beth Shapiro.
Η Beth Shapiro ερευνά το DNA των μαμούθ, των dodo και άλλων εξαφανισμένων ειδών. Στο The Life We Created, εξηγεί πώς οι άνθρωποι αλληλεπιδρούσαν με τα ζώα καθ 'όλη τη διάρκεια της ύπαρξής τους: τα κυνηγούσαν, τα εξημερώνουν και τα προστάτευαν από την εξαφάνιση. Με την άδεια του Corpus δημοσιεύουμε ένα απόσπασμα από το κεφάλαιο «Προβλεπόμενες συνέπειες» για το πώς οι επιστήμονες προσπαθούν να αναστήσουν μαμούθ.
Οι περισσότεροι από εμάς που εργαζόμαστε στον τομέα του αρχαίου DNA έχουμε συνηθίσει σε ερωτήσεις σχετικά με την ανάσταση εξαφανισμένων ειδών - πιθανώς με τη βοήθεια της βιοτεχνολογίας. Το έχουμε κάνει ήδη αυτό; Οχι? Πόσο κοντά είναι λοιπόν οι επιστήμονες να το κάνουν; Είναι ακόμη δυνατό να αναστηθεί ένα εξαφανισμένο είδος; Πώς είναι η διαδικασία αποκατάστασης; Απαντώ το ίδιο πράγμα όλη την ώρα - όχι, όχι ακόμα, σχεδόν στο εγγύς μέλλον.
Η δημιουργία ενός ακριβούς αντιγράφου ενός εξαφανισμένου είδους είναι αδύνατη και πιθανότατα δεν θα είναι ποτέ δυνατή.
Υπάρχουν όμως τεχνολογίες που κάποια μέρα πιθανότατα θα μας επιτρέψουν να αναβιώσουμε τα συστατικά των εξαφανισμένων ειδών - τα εξαφανισμένα χαρακτηριστικά τους.
Ας υποθέσουμε ότι ένας επιστήμονας μπορεί να τροποποιήσει έναν ελέφαντα προσθέτοντας ένα κομμάτι DNA που προέκυψε κατά τη διάρκεια εξέλιξη Τα μαμούθ και οι ελέφαντες θα αποκτήσουν τρίχες και θα αναπτύξουν ένα παχύ στρώμα υποδόριου λίπους, με αποτέλεσμα να μπορεί να επιβιώσει από τους παγετούς της Αρκτικής. Είναι δυνατό να τροποποιηθεί το περιστέρι με ρίγες, έτσι ώστε να μοιάζει με επιβατηγό περιστέρι στο χρώμα του φτερώματος και στο σχήμα της ουράς. Αλλά αυτοί οι τροποποιημένοι ελέφαντες και τα περιστέρια με ριγέ ουρά θα είναι πραγματικά μαμούθ και περιστέρια επιβατών; Δεν νομιζω.
Γιατί δεν μπορούμε να φέρουμε πίσω τα εξαφανισμένα είδη; Υπάρχουν χίλιοι λόγοι εξαφανισμένα είδη δύσκολο να αναβιώσει: από καθαρά τεχνικές πολυπλοκότητες σε ηθικά ερωτήματα σχετικά με τη χειραγώγηση των ειδών και περιβαλλοντικές προκλήσεις που σχετίζονται με την ανάγκη απελευθέρωσης αναστημένων ειδών σε ένα περιβάλλον όπου δεν ήταν, πιθανώς ήδη δεκάδες χίλια χρόνια. Μπορούν να ξεπεραστούν ορισμένα τεχνικά προβλήματα (επεξεργασία της βλαστικής σειράς των πτηνών, μεταμόσχευση εμβρύου ελέφαντα σε μητέρα αιχμάλωτη), άλλα είναι απίθανο να λυθούν ποτέ (αποκαταστήστε την εντερική μικροχλωρίδα του εξαφανισμένου μάλλινου ρινόκερου, βρείτε μια παρένθετη μητέρα του Steller's αγελάδα).
Πάρτε, για παράδειγμα, τα μαμούθ. Γνωρίζω τρεις ερευνητικές ομάδες που εργάζονται επί του παρόντος για την αναδημιουργία μαμούθ. Από αυτά, δύο είχαν επικεφαλής τον Hwang Woo-seok του Ιδρύματος Έρευνας Βιοτεχνολογίας της Νότιας Κορέας Suam και επικεφαλής τον Akira Iritani του Πανεπιστήμιο Kindai στην Ιαπωνία - επιδιώξτε να κλωνοποιήσετε μαμούθ, δηλαδή να τα αναβιώσετε μέσω μιας διαδικασίας, το πιο διάσημο αποτέλεσμα της οποίας ήταν γέννηση κούκλα το πρόβατο.
Επειδή η κλωνοποίηση απαιτεί ζωντανά κύτταρα, ο Hwang ελπίζει να βρει ζωντανά κύτταρα μαμούθ που έχουν επιζήσει σε κατεψυγμένα πτώματα, που τώρα (χάρη στην υπερθέρμανση του πλανήτη) ξεπαγώνουν στη Σιβηρία αιώνια μόνιμος παγετός. […] Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι δεν μπορούν να υπάρχουν ζωντανά κύτταρα στα κατεψυγμένα σφάγια μαμούθ, αφού η διαδικασία της κυτταρικής αποσύνθεσης ξεκινά αμέσως μετά θάνατον. Η ομάδα εργασίας Iritani, ωστόσο, αναγνωρίζει ότι είναι απίθανο να βρεθούν ζωντανά κύτταρα μαμούθ και στρέφεται στα μοριακά βιολογία για να αναζωογονηθούν νεκρά κύτταρα μαμούθ, ή τουλάχιστον να επιτύχουν μια τέτοια εμφάνιση ζωής που μπορούν να κλώνος. Το σχέδιο της Iritani είναι να εξαναγκάσει τις πρωτεΐνες από τα αυγά ποντίκιασχεδιασμένο να επισκευάζει το κατεστραμμένο DNA, να αναδομεί το σπασμένο DNA σε κύτταρα μαμούθ.
Το 2019, ο Iritani και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν ένα έγγραφο που περιγράφει πώς προσπάθησαν να το κάνουν αυτό με κύτταρα από ένα ιδιαίτερα καλά διατηρημένο σφάγιο μαμούθ που ονομάζεται Yuka. Το άρθρο αυτό χαιρετίστηκε αμέσως στον λαϊκό Τύπο ως προάγγελος της επικείμενης ανάστασης του μαμούθ, αλλά τα στοιχεία δείχνουν το αντίθετο. Αν και τα κύτταρα του Yuka διατηρήθηκαν αξιοσημείωτα καλά σε σύγκριση με αυτά άλλων μουμιοποιημένων μαμούθ, οι πρωτεΐνες του ποντικού δεν ήταν πολύ επιτυχημένες στην επιδιόρθωση του DNA του κυττάρου.
Είναι αδύνατο να κλωνοποιηθούν τα μαμούθ γιατί όλα τα κύτταρα μαμούθ είναι νεκρά.
Μια τρίτη ομάδα που ελπίζει να αναβιώσει τα μαμούθ έχει επικεφαλής τον Τζορτζ Τσερτς του Ινστιτούτου Βιολογικής Μηχανικής Wyss στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. Οι επιστήμονες παραδέχονται ότι δεν θα είναι δυνατό να βρεθούν ζωντανά κύτταρα μαμούθ, δεδομένου ότι τα τελευταία μαμούθ πέθαναν πριν από περισσότερο από τρεις χιλιάδες χρόνια. Ωστόσο, η Εκκλησία δεν συμφωνεί ότι αυτό αποκλείει το ενδεχόμενο ανασταίνω μαμούθ. Τονίζει ότι έχουμε στη διάθεσή μας ατελείωτο απόθεμα ζωντανών κυττάρων σχεδόν σαν μαμούθ -ινδικούς ελέφαντες- που μπορεί να καλλιεργηθεί στο εργαστήριο και να μετατραπεί από σχεδόν μαμούθ σε πλήρως μαμούθ με συνθετικά εργαλεία βιολογία. Για το σκοπό αυτό, η Church ξεκίνησε ένα πρόγραμμα για τη χρήση του CRISPR για την εισαγωγή DNA σε κύτταρα ινδικού ελέφαντα. μικρές αλλαγές (μία κάθε φορά) έως ότου το γονιδίωμα του κυττάρου ταιριάζει ακριβώς με το γονιδίωμα μαμμούθ.
στροφή γονιδίωμα Ο ελέφαντας στο γονιδίωμα του μαμούθ είναι ένα έργο τρομακτικών διαστάσεων. Οι γραμμές που οδηγούσαν σε ινδικούς ελέφαντες και μάλλινα μαμούθ αποκλίνονταν πριν από πέντε εκατομμύρια χρόνια. Επειδή τα υπολείμματα μαμούθ είναι καλά διατηρημένα, οι επιστήμονες που εργάζονται με αρχαίο DNA κατάφεραν να ανακατασκευάσουν αρκετά γονιδιώματα από αυτά τα υπολείμματα στο σύνολό τους. Όταν συγκρίθηκαν με το γονιδίωμα των ινδικών ελεφάντων, αποδείχθηκε ότι έχουν περίπου ένα εκατομμύριο γενετικές διαφορές.
Σήμερα, είναι αδύνατο να γίνουν ένα εκατομμύριο τροποποιήσεις στο DNA ενός κυττάρου ταυτόχρονα - καμία από τις διαθέσιμες μεθόδους για την επεξεργασία του γονιδιώματος δεν το επιτρέπει. Για να γίνουν τόσες πολλές αλλαγές θα πρέπει να σπάσει φυσικά το γονιδίωμα σε πολλά θραύσματα ταυτόχρονα, μια πιθανή καταστροφή από την οποία το κύτταρο είναι απίθανο να ανακάμψει. Επιπλέον, κάθε τροποποίηση (ή σύνολο τροποποιήσεων) απαιτεί τον δικό της μηχανισμό επεξεργασίας και οι προσπάθειες να παραδοθούν όλες στο κλουβί ταυτόχρονα δεν θα καταλήξουν σαφώς σε τίποτα καλό.
Μέχρι στιγμής, η ομάδα της Church κάνει μία ή περισσότερες τροποποιήσεις κάθε φορά, φροντίζοντας να έχουν ολοκληρωθεί. σωστά, και στη συνέχεια παίρνει τα κελιά με τη σωστή τροποποίηση και τα υποβάλλει στον επόμενο γύρο μοντάζ. Την τελευταία φορά που ρώτησα τον Church πώς τα πάνε, είπε ότι η ομάδα του είχε προσθέσει περίπου 50 τροποποιήσεις, αντικαθιστώντας ορισμένα από τα γονίδια με παραλλαγές μαμούθ, που οι μελέτες δείχνουν ότι κάνουν το μαμούθ να μοιάζει περισσότερο με μαμούθ παρά με ελέφαντα. Σήμερα, η ομάδα του Church έχει ζωντανά κύτταρα που, εάν κλωνοποιηθούν, θα περιέχουν τις γενετικές οδηγίες που αποκαθιστούν ορισμένα από τα χαρακτηριστικά του μαμούθ. Αυτά δεν είναι κύτταρα μαμούθ, αλλά μάλλον σαν μαμούθ.
Είναι δυνατόν να κλωνοποιηθούν κελιά της Εκκλησίας μαμούθ; Οι τεχνολογίες κλωνοποίησης, ειδικά για κατοικίδια ζώα όπως πρόβατα και αγελάδες, έχουν βελτιωθεί σημαντικά από το 2003, όταν γεννήθηκε η Ντόλι το πρόβατο. Ωστόσο, στην περίπτωση άλλων τύπων, αφιερώνεται πολύς χρόνος για την αποσαφήνιση όλων των απαραίτητων λεπτομερειών: πώς και πότε να παραλάβετε ωάρια, πώς να δημιουργήσετε μια ιδανική καλλιέργεια για την πρώιμη ανάπτυξη των εμβρύων, πότε να τα εμφυτεύσετε με ένα παρένθετο μητέρα. Και το κύριο εμπόδιο είναι το στάδιο του επαναπρογραμματισμού, στο οποίο το σωματικό κύτταρο ξεχνά πώς να είναι ένα κύτταρο του τύπου του και μετατρέπεται σε ένα κύτταρο του τύπου που μπορεί να γίνει ολόκληρο ζώο. Αυτό το βήμα σπάνια γίνεται σωστά—τόσο σπάνιο που το ποσοστό επιτυχίας των προσπαθειών κλωνοποίησης μόλις ξεπερνά το 20%, ακόμη και για είδη που οι επιστήμονες κλωνοποιούν συνεχώς.
Οι ελέφαντες δεν έχουν ποτέ κλωνοποιηθεί, εν μέρει επειδή δεν υπάρχει εξειδικευμένη αγορά για κλωνοποιημένους ελέφαντες.
Η κλωνική αγορά μας οικιακός τα ζώα μεγαλώνουν. Η εταιρεία βιοτεχνολογίας Boyalife Genomics κατασκευάζει ένα εργοστάσιο κλωνοποίησης βοοειδών στο Tianjin και ισχυρίζεται ότι θα μπορεί να εκτρέφει ένα εκατομμύριο κλωνοποιημένες αγελάδες wagyu ετησίως για να καλύψει την αυξανόμενη ζήτηση για κινέζικο βόειο κρέας. αγορά.
Η εταιρεία της Hwang Sooam Biotech είναι έτοιμη να σας κλωνοποιήσει σκυλάκι, και στο ViaGen Pets, με έδρα το Τέξας, έχουν έναν σκύλο, μια γάτα, ακόμη και μια αγαπημένη άλογο. Αλλά για κάποιο λόγο, λίγοι άνθρωποι επιδιώκουν να κλωνοποιήσουν τον αγαπημένο τους ελέφαντα.
Είναι μάλλον αδύνατο να κλωνοποιήσετε έναν ελέφαντα. Οι ελέφαντες είναι τεράστια ζώα με ένα αντίστοιχο τεράστιο αναπαραγωγικό σύστημα. Αυτό περιπλέκει κρίσιμα βήματα στη διαδικασία της κλωνοποίησης, όπως η συγκομιδή ενός αυγού για πυρηνική μεταφορά. και την εισαγωγή ενός αναπτυσσόμενου εμβρύου στη μήτρα μιας παρένθετης μητέρας, καθώς ο παρθενικός υμένας στους ελέφαντες είναι μεταξύ εγκυμοσύνες αναγεννάται (έχει μια μικροσκοπική τρύπα στην οποία εισέρχεται το αρσενικό σπέρμα, αλλά για ένα έμβρυο ελέφαντα αυτό είναι ένα σημαντικό και πιθανώς ανυπέρβλητο εμπόδιο). Οι ινδικοί ελέφαντες είναι επίσης ένα είδος υπό εξαφάνιση, πράγμα που σημαίνει ότι εάν αυτή η τεχνολογία εξακολουθεί να μην είναι πέρα από τις δυνατότητες της επιστήμης, θα ήταν καλύτερο να εφαρμοστεί στην εκτροφή ελεφάντων.
Ακόμα κι αν η κλωνοποίηση ελέφαντα γίνει τεχνικά (και ηθικά) εφικτή, δεν είναι απολύτως σαφές εάν μια μητέρα ελέφαντα μπορεί να αντέξει ένα μωρό μαμούθ.
Πέντε εκατομμύρια χρόνια είναι ένας μεγάλος εξελικτικός χρόνος και ένα εκατομμύριο διαφορές μεταξύ του DNA είναι πολλές. Στην ουσία, η εξελικτική διαφορά μεταξύ των μαμούθ και των ινδικών ελεφάντων είναι περίπου η ίδια όπως μεταξύ των ανθρώπων και των χιμπατζής. Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς μια μητέρα χιμπατζή να κουβαλάει ένα ανθρώπινο μωρό (και το αντίστροφο).
Έχει συμβεί παρένθετες μητέρες να έχουν δημιουργήσει με επιτυχία μικρά από διαφορετικό είδος, οπότε η εξελικτική απόσταση μπορεί να μην αποτελεί ετυμηγορία. Οικόσιτα σκυλιά γέννησαν κλωνοποιημένα μωρά λύκου, οικόσιτα γάτες - υγιή μωρά γάτας στέπας και μια οικόσιτη αγελάδα γέννησε ένα υγιές κλωνοποιημένο γκαούρ.
Αυτά τα πειράματα απέδειξαν αυτό που υποπτεύονταν οι επιστήμονες από την αρχή: όσο μεγαλύτερη ήταν η σχέση μεταξύ δύο ειδών, που εμπλέκονται στην κλωνοποίηση μεταξύ των ειδών, τόσο μικρότερη είναι η πιθανότητα επιτυχίας σε κάθε στάδιο της διαδικασίας κλωνοποίηση. Μέχρι σήμερα, οι πιο μακρινοί συγγενείς που συμμετέχουν σε ένα επιτυχημένο πείραμα κλωνοποίησης μεταξύ των ειδών είναι καμήλες με ένα καμπούρι και με δύο καμπούρες (δρομάδες και βακτήρια), των οποίων οι εξελικτικές πορείες διέφεραν πριν από περίπου τέσσερα εκατομμύρια χρόνια.
Παρά μια τόσο μακρά εξελικτική περίοδο, το 2017, μια οικόσιτη καμήλα δρομάδας γέννησε μια κλωνοποιημένη καμήλα με διπλό καμπούρι. Αυτό είναι πολλά υποσχόμενο τόσο για τις βακτηριακές καμήλες (είναι σχεδόν οι πρώτες στη λίστα των μεγάλων θηλαστικών που απειλούνται με εξαφάνιση), όσο και για τη διατήρηση. τη φύση στο σύνολό της, γιατί αυτό το ίδιο το γεγονός υπογραμμίζει πόσο προηγμένες τεχνολογίες κλωνοποίησης έχουν προχωρήσει και πώς το φάσμα των ειδών που μπορούν να σωθούν από τέτοια μεθόδους.
Το 2003, ένα θηλυκό ιβηρικό αγριοκάτσικο γεννήθηκε τρία χρόνια μετά την εξαφάνιση του είδους του. Τέσσερα χρόνια νωρίτερα, μια ομάδα με επικεφαλής τον Alberto Fernandez-Arias, ο οποίος είναι τώρα επικεφαλής του Υπουργείου Κυνηγιού, Αλιείας και υγρότοποι της Ισπανικής Αυτονομίας της Αραγονίας, συνέλεξαν τα κύτταρα της Celia, του τελευταίου ατόμου του αγριοκάτσικου των Πυρηναίων, και τα υπέβαλαν στιγμή πάγωμαγια να μην βλάψει το DNA. Στη συνέχεια, ο Fernandez-Arias και οι συνεργάτες του πέρασαν αρκετά χρόνια αναπτύσσοντας μια στρατηγική για την αναβίωση της κατσίκας του βουνού. Προσπάθησαν να πάρουν αυγά για να κλωνοποιήσουν τα κύτταρα της Celia από άλλες άγριες κατσίκες του βουνού, αλλά τα άγρια ζώα δεν είναι συνηθισμένα στους ανθρώπους και είναι υπέροχα στο να δραπετεύουν. πείραμα απέτυχε.
Ευτυχώς, ήταν πιο εύκολο να μαζέψουμε αυγά από οικόσιτες κατσίκες. Αντί για το DNA μιας οικόσιτης κατσίκας, οι επιστήμονες εισήγαγαν το DNA των κατεψυγμένων σωματικών κυττάρων της Celia στα ωάρια, μετά από τα οποία 57 μεταμορφωμένα ωάρια εμφυτεύτηκαν σε παρένθετες μητέρες. Τα κύτταρα αυτά ήταν υβρίδια μιας οικόσιτης κατσίκας και ενός αγριοκάτσικου των Πυρηναίων. Επτά έμβρυα εμβολιάστηκαν και ένα θηλυκό γεννήθηκε ζωντανό. Αλίμονο, το κλωνοποιημένο θηλυκό είχε μια συγγενή πνευμονική ανωμαλία, που πιθανότατα προκλήθηκε από την πολυπλοκότητα της διαδικασίας κλωνοποίησης, και πέθανε μέσα σε λίγα λεπτά. Οι προσπάθειες αναζωογόνησης του ιβηρικού αγριοκάτσικου από τα κύτταρα της Celia έχουν τεθεί σε αναμονή, αλλά τα κύτταρα εξακολουθούν να αποθηκεύονται κατεψυγμένα.
Είναι πιθανό ότι κάποια μέρα οι επιστήμονες θα μπορέσουν να επανακωδικοποιήσουν το γονιδίωμα του ελέφαντα στο γονιδίωμα του μαμούθ και να το κλωνοποιήσουν αυτό ένα κλουβί φυτεύοντάς το με τη μητέρα της ελέφαντα, ωστόσο, η ίδια η διαδικασία μπορεί να αποτρέψει την αναβίωση ενός μαμούθ ανάπτυξη.
Ένα κλωνοποιημένο μαμούθ που γεννιέται από μητέρα ελέφαντα (ή η τεχνητή μήτρα που προτιμά ο Τζορτζ Τσερτς ως λύση στο πρόβλημα της κλωνοποίησης ελεφάντων) πιθανότατα θα μοιάζει με μαμούθ.
Σχεδόν όλοι από τους γνωστούς μας έχουμε πανομοιότυπα δίδυμα, οπότε φανταζόμαστε πόσο το DNA επηρεάζει την εμφάνιση. Αλλά οι δίδυμοι φίλοι μας δεν είναι εναλλάξιμοι. Έχουν διαφορετικές εμπειρίες ζωής, διαφορετικούς στρεσογόνους παράγοντες, διαφορετικές δίαιτες και διαφορετικά περιβάλλοντα… με λίγα λόγια, είναι εντελώς διαφορετικοί άνθρωποι. Θα υπάρξει ένα μαμούθ που έχει περάσει από το μονοπάτι ελέφαντα της ενδομήτριας ανάπτυξης, μεγαλωμένο από ελέφαντες, τρέφεται με τροφή ελεφάντων και διαθέτει μικροχλωρίδα ελέφαντα έντερα, συμπεριφέρεστε σαν μαμούθ - ή είναι ακόμα σαν ελέφαντας;
Δεν έχει σημασία, φυσικά, αν ο τελικός μας στόχος είναι να δημιουργήσουμε έναν ελέφαντα με κάποια χαρακτηριστικά μαμούθ, κάτι που μάλλον είναι αυτό που θέλουμε. Αλλά αν πρόκειται να δημιουργήσουμε ένα μαμούθ, πρέπει επίσης να αναδημιουργήσουμε ολόκληρο τον βιότοπο του μαμούθ, από τη σύλληψη μέχρι το θάνατο. Και αυτό το περιβάλλον, δυστυχώς, επίσης έσβησε.
Το βιβλίο «The Life We Created» καταρρίπτει επίσης μύθους για τη γενετική μηχανική. Η Beth Shapiro μιλά για το πώς αυτή η τάση επηρεάζει την κτηνοτροφία και βοηθά στην προστασία των απειλούμενων ειδών από την εξαφάνιση.
Αγοράστε ένα βιβλίοΔιαβάστε επίσης🐍
- Η εξέλιξη συνεχίζεται; Πώς έχουν αλλάξει οι άνθρωποι από τον Δαρβίνο
- "Survival of the fittest": 10 πιο διάσημοι μύθοι για την εξέλιξη
- "Το κύριο πράγμα για τη ζωή είναι ο θάνατος": μια συνέντευξη με τον επιγενετιστή Sergei Kiselev