Kun kiertävä kyyhkynen Martha kuoli Cincinnatin eläintarhassa vuonna 1914, kauniin aikakauden loppu alkoi. Aikoinaan Pohjois-Amerikan itäosassa hallitsevat lajit, kiertävät kyyhkyset asuivat metsissä valtavissa parissa, jopa miljardissa yksilössä kymmeniä tuhansia vuosia ennen sukupuuttoon kuolemista. Näiden lintujen pelkkä lukumäärä yhdessä puiden siemenpohjaisen ruokavalion kanssa tekivät heistä yhden ajan tärkeimmistä ympäristöinsinööreistä, muokkaamalla näiden metsien luottotyyppidynamiikkaa. Nämä ekosysteemit ovat nyt menettämässä biologista monimuotoisuutta, kertoo Revive & Restore -yrityksen johtava tutkija Ben Novak.
"Kun tämä lintu kuoli sukupuuttoon vuonna 1914, teollisen ihmiskunnan valta heräsi synkkään herättämään tuhoamaan jopa kaikkein runsaimmat luonnonvarat", hän sanoo. Joten Novak, yhteistyössä Kalifornian instituutin kanssa, luo Revive & Restore -ohjelman, jonka tarkoituksena on palauttaa ja palauttaa nämä lajit ja muuttaa niiden luonnolliset elinympäristöt uudelleen käyttämällä tavallisia kyyhkysiä ja CRISPR: n voimaa.
Voiko kuollut laji ylösnousua?
Novak on osa pientä sukupuutto-insinöörien ryhmää, suhteellisen suurta joukkoa tutkijoita, jotka toivovat käyttävänsä geenitekniikkaa ihmisten toiminnan tuhoamien ikonisten eläinlajien suojelemiseen tai elvyttämiseen.
Joillekin sukupuuton poistaminen (tai sukupuuttoon kuluminen) on lunastuksen matka ekologisessa mittakaavassa. Kyllä, biologinen monimuotoisuus on tärkeää, mutta kuka sanoo, että sukupuuttoon kuollut laji voi sopeutua ja selviytyä ekologisessa järjestelmässä, joka muuttuu jatkuvasti ja joka on muuttunut kuolemansa jälkeen? Tai mikä vielä tärkeämpää, entä jos ylösnousseet eläimet - pääasiassa "muukalaisia" maan päällä - aiheuttavat haittaa ekosysteemille enemmän haittaa kuin hyötyä?
"Miksi tarvitsemme tätä vaivaa", kysyy Novakin joukkue. Vaeltavien kyyhkyjen tapauksessa vastaus on yksinkertainen: äskettäin, melkein vuosituhannen kuluttua ihmisten katoamisesta, ymmärsimme lopulta heidän tärkeän roolinsa Pohjois-Amerikan itäisen ekosfäärin muodostamisessa.
Tällä hetkellä tutkijat ovat havainneet, että vaeltavat kyyhkyset ilmestyivät yli 12 miljoonaa vuotta sitten ja olivat poikkeuksellisesti sopeutuneita elämään tiheissä parvissa. Uudet havainnot yhdistettynä metsäekologian tutkimuksiin osoittavat selvästi, että nämä linnut olivat metsien dynamiikan avaintekijöitä.
Mainosvideo:
Tämä keskeinen rooli viittaa siihen, että kiertävät kyyhkyset ovat paljon tärkeämpiä ekosysteemille kuin pelkkä yrittäminen menestyä sukupuuttoon kuolleiden lajien ylösnousemuksessa. "Vaeltavan kyyhkynen paluu palauttaa metsädynamiikan elvyttävät jaksot, joita kymmeniä lajeja tarvitsevat ja jotka tällä hetkellä kutistuvat ja kamppailevat selviytyäkseen", Novak sanoo.
Sammutus: Luonnokset
Prosessi on kaksivaiheinen: ensinnäkin sukupuuttoon kuolleet lajit on herätettävä kuolleista. Toiseksi lajien palauttaminen ympäristöön on arvioitava huolellisesti.
Meillä on jo samanlaisia esimerkkejä toisesta vaiheesta, Novak selittää. Lajien tuominen uudelleen alueille, joilla ne on hävitetty, on pitkäaikainen tiede, ja tutkijat ovat jo nähneet jonkin verran menestystä: Yellowstonen susit, hirvi Kentuckyssa, majavat Skotlannissa. Perimmäisenä tavoitteena on punnita tekemisen tai tekemättä jättämisen riskit: mitä ekosysteemille tapahtuu, jos lopetamme häiritsemisen.
Vaeltava kyyhkynen tapauksessa sen uudelleenistutumisen tulos on todennäköisesti joko neutraali - ts. Siitä tulee vain uusi metsälintu, jolla ei ole mitattavissa olevaa vaikutusta - tai positiivinen muiden lajien säilymiseen.
Joka tapauksessa kertoimet ovat Novakille suotuisat.
Ensimmäinen vaatimus - kuolleiden palauttaminen elämään - on aivan uusi tiede. Pienen CRISPR-työkalun ansiosta sukupuutto voi tapahtua.
Tässä saalis: Toisin kuin Jurassic Park, tutkijat eivät yritä animoida eläintä pelkästään sen DNA: n perusteella.
Ryhmä käyttää "etsi ja korvaa" -lähestymistapaa: aloita tavallisella kyyhkysellä, joka kävelee kaupungin roskkasäiliöiden ympärillä, ja sisällytä siihen kiertäville kyyhkysille ominaiset geenit. Käytämme lähimpiä sukulaisia - kyyhkysiä raidallisella pyrstöllä. Uuttamalla geenejä selektiivisesti eläimestä, joukkue toivoo keskittävän vasta-aikaisesti sisällytetyt geenit jälkeläisiin ja kuljettaen siten "eläviä korvikkeita" matkustajakyyksiin geneettisellä tasolla.
Kun riitä sukupolvia, voimme saada uteliaita keinotekoisia lajeja, joiden DNA on erotettava sukupuuttoon kuolleista eläimistä. Mutta onko hybridi-eläimestä vaeltava kyyhkynen, on filosofinen kysymys.
Tätä strategiaa noudattaa useimmat ryhmät, jotka yrittävät elvyttää eläimiä. Mutta Novakin joukkueella oli vastaus.
Esimerkiksi dodoon verrattuna”käytettävissä on DNA: ta, koska museoissa ja taksidermistisissä kokoelmissa on enemmän täytettyjä kyyhkysiä kuin missään muussa linnussa”, Novak sanoo. Lisää siihen tosiseikkaan, että meillä on pääsy raidallisille kyyhkysille ja ymmärrys heidän lisääntymismallistaan, ja sinulla on, että "ylösnousemustiede voisi saada kaikki ärsykkeet ja sinnikkyyden".
Sukupuuton poistaminen käytännössä
Vuodesta 2012 lähtien Novak-joukkue on epäilemättä saavuttanut enemmän menestystä kuin mikään muu sukupuuton poistamishanke.
Ensinnäkin, ryhmässä töitä ja yhteistyöryhmiä, ryhmä paljasti vähitellen tärkeän vaikutuksen, joka matkustavilla kyyhkysillä oli heidän ekosysteemeihinsä, ja vastasi pitkään kysyttyyn kysymykseen siitä, kuinka heidän lukumääränsä vähenivät niin nopeasti miljardista nollaan. Linnut ovat kehittyneet mukautuakseen elämään suurissa populaatioissa. Ihmisen metsästys on laittanut lopullisen kynsin arkkuunsa, vaikka ne todennäköisesti toipuivat matalasta geneettisestä monimuotoisuudesta.
Yhdessä nämä tutkimukset auttavat kyyhkynen palaamaan kotiin. Novak selitti, että näiden tulosten mukaan meidän on ensin toimitettava raidallisille kyyhkysille tarvittavat mutaatiot, jotka saavat heidät lisääntymään samalla tavalla kuin kiertävät kyyhkyset, ja ne voivat elää tiheissä yhteisöissä. Sitten meidän on annettava lintuille mukautukset, joita he tarvitsevat elääkseen tehokkaasti sosiaalisessa tiheydessä ympäristöissä, kuten piirteet, jotka tekevät niistä herkempiä sosiaalisille vihjeille, tai jälkeläisten nopea kypsyminen, jotta he viettävät vähemmän aikaa kasvattaen suuria määriä lapsia.
CRISPR: n tulo muutti kaiken. Novak ja hänen tiiminsä pääsevät ensimmäistä kertaa käyttämään suhteellisen yksinkertaista ja halpaa geeninmuokkaustyökalua, jonka avulla he voivat työskennellä tavallisen kyyhkynen DNA: n kanssa.
Toistaiseksi he ovat käyttäneet useita lähestymistapoja työkalun tehostamiseksi. Paras tapa on muokata kyyhkynen siittiötä tai munaa suoraan, koska nämä muutokset siirtyvät seuraavalle sukupolvelle. Mikä on ongelma? Tutkijat eivät ole vielä pystyneet kasvattamaan näitä soluja koeputkessa.
Seuraava tärkeä kohta on DNA-editointityökalun - tarvittavien työkalujen - tuominen alkioon. Mutta tiedemiehet joutuivat ongelmiin myös täällä: heidän oli luotettava viruksiin CRISPR-työkalupakin toimittamiseksi. Seurauksena on, että pakkauksista on tullut liian suuria, jotta ne voidaan asettaa turvallisesti.
Novak: n kiertämiseksi Novak-ryhmä keskittyi luomaan kokonaan uuden kyyhkyslinjan, joista kukin sisältää geneettistä materiaalia DNA: n muokkaamisen helpottamiseksi.
CRISPR-Cas9 on kaksivaiheinen prosessi, Novak selittää. Osa CRISPR: stä on piilotettu kohde-DNA: han, kun taas Cas9 tekee leikkauksen. Cas9: llä kasvatetuissa linnuissa jokaisessa solussa on käytännöllisesti katsoen jokin toiminnallinen geeninmuokkaustyökalu, mikä tekee muiden tärkeiden komponenttien toimittamisen paljon helpommaksi.
"Kolmen seuraavan vuoden aikana maailmassa saattaa esiintyä ensimmäisiä vaeltelevien kyyhkynen geneettisten ominaisuuksien uudestisyntyviä elävissä, hengittävissä lintuissa", Novak sanoo.
Jos kaikki sujuu suunnitellusti, tulemme todistamaan sukupuuttoon kuolleiden lajien elpymistä seuraavan kahdenkymmenen vuoden aikana. Dodo-linnut ja villaiset mammutit myös nousevat ylös. Ennemmin tai myöhemmin sukupuutto kuolee edelleen menneisyytenä - parempaan tai huonompaan suuntaan.
Ilja Khel