Γιατί το «De-Extinction» είναι αδύνατο (αλλά θα μπορούσε να λειτουργήσει ούτως ή άλλως)

Για τους επιστήμονες που μελετούν την απο-εξαφάνιση - τη φιλόδοξη προσπάθεια για την αναγέννηση εξαφανισμένων ειδών - μια εργασία που εμφανίστηκε στο Current Biology τον Μάρτιο ήταν ένας αποθαρρυντικός έλεγχος πραγματικότητας. Ο Thomas Gilbert, ερευνητής γονιδιωματικής και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, ηγήθηκε μιας ομάδας ερευνητών που δοκίμασαν τη σκοπιμότητα της αποεξαφάνισης προσδιορίζοντας την αλληλουχία του γονιδιώματος του αρουραίου της Νήσου των Χριστουγέννων, ενός είδους που εξαφανίστηκε στα τέλη του 19ου ή στις αρχές του 20ου αιώνα. .

«Κοιτάξτε, αυτό είναι σαν το καλύτερο σενάριο», είπε ο Gilbert. Τα δείγματα DNA από το εξαφανισμένο είδος ήταν σχετικά νέα και καλά διατηρημένα και ο εξαφανισμένος αρουραίος ήταν πολύ στενά συνδεδεμένος με τον τυπικό καφέ αρουραίο της Νορβηγίας, για τον οποίο υπάρχουν άφθονα δεδομένα αναφοράς DNA. Αυτό ήταν πολύ μακριά από το να προσπαθήσουμε να ανακαλύψουμε το DNA κάποιας γάτας της ζούγκλας από το Πλειστόκαινο, πόσο μάλλον ενός δεινοσαύρου. Η ανακατασκευή του γονιδιώματος του εξαφανισμένου αρουραίου θα έπρεπε να ήταν σχετικά απλή.

Ωστόσο, παρά τις καλύτερες προσπάθειές τους, οι επιστήμονες δεν κατάφεραν να ανακτήσουν σχεδόν το 5% του γονιδιώματος του αρουραίου της Νήσου των Χριστουγέννων. Πολλά από τα γονίδια που λείπουν σχετίζονταν με την ανοσία και την όσφρηση, δύο εξαιρετικά σημαντικές λειτουργίες για το ζώο. «Δεν είναι μόνο τα άσχετα πράγματα που δεν πρόκειται να πάρεις πίσω», είπε ο Gilbert. "Και λοιπόν αυτό στο οποίο θα καταλήξετε δεν μοιάζει με αυτό που εξαφανίστηκε."

Αν και τα αποτελέσματα από την ομάδα του Gilbert είναι νέα, από πολλές απόψεις υπογραμμίζουν κάτι που πολλοί επιστήμονες έχουν καταλάβει εδώ και πολύ καιρό. "Η μεγαλύτερη παρανόηση σχετικά με την απο-εξαφάνιση είναι ότι είναι δυνατή", δήλωσε η Beth Shapiro, καθηγήτρια οικολογίας και εξελικτικής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Cruz.

Ο Ben Novak, επικεφαλής επιστήμονας για το Revive &Restore, έναν από τους πρωτοπόρους μη κερδοσκοπικούς οργανισμούς στην προσπάθεια απελευθέρωσης, το αναγνωρίζει εύκολα. «Δεν μπορείς ποτέ να φέρεις πίσω κάτι που έχει εξαφανιστεί», είπε. Ωστόσο, για τον Novak και τους περισσότερους άλλους ερευνητές της απελευθέρωσης, η δημιουργία ενός διακομιστή μεσολάβησης αντί για το πραγματικό δεν είναι πρόβλημα - είναι ο στόχος.

Οι περισσότεροι ερευνητές της εξάλειψης δεν θέλουν να αναστήσουν ένα χαρισματικό αρχαίο θηρίο μόνο και μόνο για να το βάλουν στον πλησιέστερο ζωολογικό κήπο για την ευχαρίστηση του θεατή. Αντίθετα, στοχεύουν να δημιουργήσουν πληρεξούσιους για εκπαιδευτικούς ή λόγους διατήρησης, όπως να καλύψουν το κενό που αφήνουν τα εξαφανισμένα αντίστοιχά τους στα οικοσυστήματα ή να ενισχύσουν τον αριθμό των σύγχρονων ειδών που απειλούνται με εξαφάνιση.

Συνδυάζοντας ένα γονιδίωμα

Οι προκλήσεις που αντιμετωπίζει η απο-εξαφάνιση ξεκινούν από το DNA, το γονιδιωματικό μόριο που καθιστά δυνατή την ελπίδα της απο-εξαφάνισης. Στο Jurassic Park μυθιστόρημα και ταινίες, DNA δεινοσαύρων από περισσότερα από 65 εκατομμύρια χρόνια πριν μπορούσε να εξαχθεί από ένα κουνούπι που διατηρήθηκε σε κεχριμπάρι. Αλλά στην πραγματική ζωή, το DNA είναι πολύ ευαίσθητο για να επιβιώσει τόσο πολύ:έχει χρόνο ημιζωής μόνο περίπου 521 χρόνια.

Ακόμη και σε καλά διατηρημένους ιστούς που έχουν απομείνει από πρόσφατα εξαφανισμένα είδη, το DNA που περιέχεται συχνά κατακερματίζεται. "Και επειδή αυτά τα θραύσματα είναι μικροσκοπικά, είναι αδύνατο να τα επανασυναρμολογήσουμε [ψηφιακά] σαν κομμάτια παζλ σε ολόκληρη την εικόνα που ήταν", είπε ο Novak.

Συγκεκριμένα, δεν είναι πάντα σαφές ποια θα πρέπει να είναι η σειρά των γονιδίων στα ανακατασκευασμένα χρωμοσώματα. Αυτές οι λεπτομέρειες έχουν σημασία επειδή μελέτες σε ζωντανά είδη έχουν δείξει ότι οι μικρές αλλαγές στη σειρά των γονιδίων μπορεί να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη συμπεριφορά και άλλα χαρακτηριστικά. Οι ερευνητές κατά της εξαφάνισης συνήθως χρησιμοποιούν το γονιδίωμα ενός στενά συγγενούς ζωντανού είδους ως οδηγό, αλλά αυτή η προσέγγιση έχει περιορισμούς.

«Ακόμα κι αν μπορούσαμε να πάρουμε το 100% του γενετικού του κώδικα, θα εξακολουθούσαμε να δημιουργούμε έναν οργανισμό που έχει την ίδια σειρά γονιδίων και τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων με τον ζωντανό συγγενή του», είπε ο Novak. Και όπως καθιστά σαφές το νέο έργο του Gilbert, το να πλησιάσετε όλο τον γενετικό κώδικα μπορεί συχνά να είναι αδύνατο.

Το έργο του Gilbert μιλάει για τις δυσκολίες της απελευθέρωσης μέσω της γενετικής μηχανικής, μια δημοφιλής προσέγγιση που προτιμάται από ερευνητές όπως ο George Church, καθηγητής γενετικής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, ο οποίος ηγείται ενός έργου με στόχο την επαναφορά του μαμούθ της προϊστορίας. Με μια μεγάλη πρόσφατη ώθηση χρηματοδότησης από την startup Colossal, η Church ελπίζει ότι θα σημειώσει πρόοδο την επόμενη δεκαετία περίπου με γενετική επεξεργασία γονιδίων μαμούθ σε ασιατικούς ελέφαντες, ένα στενά συνδεδεμένο ζωντανό παχύδερμο.

Όμως, το πεδίο της απελευθέρωσης περιλαμβάνει περισσότερα από τη γενετική μηχανική. Χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση που ονομάζεται εκλεκτική ανατροφή, ορισμένες ομάδες αποκαθιστούν αρχαία χαρακτηριστικά από εξαφανισμένα είδη εκτρέφοντας επιλεκτικά άτομα που εξακολουθούν να φέρουν τα γονίδια για αυτά. Για παράδειγμα, το πρόγραμμα Tauros στοχεύει στην εκτροφή σύγχρονων βοοειδών για να τα κάνει περισσότερο σαν τους προεξημερωμένους προγόνους τους, τους aurochs, και το Quagga Project στη Νότια Αφρική επιλέγει ζέβρες που έχουν ακόμα γονίδια από το quagga, ένα υποείδος που κυνηγείται εξαφάνιση τον 19ο αιώνα.

Ωστόσο, ακόμα κι αν αυτές οι προσπάθειες γενετικής μηχανικής και επιλεκτικής αναπαραγωγής επιτύχουν, μπορούν να δημιουργήσουν μόνο ένα είδος υβριδίου και όχι ένα αμιγώς αναστημένο είδος.

Το πιο κοντινό που μπορείτε να φτάσετε σε ένα ακριβές γενετικό αντίγραφο ενός εξαφανισμένου είδους είναι ένας κλώνος που δημιουργήθηκε από ένα ζωντανό ή διατηρημένο κύτταρο από αυτό το είδος. Οι επιστήμονες δεν έχουν χρησιμοποιήσιμα κύτταρα από μάλλινα μαμούθ, dodo, την τίγρη της Τασμανίας ή περισσότερα άλλα είδη που διαφημίζονται στο βασίλειο της αποεξαφάνισης, αλλά έχουν από ορισμένα πιο πρόσφατα εξαφανισμένα είδη. Το 2003, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την κλωνοποίηση για να επαναφέρουν το bucardo, ένα είδος αγριόγιδας, χρησιμοποιώντας μια σύγχρονη κατσίκα ως παρένθετο γονέα και δότη ωαρίων. Το μωρό bucardo, το μόνο εξαφανισμένο είδος που κλωνοποιήθηκε ποτέ, πέθανε μετά από μόλις επτά λεπτά εξαιτίας μιας δυσπλασίας των πνευμόνων.

Αλλά ακόμα κι αν η κλωνοποίηση γίνει κάποια μέρα πιο επιτυχημένη, σύμφωνα με τη Διεθνή Ένωση για τη Διατήρηση της Φύσης (IUCN), θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε πληρεξούσιους «που διαφέρουν με άγνωστους και απρόβλεπτους τρόπους από την εξαφανισμένη μορφή». Για παράδειγμα, οι ερευνητές μπορεί να μην γνωρίζουν τα πάντα για τις πιθανές επιγονιδιωματικές διαφορές που επηρεάζουν τη δραστηριότητα του DNA ή το μικροβίωμα που απαιτείται για την υποστήριξη της υγείας του είδους. Επίσης, ενδέχεται να μην είναι σε θέση να αναδημιουργήσουν το ακριβές περιβάλλον μάθησης στο οποίο εκτράφηκε το αρχικό είδος, γεγονός που θα μπορούσε να προκαλέσει την απόκλιση της συμπεριφοράς του εξαφανισμένου είδους από τη συμπεριφορά του αρχικού.

Παρά αυτές τις διαφορές, είπε ο Novak, «από εξελικτική σκοπιά, ένας κλώνος είναι ένας αυθεντικός, ή «αληθινός», εξαφανισμένος οργανισμός». Στην πραγματικότητα, αν και η κλωνοποίηση περιλαμβάνεται επίσημα στις κατευθυντήριες γραμμές της IUCN και ορισμένοι άλλοι ερευνητές θα διαφωνούσαν, ο Novak δεν πιστεύει ότι η κλωνοποίηση θα πρέπει να θεωρείται καν ως αποεξαφάνιση, αλλά μάλλον ως «αληθινή ανάκαμψη».

Λειτουργικά ισοδύναμα

Τα προβλήματα που προκαλούν το αίνιγμα του πεδίου δεν αποθαρρύνουν τους ερευνητές της απελευθέρωσης. Για αυτούς, ένας καλός αντιπρόσωπος ή λειτουργικό ισοδύναμο ενός χαμένου είδους μπορεί να είναι αρκετά καλό. «Στην πραγματικότητα δεν ξέρω κανέναν που είπε ότι πρέπει να πάρουμε ένα τέλειο αντίγραφο οτιδήποτε», είπε ο Church. Ο πρακτικός στόχος του μάλλου έργου μαμούθ που ηγείται είναι να βοηθήσει τους απειλούμενους ασιατικούς ελέφαντες να προσαρμοστούν στο παγωμένο περιβάλλον της Αρκτικής τούνδρας.

«Βεβαιωθείτε ότι οι άνθρωποι δεν πιστεύουν ότι θα αποκτήσουν ένα μαμούθ, γιατί δεν είναι», είπε ο Gilbert, ο οποίος δεν συμμετέχει σε αυτή την έρευνα. Αντίθετα, θα αποκτήσουν έναν «τριχωτό ελέφαντα» που μπορεί να ζήσει στο κρύο.

Τα υβρίδια μαμούθ-ελέφαντα θα μπορούσαν να μεταφερθούν σε μέρη όπως το Pleistocene Park, μια μεγάλη περιοχή της τούνδρας στη Ρωσία, όπου οι επιστήμονες προσπαθούν να αποκαταστήσουν το πολύ πιο βιοποικιλότερο και φιλικό προς το κλίμα οικοσύστημα λιβαδιών που ήταν κάποτε, όταν μεγάλοι βοσκοτόποι, συμπεριλαμβανομένων μαμούθ, κατοικούσαν στην περιοχή. Καταπατώντας το έδαφος και αφήνοντας τον κρύο αέρα να εισχωρήσει, τα υβρίδια μαμούθ θα μπορούσαν θεωρητικά να επιβραδύνουν την τήξη του μόνιμου παγετού και την απελευθέρωση αερίων του θερμοκηπίου που θερμαίνουν τον πλανήτη. Η ομάδα ελπίζει επίσης ότι στη διαδικασία, θα μπορέσει να σώσει το απειλούμενο είδος ελέφαντα τοποθετώντας τους σε μια μεγάλη ανοιχτή περιοχή απαλλαγμένη από ανθρώπινες συγκρούσεις.

Ομοίως, ο Novak εργάζεται για να αναστήσει το εξαφανισμένο επιβατηγό περιστέρι και την όρνιθα ως γενετικά τροποποιημένα υβρίδια σύγχρονων ειδών, με την ελπίδα ότι θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αποκατάσταση των αντίστοιχων προβληματικών οικοσυστημάτων τους και να παρακινήσουν τις προσπάθειες αποκατάστασης. Ο ζωολογικός κήπος του Σαν Ντιέγκο προσπαθεί να σώσει τον βόρειο λευκό ρινόκερο, ένα είδος που έχει εξαφανιστεί λειτουργικά επειδή δύο θηλυκά είναι τα μόνα που έχουν απομείνει στον κόσμο. Οι επιστήμονες του ζωολογικού κήπου αναπτύσσουν βλαστοκύτταρα που θα μπορούσαν να διαφοροποιηθούν σε σπέρμα και ωάρια του βόρειου λευκού ρινόκερου και τυχόν έμβρυα που θα προκύψουν μπορεί να μεταφερθούν στο τέλος από υποκατάστατους λευκούς ρινόκερους του Νότου.

«Είμαι ενθουσιασμένος με την [αποεξαφάνιση] και συνεχίζω να μιλάω γι' αυτό και να δίνω συνεντεύξεις γι' αυτό, όχι επειδή πιστεύω ότι πραγματικά θα αποκτήσουμε ένα μαμούθ — δεν νομίζω ότι θα το κάνουμε», είπε ο Shapiro. "Αλλά επειδή ο δρόμος για να φτάσουμε εκεί είναι τόσο σημαντικός για τη διατήρηση των ζωντανών ειδών."

Και αν τα αναστημένα είδη εισαχθούν στην άγρια ​​φύση, ορισμένες από τις επιτυχίες της αποεξαφάνισης μπορεί να προχωρήσουν ακόμη περισσότερο μακροπρόθεσμα. «Αν πλησιάσουμε αρκετά τους πληρεξούσιους μας», είπε ο Νόβακ, «η ίδια η εξέλιξη πιθανότατα θα τους συγκλίνει ακόμα πιο κοντά στην αρχική μορφή από ό,τι μπορούμε στην πραγματικότητα να πετύχουμε». Δηλαδή, εάν οι δυνάμεις που εκτόπισαν το αρχικό είδος δεν εξαφανίσουν και τις αντικαταστάσεις τους.