Воскресіння вимерлих видів почнеться зі мандрівного голуба

1. Чи можна воскресити померлий вид?
2. Девиміраніе: чернетки
3. Девиміраніе на практиці

Коли в 1914 році в зоопарку Цинциннаті помер мандрівний голуб Березня, почався кінець прекрасної епохи. Колись домінуючі види в східній частині Північної Америки, мандрівні голуби населяли ліси величезними зграями, до декількох мільярдів особин, протягом десятків тисяч років, перш ніж вимерти повністю. Величезна кількість цих птахів, в поєднанні з їх раціоном на основі насіння дерев, перетворило їх в одного з найважливіших інженерів-екологів того часу, сформувавши динаміку середовища існування, на яку покладалися ці ліси. Зараз ці екосистеми втрачають біорізноманіття, каже Бен Новак, провідний науковий співробітник Revive & Restore.

«Коли в 1914 році цей птах вимерла, відбулося похмуре пробудження сили індустріального людства, покликаного знищити навіть самі рясні природні ресурси», каже він. Тому Новак, працюючи з Каліфорнійським інститутом, створює Revive & Restore - програму, спрямовану на відновлення і повернення цих видів і заселення ними їх природних середовищ існування - за допомогою звичайних голубів і сили CRISPR .

Чи можна воскресити померлий вид?

Новак входить в невелику групу інженерів «девиміранія», щодо великої групи вчених, які сподіваються використати генну інженерію для захисту або відродження культових видів тварин, знищених людською діяльністю.

Для деяких девиміраніе (або деекстінкція, de-extinxtion) - це подорож з спокутою провини екологічних масштабів. Так, біорізноманіття це важливо, але хто скаже, що вимерлий вид може адаптуватися і виживати в екологічній системі, яка постійно змінюється і яка змінилася з моменту його загибелі? Або, що ще важливіше, що, якщо відроджені тварини - по суті, «прибульці» на Землі - принесуть більше шкоди, ніж користі нашій крихкій екосистемі?

«Навіщо нам ці неприємності», запитує команда Новака. У випадку зі мандрівними голубами відповідь проста: нещодавно, через майже тисячоліття після зникнення людей, ми, нарешті, зрозуміли вирішальну роль, яку вони відіграли у формуванні східної північноамериканської екосфері.

На поточний момент вчені з'ясували, що мандрівні голуби з'явилися більше 12 мільйонів років тому і були виключно пристосовані для життя в щільних зграях. Нові результати, в поєднанні з вивченням лісової екології, ясно показують, що ці птахи були ключовими інженерами динаміки лісу.

Ця центральна роль говорить про те, що мандрівні голуби набагато важливіші для екосистеми, ніж проста спроба домогтися успіху у відродженні вимерлих видів. «Повернення мандрівного голуба відновить регенеративні цикли динаміки лісу, в яких потребують десятки видів, які скорочуються в даний час і намагаються вижити», говорить Новак.

«Мандрівний голуб це не просто модельний вид; це, мабуть, найважливіший вид для майбутнього збереження біорізноманіття лісів в східній частині Америки », говорить він.

Девиміраніе: чернетки

Процес двоетапний: по-перше, вимерлі види потрібно воскресити з мертвих. По-друге, потрібно ретельно оцінити повторне введення виду в навколишнє середовище.

У нас вже є аналогічні приклади для другого кроку, пояснює Новак. Повторне введення видів в райони, де вони були викорінені, це багаторічна наука, і вчені вже бачили певні успіхи: вовки в Йеллоустоун, лосі в Кентуккі, бобри в Шотландії. Кінцева мета полягає в тому, щоб зважити ризики, пов'язані з тим, щоб робити або не робити це: що станеться з екосистемою, якщо ми перестанемо втручатися.

У випадку зі мандрівним голубом результат його повторного введення, ймовірно, буде або нейтральним - тобто, він стане просто ще однією птицею в лісі без будь-якого вимірного впливу, - або позитивним для виживання інших видів.

У будь-якому випадку, шанси грають на користь Новака.

Перша вимога - повернути мертвого до життя - це дуже нова наука. Але завдяки невеликому інструменту під назвою CRISPR, девиміраніе може відбутися.

Ось у чому суть: на відміну від Парку Юрського періоду, вчені не намагаються оживити тварина, грунтуючись виключно на його ДНК.

Команда використовує підхід «знайти і замінити»: почнемо з звичайного голуба, який шарітся по смітниках в місті, і включимо в нього гени, характерні для мандрівних голубів. Використовуємо найближчих родичів - голубів з смугастим хвостом. Шляхом селективного виведення генів у тварини, команда сподівається сконцентрувати знову включені гени у потомства і таким чином просунути «живих сурогатів» до пасажирських голубам на генетичному рівні.

При достатній кількості поколінь ми можемо отримати цікаві штучні види з ДНК, не відрізнятись від вимерлих тварин. Але чи стане гібридне тварина мандрівним голубом, це філософське питання.

Ця стратегія, якої дотримуються більшість груп, які намагаються воскресити тварин. Але у команди Новака з'явився відповідь.

У порівнянні з додо, наприклад, «є придатна для використання ДНК, тому що в музеях і колекціях таксидермістів набитих опудал мандрівних голубів більше, ніж будь-який інший птиці», говорить Новак. Додайте той факт, що у нас є доступ до голубів з смугастим хвостом, і розуміння їх репродуктивних моделей, і отримаєте, що «наука воскресіння могла б отримати всі потрібні стимули і бути наполегливим».

Девиміраніе на практиці

З 2012 року команда Новака, можливо, досягла великих успіхів, ніж будь-який інший проект девиміранія.

По-перше, в серії робіт і співробітництв, команда поступово розкрила важливий вплив, яке мандрівні голуби надавали на свої екосистеми, і відповіла на давнє питання про те, як їх кількість скоротилася так швидко від мільярдів до нуля. Птахи еволюціонували, щоб адаптуватися до життя у великій популяції. Хоча вони могли б, напевно, оговтатися від низької генетичної різноманітності, людська полювання загнала останній цвях в їх труну.

Ці дослідження разом допомагають поверненню мандрівного голуба. Новак пояснив, що відповідно до цих результатами ми спершу повинні забезпечити голубів зі смугастими хвостами необхідними мутаціями, які змусять їх розмножуватися так, як це робили мандрівні голуби, і вони могли жити в щільних спільнотах. Потім ми повинні дати птахам необхідні адаптації для ефективного існування в умовах високої соціальної щільності, наприклад, риси, які дозволять їм бути більш чутливими до соціальних натяків, або швидке дозрівання потомства, щоб вони приділяли менше часу вихованню дітей у великій кількості.

Поява CRISPR змінило все. Вперше Новак і його команда отримали доступ до відносно простому і дешевому інструменту для редагування генів, який дозволить їм працювати з ДНК звичайного голуба.

Поки що вони зробили кілька підходів для підвищення ефективності інструменту. Кращим способом є пряме редагування сперми чи яйцеклітини голуба, тому що ці зміни будуть передані наступному поколінню. В чому проблема? Вчені до цих пір не змогли виростити ці клітини в пробірці.

Наступний важливий момент: впровадження інструменту редагування ДНК - з необхідними інструментами - в ембріон. Але вчені і тут зіткнулися з проблемами: їм довелося покладатися на віруси для доставки інструментарію CRISPR. В результаті упаковка стала занадто великий для того, щоб її можна було безпечно впровадити.

Щоб обійти ці перешкоди, команда Новака зосередила свої зусилля на створенні абсолютно нової лінійки голубів, кожен з яких містить генетичний матеріал, який спрощує редагування ДНК.

CRISPR-Cas9 це двоетапний процес, пояснює Новак. Частина CRISPR таїться в цільової ДНК, тоді як Cas9 здійснює розрізання. Птахи, виведені з Cas9 в кожній клітині, по суті, мають частину функціонального інструменту для редагування генів в своїх тілах, що значно полегшує доставку інших необхідних компонентів.

«У найближчі три роки світ може побачити перші генетичні риси мандрівного голуба, відроджені в живих, дихаючих птахів», говорить Новак.

Якщо все піде як заплановано, в найближчі двадцять років ми станемо свідками відродження вимерлих видів. Птахи додо і шерстисті мамонти теж будуть відроджені. Рано чи пізно вимирання залишиться долею минулого - на гірше, на краще чи.

Яка тварина воскресили б ви? Розкажіть в нашому чаті в Телеграма.