Er det muligt at genoplive mammutter og andre uddøde dyr

Beth Shapiro forsker i DNA fra mammutter, dodos og andre uddøde arter. I The Life We Create forklarer hun, hvordan mennesker har interageret med dyr gennem deres eksistens: jaget dem, tæmmet dem og beskyttet dem mod udryddelse. Med tilladelse fra Corpus udgiver vi et uddrag fra kapitlet "Tilsigtede konsekvenser" om, hvordan videnskabsmænd forsøger at genoplive mammutter.

De fleste af os, der arbejder inden for oldtidens DNA, er vant til spørgsmål om uddøde arters genopstandelse – formentlig ved hjælp af bioteknologi. Har vi allerede gjort dette? Ingen? Så hvor tæt er videnskabsmænd på at gøre det? Er det overhovedet muligt at genoplive en uddød art? Hvordan er genopretningsprocessen? Jeg svarer det samme hele tiden – nej, ikke endnu, næppe i den nærmeste fremtid.

At skabe en nøjagtig kopi af en uddød art er umulig og vil sandsynligvis aldrig være mulig.

Men der er teknologier, som en dag sandsynligvis vil give os mulighed for at genoplive komponenterne i uddøde arter - deres uddøde træk.

Lad os sige, at en videnskabsmand kan modificere en elefant ved at tilføje et stykke DNA, der er opstået under udvikling mammutter og elefanter vil vokse hår og udvikle et tykt lag af subkutant fedt, som et resultat af hvilket det vil være i stand til at overleve den arktiske frost. Det er muligt at modificere den stribede haledue, så den minder om en passagerdue i fjerdragtfarve og haleform. Men vil disse modificerede elefanter og stribede duer være rigtige mammutter og passagerduer? Det tror jeg ikke.

Hvorfor kan vi ikke bringe uddøde arter tilbage? Det er der tusinde grunde til uddøde arter svært at genoplive: fra rent tekniske kompleksiteter til etiske spørgsmål om manipulation af arter og miljømæssige udfordringer forbundet med behovet for at udsætte genopståede arter i et miljø, hvor de ikke var, sandsynligvis allerede dusinvis tusind år. Nogle tekniske problemer kan overvindes (redigering af fugles kimlinje, transplantation af et elefantembryo til en fanget mor), andre vil næppe nogensinde blive løst (gendan tarmmikrofloraen fra det uddøde uldne næsehorn, find en surrogatmor til Stellers ko).

Tag for eksempel mammutter. Jeg kender til tre forskergrupper, der i øjeblikket arbejder på at genskabe mammutter. Af disse blev to ledet af Hwang Woo-seok fra den sydkoreanske Suam Biotechnology Research Foundation og ledet af Akira Iritani fra Kindai University i Japan - forsøger at klone mammutter, det vil sige at genoplive dem gennem en proces, hvis mest berømte resultat var fødsel dolly fårene.

Fordi kloning kræver levende celler, håber Hwang at finde levende mammutceller, der har overlevet i frosne slagtekroppe, som nu (takket være global opvarmning) tøer op i Sibirisk evighed permafrost. […] Ulempen ved denne metode er, at der ikke kan være levende celler i de frosne mammutkroppe, da processen med cellehenfald begynder med det samme efter døden. Iritani-arbejdsgruppen erkender imidlertid, at levende mammutceller usandsynligt vil blive fundet, og vender sig til molekylære biologi for at genoplive døde mammutceller eller i det mindste opnå et sådant liv, at de kan klon. Iritanis plan er at tvinge proteinerne ud af æggene musdesignet til at reparere beskadiget DNA, rekonstruere ødelagt DNA i mammutceller.

I 2019 udgav Iritani og kolleger et papir, der beskrev, hvordan de forsøgte at gøre dette med celler fra et særligt velbevaret mammut-kroppe ved navn Yuka. Denne artikel blev straks hyldet i den populære presse som en varsel om mammuttens forestående genopstandelse, men beviserne synes at tyde på noget andet. Selvom Yukas celler var bemærkelsesværdigt velbevarede sammenlignet med dem fra andre mumificerede mammutter, var museproteinerne ikke særlig succesfulde til at reparere cellens DNA.

Det er umuligt at klone mammutter, fordi alle mammutceller er døde.

En tredje gruppe, der håber at genoplive mammutter, ledes af George Church fra Wyss Institute for Biological Engineering ved Harvard University. Forskere indrømmer, at det ikke vil være muligt at finde levende celler fra mammutter, da de sidste mammutter døde for mere end tre tusinde år siden. Kirken er dog ikke enig i, at dette udelukker muligheden genoplive mammutter. Han understreger, at vi råder over et uendeligt udbud af levende celler nærmest som mammutter - indiske elefanter - som kan dyrkes i laboratoriet og omdannes fra næsten mammut til fuld mammut med syntetiske værktøjer biologi. Til dette formål lancerede Church et program til at bruge CRISPR til at indsætte DNA i indiske elefantceller. små ændringer (en ad gangen), indtil cellens genom matcher genomet nøjagtigt mammut.

tur genom elefant ind i mammutgenomet er en opgave af skræmmende proportioner. Linjerne, der fører til indiske elefanter og uldne mammutter, adskilte sig for over fem millioner år siden. Fordi mammutresterne er velbevarede, har forskere, der arbejder med gammelt DNA, været i stand til at rekonstruere adskillige genomer fra disse rester i deres helhed. Da de blev sammenlignet med de indiske elefanters genom, viste det sig, at de har omkring en million genetiske forskelle.

I dag er det umuligt at lave en million modifikationer af en celles DNA på én gang - ingen af ​​de tilgængelige metoder til at redigere genomet tillader dette. For at foretage så mange ændringer ville det være nødvendigt fysisk at bryde genomet i mange fragmenter på samme tid, en potentiel katastrofe, som cellen sandsynligvis ikke vil komme sig fra. Derudover kræver hver modifikation (eller sæt af ændringer) sin egen redigeringsmekanisme, og forsøg på at levere dem alle ind i buret på én gang vil klart ende i intet godt.

Indtil videre laver Kirkens gruppe en eller flere ændringer ad gangen for at sikre, at de er færdige. korrekt, og tager derefter cellerne med den korrekte modifikation og udsætter dem til næste runde redigering. Sidst jeg spurgte Church, hvordan de havde det, sagde han, at hans team havde tilføjet omkring 50 ændringer, ved at erstatte nogle af generne med mammutvarianter, som undersøgelser viser får mammuten til at ligne mere en mammut end en elefant. I dag har Kirkens hold levende celler, der, hvis de klones, vil indeholde de genetiske instruktioner, der genopretter nogle af mammutens egenskaber. Disse er ikke mammutceller, men derimod mammut-lignende.

Er det muligt at klone mammutkirkeceller? Kloningsteknologier, især for husdyr som får og køer, er blevet væsentligt forbedret siden 2003, hvor fåret Dolly blev født. Men i tilfælde af andre typer, bruges der meget tid på at afklare alle de nødvendige detaljer: hvordan og hvornår skal afhentes æg, hvordan man skaber en ideel kultur til tidlig udvikling af embryoner, hvornår man skal implantere dem med et surrogat mor. Og den største hindring er omprogrammeringsstadiet, hvor den somatiske celle glemmer, hvordan man er en celle af sin type, og bliver til en celle af den type, der kan blive et helt dyr. Dette trin bliver sjældent gjort rigtigt - så sjældent, at succesraten for kloningsforsøg knap overstiger 20 %, selv for arter, som videnskabsmænd kloner hele tiden.

Elefanter er aldrig blevet klonet, til dels fordi der ikke er noget nichemarked for klonede elefanter.

Vores klonmarked indenlandske dyr vokser. Biotekselskabet Boyalife Genomics bygger en kvægkloningsfabrik i Tianjin og hævder at det vil være i stand til at rejse en million klonede wagyu-køer om året for at imødekomme den stigende efterspørgsel efter kinesisk oksekød. marked.

Hwangs firma Sooam Biotech er klar til at klone din vovse, og i ViaGen Pets, baseret i Texas, har de en hund, en kat og endda en elsket hest. Men af ​​en eller anden grund søger få mennesker at klone deres elskede elefant.

Det er sandsynligvis umuligt at klone en elefant. Elefanter er enorme dyr med et tilsvarende stort reproduktionssystem. Dette komplicerer kritiske trin i kloningsprocessen, såsom at høste et æg til nuklear overførsel. og indførelsen af ​​et udviklende embryo i livmoderen på en surrogatmor, da jomfruhinden hos elefanter er mellem graviditeter regenererer (den har et lille hul, som han-sperm trænger ind i, men for et elefantembryo er dette en væsentlig og sandsynligvis uoverstigelig hindring). Indiske elefanter er også en truet art, hvilket betyder, at hvis denne teknologi stadig ikke er ud over videnskabens muligheder, ville det være bedst at anvende den til elefantavl.

Selvom elefantkloning bliver teknisk (og etisk) muligt, er det ikke helt klart, om en elefantmor kan bære en baby mammut.

Fem millioner år er en lang evolutionær tid, og en million forskelle mellem DNA er meget. I bund og grund er den evolutionære forskel mellem mammutter og indiske elefanter omtrent den samme som mellem mennesker og chimpanse. Det er svært at forestille sig en chimpansemor, der bærer en menneskebaby (og omvendt).

Det er sket, at surrogatmødre med succes har produceret unger af en anden art, så evolutionær afstand er muligvis ikke en dom. Tamhunde fødte klonede ulveunger, tam katte - sunde steppekatteunger, og en tamko fødte en sund klonet gaurunge.

Disse eksperimenter beviste, hvad videnskabsmænd havde mistanke om lige fra begyndelsen: jo længere forholdet mellem to arter er, involveret i kloning mellem arter, jo lavere er sandsynligheden for succes på hvert trin af processen kloning. Til dato er de fjerneste slægtninge involveret i et vellykket interspecies kloningseksperiment en- og to-puklede kameler (dromedar og bakterie), hvis evolutionære veje adskilte sig for omkring fire millioner år siden.

På trods af en så lang evolutionær periode fødte en tam dromedarkamel i 2017 en klonet dobbeltpuklet kamel. Dette er meget lovende både for baktriske kameler (de er næsten de første på listen over store pattedyr, der er truet) og for bevarelse. naturen som helhed, fordi denne begivenhed i sig selv understreger, hvordan avancerede kloningsteknologier har udviklet sig, og hvordan rækken af ​​arter, der kan reddes af sådanne metoder.

I 2003 blev en hun iberisk stenbuk født tre år efter, at hendes art uddøde. Fire år tidligere var en gruppe ledet af Alberto Fernandez-Arias, som nu er chef for ministeriet for jagt, fiskeri og vådområder i den spanske selvstyre i Aragonien, indsamlede cellerne fra Celia, det sidste individ af den pyrenæiske stenbuk, og underkastede dem øjeblikkelig fryserfor ikke at beskadige DNA'et. Derefter brugte Fernandez-Arias og hans kolleger flere år på at udvikle en strategi for genoplivning af bjerggeden. De forsøgte at tage æg for at klone Celias celler fra andre vilde bjerggeder, men vilde dyr er ikke vant til mennesker og er gode til at flygte, så eksperiment mislykkedes.

Heldigvis var det nemmere at samle æg fra tamgeder. I stedet for en tamgeds DNA indførte forskerne DNA'et fra Celias frosne somatiske celler i æggene, hvorefter 57 transformerede æg blev implanteret i surrogatmødre. Disse celler var hybrider af en tamged og en pyrenæisk stenbuk. Syv embryoner blev podet, og en hun blev født i live. Ak, den klonede kvinde havde en medfødt lungeanomali, sandsynligvis forårsaget af kompleksiteten af ​​kloningsprocessen, og hun døde inden for få minutter. Forsøg på at genoplive den iberiske stenbuk fra Celias celler er blevet sat i bero, men cellerne opbevares stadig frosset.

Det er sandsynligt, at videnskabsmænd en dag vil være i stand til at omkode elefantgenomet til mammutgenomet og klone dette et bur ved at plante det med sin mor elefant, men selve processen kan forhindre genoplivningen af ​​en mammut udvikling.

En klonet mammut født af en elefantmor (eller den kunstige livmoder, som George Church foretrækker som en løsning på elefantkloningsproblemet) vil sandsynligvis ligne en mammut.

Næsten alle af os blandt vores bekendte har enæggede tvillinger, så vi forestiller os, hvor meget DNA påvirker udseendet. Men vores tvillingevenner er ikke udskiftelige. De har forskellige livserfaringer, forskellige stressfaktorer, forskellige kostvaner og forskellige miljøer... kort sagt, de er helt forskellige mennesker. Vil der være en mammut, der har gået gennem elefantstien for intrauterin udvikling, opvokset af elefanter, fodret med elefantmad og besiddelse af elefantmikroflora tarme, opføre sig som en mammut - eller er den stadig som en elefant?

Det gør selvfølgelig ikke noget, hvis vores endelige mål er at skabe en elefant med nogle mammuttræk, hvilket nok er det, vi ønsker. Men hvis vi skal skabe en mammut, er vi også nødt til at genskabe hele mammuttens levested, fra undfangelse til død. Og dette miljø døde desværre også ud.

Bogen "The Life We Create" afliver også myter om genteknologi. Beth Shapiro fortæller om, hvordan denne tendens påvirker husdyrproduktionen og hjælper med at beskytte truede arter mod udryddelse.

Køb en bog