Keď v roku 1914 zomrel v zoo Cincinnati putujúci holub Martha, začal krásny vek. Kedysi dominujúci druh vo východnej Severnej Amerike, cestovné holuby obývali lesy v obrovských kŕdľoch až niekoľko miliárd jedincov po desiatky tisíc rokov predtým, ako vyhynuli. Samotný počet týchto vtákov v kombinácii s ich stravou založenou na semenách stromov z nich urobil jedného z najdôležitejších environmentálnych inžinierov tej doby, čo formovalo dynamiku biotopov, na ktorú sa tieto lesy spoliehali. Tieto ekosystémy strácajú biodiverzitu, hovorí Ben Novak, hlavný výskumný pracovník spoločnosti Revive & Restore.
„Keď tento vták v roku 1914 zanikol, došlo k pochmúrnemu prebudeniu sily priemyselného ľudstva zničiť aj tie najbohatšie prírodné zdroje,“hovorí. Preto Novak v spolupráci s Kalifornským inštitútom vytvára program Revive & Restore, program na obnovu a návrat týchto druhov a opätovné osídlenie ich prirodzených biotopov pomocou bežných holubov a sily CRISPR.
Môže byť mŕtvy druh vzkriesený?
Novák je súčasťou malej skupiny technikov vyhynutia, pomerne veľkej skupiny vedcov, ktorí dúfajú, že pomocou genetického inžinierstva chránia alebo oživia ikonické živočíšne druhy, ktoré boli zničené ľudskou činnosťou.
Pre niektorých je vyhynutie (alebo vyhynutie) cestou vykúpenia v ekologickom meradle. Áno, biodiverzita je dôležitá, ale kto môže povedať, že vyhynutý druh sa dokáže prispôsobiť a prežiť v ekologickom systéme, ktorý sa neustále mení a ktorý sa zmenil po jeho smrti? Alebo čo je dôležitejšie, čo keď oživené zvieratá - v podstate „cudzinci“na Zemi - poškodia náš krehký ekosystém viac než úžitok?
„Prečo potrebujeme tento problém,“pýta sa Novakov tím. V prípade putovných holubov je odpoveď jednoduchá: Nedávno, takmer tisícročia po zmiznutí ľudí, sme konečne pochopili kľúčovú úlohu, ktorú zohrávali pri formovaní východnej severoamerickej ekosféry.
V súčasnosti vedci zistili, že putovné holuby sa objavili pred viac ako 12 miliónmi rokov a boli mimoriadne upravené na život v hustých kŕdľoch. Nové nálezy v kombinácii so štúdiami ekológie lesov jasne ukazujú, že tieto vtáky boli kľúčovými inžiniermi dynamiky lesov.
Propagačné video:
Táto ústredná úloha naznačuje, že putovné holuby sú pre ekosystém oveľa dôležitejšie ako len snaha o úspešné oživenie vyhynutých druhov. "Návrat putujúceho holuba obnoví regeneračné cykly dynamiky lesov, ktoré potrebujú desiatky druhov, ktoré sa v súčasnosti zmenšujú a snažia sa prežiť," hovorí Novák.
De-Extinction: Návrh
Tento proces je dvojkrokový: po prvé, vyhynutý druh musí byť vzkriesený z mŕtvych. Po druhé, musí sa starostlivo vyhodnotiť opätovné zavedenie druhov do životného prostredia.
Podobné príklady už máme pre druhý krok, vysvetľuje Novak. Opätovné zavedenie druhov do oblastí, kde boli odstránené, je dlhodobá veda a vedci už zaznamenali určitý úspech: vlci v Yellowstone, los v Kentucky, bobri v Škótsku. Konečným cieľom je zvážiť riziká spojené s jeho vykonávaním alebo nečinnosťou: čo sa stane s ekosystémom, ak prestaneme zasahovať.
V prípade putovného holuba bude znovuzavedenie pravdepodobne neutrálne - to znamená, že sa stane iba ďalším vtákom v lese bez merateľného dopadu - alebo pozitívne na prežitie iných druhov.
V každom prípade sú šance v prospech Novaka.
Prvou požiadavkou - priniesť život mŕtvym - je úplne nová veda. Ale vďaka malému nástroju CRISPR môže dôjsť k vyhynutiu.
Tu je úlovok: Na rozdiel od Jurského parku sa vedci nesnažia oživiť zviera výlučne na základe svojej DNA.
Tím používa prístup „nájsť a nahradiť“: začnite pravidelným holubom, ktorý jazdí po mestských nádobách na odpadky, a zahŕňa gény, ktoré sú typické pre putovné holuby. Používame najbližších príbuzných - holuby s pruhovaným chvostom. Selektívnym odstránením génov zo zvieraťa tím dúfa, že sústredí novo zapnuté gény u potomstva, a tým poháňa „živé náhradné“holuby pre cestujúcich na genetickej úrovni.
S dostatočným počtom generácií môžeme získať zvedavé umelé druhy s DNA nerozoznateľnou od zaniknutých zvierat. Ale to, či sa z hybridného zvieraťa stane putovný holub, je filozofická otázka.
Toto je stratégia, ktorou sa väčšina skupín snaží vzkriesiť zvieratá. Ale Novakov tím mal odpoveď.
Napríklad v porovnaní s dodom „existuje použiteľná DNA, pretože v múzeách a zbierkach taxidermistov je viac vypchatých holubov ako ktorýkoľvek iný vták,“hovorí Novak. Pridajte k tomu, že máme prístup k pruhovaným holubom a chápeme ich reprodukčné vzorce, a vy ste takí, že „veda o zmŕtvychvstaní by mohla získať všetky podnety a vytrvalosť“.
De-extinkcia v praxi
Od roku 2012 dosiahol tím Novak pravdepodobne väčší úspech ako akýkoľvek iný projekt na vyhynutie.
Po prvé, tím v sérii prác a spolupráce postupne odhalil dôležitý vplyv, ktorý majú cestovné holuby na ich ekosystémy, a odpovedal na dlhotrvajúcu otázku, ako sa ich počet tak rýchlo zmenšoval z miliárd na nulu. Vtáky sa vyvinuli, aby sa prispôsobili životu veľkých populácií. Aj keď by sa pravdepodobne mohli zotaviť z nízkej genetickej diverzity, ľudský lov dal posledný klinec do rakvy.
Spoločne tieto štúdie pomáhajú priviesť holuba späť domov. Novak vysvetlil, že podľa týchto výsledkov musíme najprv poskytnúť pruhovaným holubov potrebné mutácie, ktoré spôsobia, že sa budú reprodukovať rovnakým spôsobom ako putovné holuby, a mohli žiť v hustých komunitách. Potom musíme vtákom poskytnúť úpravy, ktoré potrebujú, aby mohli účinne žiť v prostrediach s vysokou hustotou života, ako sú vlastnosti, ktoré im umožnia byť citlivejšie na sociálne podnety alebo rýchle dozrievanie potomkov, aby trávili menej času výchovou veľkého počtu detí.
Príchod CRISPR všetko zmenil. Novak a jeho tím majú prvýkrát prístup k relatívne jednoduchému a lacnému nástroju na úpravu génov, ktorý im umožní pracovať s DNA obyčajného holuba.
Doteraz podnikli niekoľko prístupov na zefektívnenie tohto nástroja. Najlepším spôsobom je priame úpravy holubných spermií alebo vajec, pretože tieto zmeny sa prenesú na ďalšiu generáciu. Aký je problém? Vedci zatiaľ neboli schopní pestovať tieto bunky v skúmavke.
Ďalším dôležitým bodom je zavedenie nástroja na úpravu DNA - s potrebnými nástrojmi - do embrya. Vedci sa tu však stretli aj s problémami: pri dodávaní súboru nástrojov CRISPR sa museli spoliehať na vírusy. V dôsledku toho je obal príliš veľký na bezpečné vloženie.
Aby sa prekonali tieto prekážky, tím spoločnosti Novak sa sústredil na vytvorenie úplne novej rady holubov, z ktorých každá obsahuje genetický materiál, aby sa uľahčila editácia DNA.
CRISPR-Cas9 je dvojkrokový proces, vysvetľuje Novak. Časť CRISPR je skrytá v cieľovej DNA, zatiaľ čo Cas9 robí rez. Vtáky chované s Cas9 v každej bunke majú vo svojich telách v podstate nejaký funkčný nástroj na úpravu génov, čo uľahčuje dodávanie ďalších základných zložiek.
"V nasledujúcich troch rokoch môže svet vidieť prvú genetiku putujúceho holuba, ktorý sa znovu narodí v živých, dýchajúcich vtákoch," hovorí Novak.
Ak všetko pôjde podľa plánu, v nasledujúcich dvadsiatich rokoch budeme svedkami obnovenia zaniknutých druhov. Vzkriesia sa tiež vtáky dodo a vlnené mamuty. Skôr alebo neskôr vyhynutie zostane vecou minulosti - k lepšiemu alebo horšiemu.
Ilja Khel