Ar įmanoma atgaivinti mamutus ir kitus išnykusius gyvūnus
įvairenybės / / May 13, 2023
Aiškina senovės DNR specialistė Beth Shapiro.
Beth Shapiro tiria mamutų, dodų ir kitų išnykusių rūšių DNR. Knygoje „Gyvenimas, kurį sukūrėme“ ji paaiškina, kaip žmonės bendravo su gyvūnais per visą jų egzistavimą: juos medžiojo, prijaukino ir saugojo nuo išnykimo. „Corpus“ leidimu publikuojame ištrauką iš skyriaus „Numatomos pasekmės“ apie tai, kaip mokslininkai bando prikelti mamutus.
Daugelis iš mūsų, dirbančių senovės DNR srityje, esame įpratę prie klausimų apie išnykusių rūšių prisikėlimą – tikriausiai biotechnologijų pagalba. Ar mes tai jau padarėme? Ne? Taigi, kaip arti mokslininkai tai daro? Ar apskritai įmanoma prikelti išnykusią rūšį? Kaip vyksta atkūrimo procesas? Visą laiką atsakau tą patį – ne, dar ne, vargu ar artimiausiu metu.
Sukurti tikslią išnykusios rūšies kopiją neįmanoma ir greičiausiai niekada nebus įmanoma.
Tačiau yra technologijų, kurios tikriausiai kada nors leis atgaivinti išnykusių rūšių komponentus – jų išnykusias ypatybes.
Tarkime, mokslininkas gali modifikuoti dramblį, pridėdamas DNR gabalėlį, kuris atsirado jo metu
evoliucija mamutai ir drambliai užsiaugins plaukus ir sukurs storą poodinių riebalų sluoksnį, dėl ko jie galės išgyventi arktinius šalčius. Dryžuotauodegį balandį galima modifikuoti taip, kad jis plunksnos spalva ir uodegos forma primintų keleivinį balandį. Tačiau ar šie modifikuoti drambliai ir dryžuotauodegiai balandžiai bus tikri mamutai ir keleiviniai balandžiai? Aš taip nemanau.Kodėl negalime sugrąžinti išnykusių rūšių? Yra tūkstantis priežasčių, kodėl išnykusios rūšys sunku atgaivinti: nuo grynai techninio sudėtingumo iki etinių klausimų apie manipuliavimą rūšimis ir aplinkos iššūkiai, susiję su būtinybe paleisti atgijusias rūšis į aplinką, kurioje jų nebuvo, tikriausiai jau dešimtys tūkstantį metų. Kai kurias technines problemas galima įveikti (paukščių gemalo linijos redagavimas, dramblio embriono persodinimas į nelaisvėje esančią motiną), kiti vargu ar kada nors bus išspręsti (atkurti išnykusio vilnonio raganosio žarnyno mikroflorą, rasti Steller surogatinę motiną karvė).
Paimkime, pavyzdžiui, mamutus. Žinau tris tyrimų grupes, kurios šiuo metu dirba su mamutų atkūrimu. Dviem iš jų vadovavo Hwang Woo-seok iš Pietų Korėjos Suamo biotechnologijų tyrimų fondo ir Akira Iritani. Kindai universitetas Japonijoje – siekti klonuoti mamutus, tai yra atgaivinti juos per procesą, kurio garsiausias rezultatas buvo Gimdymas lėlė avis.
Kadangi klonavimui reikia gyvų ląstelių, Hwangas tikisi rasti gyvų mamuto ląstelių, kurios išgyveno sušaldytose skerdenose, kurios dabar (dėl globalinio atšilimo) atšildo Sibire amžinai amžinasis įšalas. […] Šio metodo trūkumas yra tas, kad sušalusiose mamutų skerdenose negali būti gyvų ląstelių, nes iškart prasideda ląstelių irimo procesas. Po mirties. Tačiau Iritani darbo grupė pripažįsta, kad mažai tikėtina, kad bus rasta gyvų mamuto ląstelių, ir kreipiasi į molekulines biologija, siekiant atgaivinti negyvas mamuto ląsteles arba bent jau pasiekti tokį gyvybės įvaizdį, kad jos galėtų būti klonas. Iritani planas yra priversti baltymus iš kiaušinių pelėmssukurtas pažeistai DNR atstatyti, mamuto ląstelėse sulaužytą DNR atkurti.
2019 m. Iritani ir kolegos paskelbė dokumentą, kuriame aprašoma, kaip jie bandė tai padaryti su ląstelėmis iš ypač gerai išsilaikiusio mamuto skerdenos, pavadinto Yuka. Šis straipsnis iš karto buvo paskelbtas populiarioje spaudoje kaip neišvengiamo mamuto prisikėlimo pranašas, tačiau atrodo, kad įrodymai rodo ką kita. Nors Jukos ląstelės buvo nepaprastai gerai išsilaikiusios, palyginti su kitų mumifikuotų mamutų ląstelėse, pelės baltymai nelabai sėkmingai atstatė ląstelės DNR.
Mamutų klonuoti neįmanoma, nes visos mamutų ląstelės yra negyvos.
Trečiajai grupei, kuri tikisi atgaivinti mamutus, vadovauja George'as Churchas iš Wyss biologinės inžinerijos instituto Harvardo universitete. Mokslininkai pripažįsta, kad nebus įmanoma rasti gyvų mamutų ląstelių, nes paskutiniai mamutai mirė daugiau nei prieš tris tūkstančius metų. Tačiau Bažnyčia nesutinka, kad tai atmeta galimybę atgimti mamutai. Jis pabrėžia, kad turime begalę gyvų ląstelių, beveik kaip mamutai – Indijos drambliai – atsargos, kurios gali būti auginamas laboratorijoje ir sintetiniais įrankiais paverčiamas iš beveik mamuto į visiškai mamutą biologija. Šiuo tikslu Church pradėjo programą, skirtą naudoti CRISPR, kad įterptų DNR į Indijos dramblio ląsteles. nedideli pokyčiai (po vieną), kol ląstelės genomas tiksliai sutampa su genomu mamutas.
pasukti genomo dramblio įtraukimas į mamuto genomą yra bauginančio masto užduotis. Linijos, vedančios į Indijos dramblius ir vilnonius mamutus, išsiskyrė daugiau nei prieš penkis milijonus metų. Kadangi mamuto palaikai yra gerai išsilaikę, mokslininkai, dirbantys su senovės DNR, sugebėjo atkurti kelis genomus iš šių liekanų. Palyginus juos su Indijos dramblių genomais, paaiškėjo, kad jie turi apie milijoną genetinių skirtumų.
Šiandien neįmanoma iš karto padaryti milijono modifikacijų ląstelės DNR – nė vienas iš turimų genomo redagavimo metodų to neleidžia. Norint atlikti tiek daug pakeitimų, vienu metu tektų fiziškai suskaidyti genomą į daug fragmentų, o tai būtų galima katastrofa, nuo kurios ląstelė greičiausiai neatsigaus. Be to, kiekviena modifikacija (ar modifikacijų rinkinys) reikalauja savo redagavimo mechanizmo, o bandymai visus vienu metu pristatyti į narvą, aišku, nieko gero nesibaigs.
Kol kas Bažnyčios grupė atlieka vieną ar daugiau modifikacijų vienu metu, įsitikindama, kad jos yra padarytos. teisingai, tada paima ląsteles su teisinga modifikacija ir perduoda jas kitam etapui redagavimas. Kai paskutinį kartą paklausiau Church, kaip jiems sekasi, jis pasakė, kad jo komanda papildė apie 50 modifikacijas, kai kuriuos genus pakeičiant mamuto variantais, dėl kurių mamutas atrodo labiau panašus į mamutą nei į dramblį. Šiandien Church komanda turi gyvų ląstelių, kurios, jei klonuotos, turės genetinių nurodymų, atkuriančių kai kuriuos mamuto bruožus. Tai ne mamuto ląstelės, o panašios į mamutą.
Ar įmanoma klonuoti mamuto bažnyčios ląsteles? Klonavimo technologijos, ypač skirtos naminiams gyvūnams, pvz., avims ir karvėms, labai patobulėjo nuo 2003 m., kai gimė avis Dolly. Tačiau, kalbant apie kitus tipus, daug laiko sugaišta norint išsiaiškinti visas būtinas detales: kaip ir kada pasiimti kiaušinėlių, kaip sukurti idealią kultūrą ankstyvam embrionų vystymuisi, kada jiems implantuoti surogatą motina. O pagrindinė kliūtis yra perprogramavimo stadija, kai somatinė ląstelė pamiršta, kaip būti savo tipo ląstele, ir virsta tokio tipo ląstele, kuri gali tapti visu gyvūnu. Šis žingsnis retai būna tinkamai atliktas – toks retas, kad klonavimo bandymų sėkmės procentas vos viršija 20 %, net ir tų rūšių, kurias mokslininkai nuolat klonuoja.
Drambliai niekada nebuvo klonuoti, iš dalies dėl to, kad klonuotų dramblių rinka neturi nišos.
Mūsų klonų rinka buitiniai gyvūnai auga. Biotechnologijų įmonė „Boyalife Genomics“ Tiandzine stato galvijų klonavimo gamyklą ir tvirtina ji galės užauginti milijoną klonuotų wagyu karvių per metus, kad patenkintų augančią kiniškos jautienos paklausą. turgus.
Hwang kompanija Sooam Biotech yra pasirengusi klonuoti jūsų šuniškas, o ViaGen Pets, įsikūrusiame Teksase, jie turi šunį, katę ir net mylimąjį arklys. Tačiau dėl tam tikrų priežasčių nedaugelis žmonių siekia klonuoti savo mylimą dramblį.
Tikriausiai neįmanoma klonuoti dramblio. Drambliai yra didžiuliai gyvūnai, turintys atitinkamai didžiulę reprodukcinę sistemą. Tai apsunkina svarbius klonavimo proceso veiksmus, pvz., Kiaušialąstės paėmimą branduolio perkėlimui. ir besivystančio embriono įvedimas į surogatinės motinos gimdą, nes dramblių mergystės plėvė yra tarp nėštumų atsinaujina (turi mažytę skylutę, į kurią patenka vyriškos lyties spermatozoidai, bet dramblio embrionui tai yra reikšminga ir tikriausiai neįveikiama kliūtis). Indijos drambliai taip pat yra nykstanti rūšis, o tai reiškia, kad jei ši technologija vis dar neviršija mokslo galimybių, geriausia būtų ją pritaikyti dramblių veisimui.
Net jei dramblių klonavimas tampa techniškai (ir etiškai) įmanomas, nėra visiškai aišku, ar dramblio motina gali turėti mamuto jauniklį.
Penki milijonai metų yra ilgas evoliucijos laikas, o milijonas skirtumų tarp DNR yra daug. Iš esmės evoliucinis skirtumas tarp mamutų ir Indijos dramblių yra maždaug toks pat kaip tarp žmonių ir šimpanzės. Sunku įsivaizduoti šimpanzės motiną, nešiojančią žmogaus kūdikį (ir atvirkščiai).
Atsitiko, kad surogatinės motinos sėkmingai susilaukė skirtingų rūšių jauniklių, todėl evoliucinis atstumas gali būti ne nuosprendis. Naminiai šunys atsivedė klonuotus vilkų jauniklius, naminius katės - sveiki stepių kačių jaunikliai, o viena naminė karvė atsivedė sveiką klonuotą gauro jauniklį.
Šie eksperimentai įrodė tai, ką mokslininkai įtarė nuo pat pradžių: kuo toliau dviejų rūšių santykiai, dalyvauja klonuojant tarprūšį, tuo mažesnė sėkmės tikimybė kiekviename proceso etape klonavimas. Iki šiol tolimiausi giminaičiai, dalyvaujantys sėkmingame tarprūšinio klonavimo eksperimente, yra vienakumpių ir dvikumpių kupranugarių (dromedarai ir baktrijai), kurių evoliucijos keliai išsiskyrė maždaug prieš keturis milijonus metų.
Nepaisant tokio ilgo evoliucijos laikotarpio, 2017 m. naminis dromedaras kupranugaris pagimdė klonuotą dvigubą kupranugarį. Tai labai perspektyvu tiek kupranugariams baktriniams (jie yra beveik pirmi nykstančių stambių žinduolių sąraše), ir išsaugojimui. visa gamta, nes pats šis renginys pabrėžia, kaip pažengė pažangios klonavimo technologijos ir kaip daug rūšių gali būti išsaugotos metodus.
2003 m. Iberijos ožkų patelė gimė praėjus trejiems metams po jos rūšies išnykimo. Prieš ketverius metus grupė, vadovaujama Alberto Fernandez-Arias, kuris dabar yra Medžioklės, žvejybos ir ministerijos vadovas. Ispanijos Aragono autonomijos šlapžemes, surinko Celijos, paskutinio Pirėnų ožiuko individo, ląsteles ir jas paveikė. akimirksniu užšalimaskad nebūtų pažeista DNR. Tada Fernandezas-Ariasas ir jo kolegos keletą metų praleido kurdami kalnų ožkos atgaivinimo strategiją. Jie bandė paimti kiaušinius, kad klonuotų Celijos ląsteles iš kitų laukinių kalnų ožkų, tačiau laukiniai gyvūnai nėra pripratę prie žmonių ir puikiai pabėga, todėl eksperimentas nepavyko.
Laimei, iš naminių ožkų kiaušinius surinkti buvo lengviau. Vietoj naminės ožkos DNR mokslininkai į kiaušinėlius įvedė užšaldytų Celijos somatinių ląstelių DNR, po to 57 transformuoti kiaušinėliai buvo implantuoti surogatinėms motinoms. Šios ląstelės buvo naminės ožkos ir Pirėnų ožkų hibridai. Įskiepyti septyni embrionai ir viena patelė gimė gyva. Deja, klonuota patelė turėjo įgimtą plaučių anomaliją, kurią tikriausiai sukėlė klonavimo proceso sudėtingumas, ir ji mirė per kelias minutes. Bandymai atgaivinti iberinį ožką iš Celijos ląstelių buvo sustabdyti, tačiau ląstelės vis dar laikomos užšaldytos.
Tikėtina, kad kada nors mokslininkams pavyks perkoduoti dramblio genomą į mamuto genomą ir jį klonuoti narvelį, pasodindama jį su savo dramblio motina, tačiau pats procesas gali užkirsti kelią mamuto atgimimui plėtra.
Klonuotas mamutas, gimęs iš dramblio motinos (arba dirbtinės gimdos, kurią pamėgo George'as Churchas kaip dramblių klonavimo problemos sprendimą), tikriausiai atrodys kaip mamutas.
Beveik visi iš mūsų pažįstamų turime identiškus dvynius, todėl įsivaizduojame, kiek DNR turi įtakos išvaizdai. Tačiau mūsų draugai dvyniai nėra keičiami. Jie turi skirtingą gyvenimo patirtį, skirtingus stresą sukeliančius veiksnius, skirtingas dietas ir skirtingą aplinką... trumpai tariant, jie yra visiškai skirtingi žmonės. Ar atsiras mamutas, praėjęs dramblio intrauterinio vystymosi kelią, užaugintas dramblių, maitinamas dramblių maistu ir turintis dramblio mikroflorą žarnynas, elkis kaip mamutas – ar vis tiek kaip dramblys?
Žinoma, nesvarbu, ar mūsų galutinis tikslas yra sukurti dramblį, turintį kai kurių mamuto bruožų, o tai tikriausiai yra tai, ko mes norime. Bet jei norime sukurti mamutą, taip pat turime atkurti visą mamuto buveinę nuo pastojimo iki mirties. Ir ši aplinka, deja, taip pat išmirė.
Knyga „Gyvenimas, kurį sukūrėme“ taip pat griauna mitus apie genų inžineriją. Beth Shapiro pasakoja apie tai, kaip ši tendencija veikia gyvulininkystę ir padeda apsaugoti nykstančias rūšis nuo išnykimo.
Nusipirk knygąTaip pat skaitykite🐍
- Ar evoliucija vyksta? Kaip žmonės pasikeitė po Darvino
- „Tvirčiausių išgyvenimas“: 10 garsiausių mitų apie evoliuciją
- „Svarbiausias dalykas gyvenime yra mirtis“: interviu su epigenetiku Sergejumi Kiselevu