Amikor Martha vándoros galamb meghalt a Cincinnati Állatkertben 1914-ben, egy gyönyörű korszak vége kezdődött. Az Észak-Amerika keleti részén uralkodó fajokként a vándorló galambok tízezreken át évezredek óta hatalmas állományokban laktak az erdőkben, több ezer éven át, mielőtt kihaltak volna. Ezeknek a madaraknak a puszta száma és a famag-alapú étrendjük együttesen a kor egyik legfontosabb környezetvédelmi mérnökévé tették őket, és meghatározták az erdők által támasztott élőhelydinamikát. Ezek az ökoszisztémák most elveszítik a biológiai sokféleséget - mondta Ben Novak, a Revive & Restore vezető kutatója.
"Amikor ez a madár kihalt 1914-ben, komor felébredt az ipari emberiség hatalma még a leggazdagabb természeti erőforrások elpusztítására is" - mondja. Novak tehát a Kaliforniai Intézettel együttműködve Revive & Restore programot hoz létre ezen fajok helyreállítására és visszatérésére, valamint természetes élőhelyeik újratelepítésére, a közönséges galambok és a CRISPR erejének felhasználásával.
Az elhunyt faj feltámadhat?
A Novak a kihalásmérnökök kis csoportjába tartozik, egy viszonylag nagy tudóscsoportba, akik azt remélik, hogy a géntechnikát felhasználják az emberi tevékenység által elpusztított ikonikus állatfajok védelmére vagy újjáélesztésére.
Egyesek számára a kihaltás (vagy a kihaltás) ökológiai léptékű megváltás útja. Igen, a biodiverzitás fontos, de ki mondhatja, hogy egy kihalt faj képes alkalmazkodni és életben maradni egy folyamatosan változó ökoszisztémában, amely megváltozott halála óta? Vagy még ennél is fontosabb, mi lenne, ha a feltámadt állatok - lényegében „idegenek” a Földön - ártalmasabb ökoszisztémánknak inkább ártanak, mint haszonnal járnak?
„Miért van szükségünk erre a bajra” - kérdezi Novak csapata. A vándorló galambok esetében a válasz egyszerű: a közelmúltban, közel egy évezreddel az emberek eltűnése után, végre megértettük, milyen fontos szerepet játszanak az észak-amerikai keleti ökoszféra kialakításában.
A tudósok abban a pillanatban azt találták, hogy a vándorló galambok több mint 12 millió évvel ezelőtt jelentkeztek, és kivételesen sűrű állományokban való életre való alkalmassá váltak. Az új eredmények, az erdőökológiai tanulmányokkal együtt, egyértelműen azt mutatják, hogy ezek a madarak az erdők dinamikájának fő mérnökei.
Promóciós videó:
Ez a központi szerep azt sugallja, hogy a vándorló galambok sokkal fontosabbak az ökoszisztéma számára, mint pusztán a kihalt fajok feltámadásának sikerei. "A vándorló galamb visszatérése visszaállítja az erdei dinamika regenerációs ciklusait, amelyekre tucatnyi fajnak van szüksége, amelyek jelenleg zsugorodnak és küzdenek a túlélésért" - mondja Novak.
Kioltás: Piszkozatok
A folyamat kétlépcsős: először a kihalt fajokat feltölteni kell a halottak közül. Másodszor, a fajnak a környezetbe való újbóli bekerülését gondosan meg kell vizsgálni.
A második lépésre már vannak hasonló példák - magyarázza Novak. A fajok újbóli bevezetése olyan területeken, ahol felszámolták őket, hosszú távú tudomány, és a tudósok már láttak bizonyos sikert: a farkasok Yellowstone-ban, a jávorszarvas Kentucky-ban, a hódok Skóciában. A végső cél az, hogy megmérjük a megteendő vagy meg nem tett kockázatokat: mi történik az ökoszisztémával, ha abbahagyjuk az interferenciát.
A vándorló galamb esetében valószínűleg újratelepítése semleges lesz - vagyis csak újabb madár lesz az erdőben, mérhetetlen hatás nélkül -, vagy pozitív lesz más fajok túlélésére.
Mindenesetre az esélyek Novak javára szólnak.
Az első követelmény - hogy újra életre keltsék a halottakat - egy nagyon új tudomány. De a CRISPR nevű kis eszköznek köszönhetően megsemmisülhet.
Itt van a fogás: A Jurassic Park-szal ellentétben a tudósok nem kizárólag annak DNS-é alapján próbálnak animálni egy állatot.
A csapat keresési és cserélési megközelítést alkalmaz: kezdjen egy szokásos galambmal, amely a város szemeteskáinak köré rohan, és tartalmazzon olyan géneket, amelyek jellemzőek a vándorló galambokra. A legközelebbi rokonokat - a galambokat csíkos farokkal - használjuk. Az állatok géneinek szelektív eltávolításával a csapat azt reméli, hogy az újonnan bekapcsolt géneket az utódokban koncentrálja, és így genetikai szinten az „élő helyettesítőket” az utas galambok felé hajtja.
Elegendő generációval kíváncsi mesterséges fajokat szerezhetünk, amelyek DNS-é nem különbözik a kihalt állatoktól. Filozófiai kérdés azonban, hogy egy hibrid állat vándorló galambmá válik-e.
Ezt a stratégiát követi az állatok feltámadására törekvő legtöbb csoport. De Novak csapata válaszolt.
Például a dodoval összehasonlítva: "van használható DNS, mert a múzeumokban és az adószemélyzet gyűjteményében több töltött galamb található, mint bármely más madárnál" - mondja Novak. Adja hozzá azt a tényt, hogy hozzáférhetünk a csíkos galambokhoz és megértjük azok szaporodási mintáit, és így lesz: "A feltámadás tudománya minden ösztönzést és kitartást megszerezhet".
Kioltás a gyakorlatban
2012 óta a Novak csapata vitathatatlanul több sikert ért el, mint bármely más kioltási projekt.
Először, a munkák és együttműködések sorozatában a csapat fokozatosan felfedte az utazó galambok ökoszisztémájukra gyakorolt jelentős hatását, és válaszolt a régóta fennálló kérdésre, hogy számuk mennyire gyorsan elmászott milliárdokról nullára. A madarak úgy fejlődtek, hogy alkalmazkodjanak a nagy populációk életéhez. Noha valószínűleg felépülhetnek az alacsony genetikai sokféleségből, az emberi vadászat a végső szöget tette a koporsóba.
Ezek a tanulmányok együttesen segítik a galamb visszatérését haza. Novak elmondta, hogy ezen eredmények szerint először a csíkos galambokat el kell látnunk a szükséges mutációkkal, amelyek ugyanúgy szaporodást okoznak, mint a vándorló galambok, és sűrű közösségekben élhetnek. Ezt követően meg kell adnunk a madaraknak azokat a adaptációkat, amelyekre szükségük van ahhoz, hogy hatékonyan éljenek nagy társadalmi sűrűségű környezetben, például olyan tulajdonságokkal, amelyek érzékenyebbé teszik őket a társadalmi útmutatásokra, vagy az utódok gyors érlelésére, így kevesebb időt töltenek nagyszámú gyermek nevelésével.
A CRISPR megjelenése mindent megváltoztatott. Novak és csapata először fér hozzá egy viszonylag egyszerű és olcsó génszerkesztő eszközhöz, amely lehetővé teszi számukra, hogy a közös galamb DNS-ével dolgozzanak.
Eddig számos megközelítést alkalmaztak az eszköz hatékonyabbá tétele érdekében. A legjobb módszer a galamb spermájának vagy petesejtjének közvetlen szerkesztése, mivel ezeket a változásokat a következő generációra továbbadják. Mi a probléma? A tudósok még nem tudták ezeket a sejteket tenyésztőcsőben szaporítani.
A következő fontos szempont a DNS-szerkesztő eszköz bevezetése - a szükséges eszközökkel - az embrióba. De a tudósok itt is problémákat vettek fel: vírusokra kellett támaszkodniuk, hogy átadják a CRISPR eszközkészletet. Ennek eredményeként a csomagolás túl nagy lett ahhoz, hogy biztonságosan be lehessen helyezni.
Ezen akadályok megkerülése érdekében a Novak csapata egy teljesen új galambvonal létrehozására összpontosított, amelyek mindegyike genetikai anyagot tartalmazott a DNS szerkesztésének megkönnyítése érdekében.
A CRISPR-Cas9 kétlépcsős folyamat, magyarázza Novak. A CRISPR egy része el van rejtve a cél DNS-ben, míg Cas9 végzi el a vágást. Az egyes sejtekben a Cas9-sel tenyésztett madarak lényegében tartalmaznak funkcionális génszerkesztő eszközt, ami lényegesen megkönnyíti más alapvető komponensek szállítását.
"A következő három évben a világ láthatja a vándorló galamb első genetikáját, amely újjászületett élő, légző madarakban" - mondja Novak.
Ha minden a tervek szerint megy, akkor a kihalt fajok feltámadásának leszünk tanúi a következő húsz évben. A dodo madarak és a gyapjas mamutok szintén feltámadnak. Előbb vagy utóbb a kihalás a múlté marad - jobb vagy rosszabb.
Ilya Khel
