Is het mogelijk om mammoeten en andere uitgestorven dieren nieuw leven in te blazen?
Gemengde Berichten / / May 13, 2023
Legt oude DNA-specialist Beth Shapiro uit.
Beth Shapiro onderzoekt het DNA van mammoeten, dodo's en andere uitgestorven soorten. In The Life We Created legt ze uit hoe mensen hun hele bestaan met dieren omgingen: ze jaagden, domesticeerden ze en beschermden ze tegen uitsterven. Met toestemming van Corpus publiceren we een fragment uit het hoofdstuk "Beoogde gevolgen" over hoe wetenschappers mammoeten tot leven proberen te wekken.
De meesten van ons die op het gebied van oud DNA werken, zijn gewend aan vragen over de wederopstanding van uitgestorven soorten - vermoedelijk met behulp van biotechnologie. Hebben we dit al gedaan? Nee? Dus hoe dicht zijn wetenschappers bij het doen? Is het überhaupt mogelijk om een uitgestorven soort weer tot leven te wekken? Hoe verloopt het herstelproces? Ik antwoord de hele tijd hetzelfde - nee, nog niet, nauwelijks in de nabije toekomst.
Het maken van een exacte kopie van een uitgestorven soort is onmogelijk en zal waarschijnlijk ook nooit mogelijk zijn.
Maar er zijn technologieën waarmee we waarschijnlijk op een dag de componenten van uitgestorven soorten - hun uitgestorven kenmerken - kunnen doen herleven.
Laten we zeggen dat een wetenschapper een olifant kan aanpassen door een stukje DNA toe te voegen dat tijdens de olifant is ontstaan evolutie mammoeten en olifanten krijgen haren en ontwikkelen een dikke laag onderhuids vet, waardoor ze de poolvorst kunnen overleven. Het is mogelijk om de gestreepte staartduif zo aan te passen dat deze lijkt op een passagiersduif in verenkleedkleur en staartvorm. Maar zullen deze gemodificeerde olifanten en gestreeptstaartduiven echte mammoeten en trekduiven zijn? Ik dacht het niet.
Waarom kunnen we uitgestorven soorten niet terugbrengen? Er zijn duizend redenen waarom uitgestorven soorten moeilijk nieuw leven in te blazen: van puur technische complexiteiten tot ethische vragen over de manipulatie van soorten en milieu-uitdagingen die verband houden met de noodzaak om herrezen soorten uit te zetten in een omgeving waar er waarschijnlijk al tientallen waren duizend jaar. Sommige technische problemen kunnen worden overwonnen (het bewerken van de kiembaan van vogels, het transplanteren van een olifantenembryo in een moeder in gevangenschap), andere zullen waarschijnlijk nooit worden opgelost (herstel de darmflora van de uitgestorven wolharige neushoorn, vind een draagmoeder van Steller's koe).
Neem bijvoorbeeld mammoeten. Ik ken drie onderzoeksgroepen die momenteel bezig zijn met het nabouwen van mammoeten. Hiervan werden er twee geleid door Hwang Woo-seok van de Zuid-Koreaanse Suam Biotechnology Research Foundation en geleid door Akira Iritani van Kindai University in Japan - probeer mammoeten te klonen, dat wil zeggen ze nieuw leven in te blazen door middel van een proces waarvan het beroemdste resultaat was geboorte dolly het schaap.
Omdat voor klonen levende cellen nodig zijn, hoopt Hwang levende mammoetcellen te vinden die het hebben overleefd in bevroren karkassen, die nu (dankzij de opwarming van de aarde) in Siberië eeuwig aan het ontdooien zijn permafrost. […] Het nadeel van deze methode is dat er geen levende cellen in de bevroren mammoetkarkassen kunnen zitten, aangezien het proces van celverval onmiddellijk begint na de dood. De Iritani-werkgroep erkent echter dat het onwaarschijnlijk is dat levende mammoetcellen worden gevonden en wendt zich tot moleculaire biologie om dode mammoetcellen nieuw leven in te blazen, of in ieder geval zo'n schijn van leven te krijgen dat ze kunnen zijn kloon. Iritani's plan is om de eiwitten uit de eieren te persen muizenontworpen om beschadigd DNA te repareren, gebroken DNA in mammoetcellen te reconstrueren.
In 2019 publiceerden Iritani en collega's een paper waarin ze beschreven hoe ze dit probeerden te doen met cellen van een bijzonder goed bewaard gebleven mammoetkarkas genaamd Yuka. Dit artikel werd onmiddellijk in de populaire pers geprezen als een voorbode van de op handen zijnde wederopstanding van de mammoet, maar het bewijs lijkt anders te suggereren. Hoewel de cellen van Yuka opmerkelijk goed bewaard waren gebleven in vergelijking met die van andere gemummificeerde mammoeten, waren de muizeneiwitten niet erg succesvol in het repareren van het DNA van de cel.
Het is onmogelijk om mammoeten te klonen omdat alle mammoetcellen dood zijn.
Een derde groep die hoopt mammoeten nieuw leven in te blazen, wordt geleid door George Church van het Wyss Institute for Biological Engineering aan de Harvard University. Wetenschappers geven toe dat het niet mogelijk zal zijn om levende cellen van mammoeten te vinden, aangezien de laatste mammoeten meer dan drieduizend jaar geleden stierven. De kerk is het er echter niet mee eens dat dit de mogelijkheid uitsluit herleven mammoeten. Hij benadrukt dat we een oneindige voorraad levende cellen tot onze beschikking hebben, bijna zoals mammoeten - Indische olifanten - die kan in het laboratorium worden gekweekt en met synthetische hulpmiddelen van bijna mammoet tot volledig mammoet worden getransformeerd biologie. Daartoe lanceerde Church een programma om CRISPR te gebruiken om DNA in de cellen van Indische olifanten te brengen. kleine veranderingen (een voor een) totdat het genoom van de cel precies overeenkomt met het genoom mammoet.
draai genoom olifant in het mammoetgenoom is een taak van ontmoedigende proporties. De lijnen die naar Indische olifanten en wolharige mammoeten leidden, liepen meer dan vijf miljoen jaar geleden uiteen. Omdat de mammoetresten goed bewaard zijn gebleven, hebben wetenschappers die met oeroud DNA werkten, verschillende genomen uit deze resten in hun geheel kunnen reconstrueren. Toen ze werden vergeleken met het genoom van Indische olifanten, bleek dat ze ongeveer een miljoen genetische verschillen hebben.
Tegenwoordig is het onmogelijk om in één keer een miljoen wijzigingen aan het DNA van een cel aan te brengen - geen van de beschikbare methoden om het genoom te bewerken staat dit toe. Om zoveel veranderingen aan te brengen, zou het genoom fysiek in veel fragmenten tegelijk moeten worden gebroken, een potentiële catastrofe waarvan het onwaarschijnlijk is dat de cel zal herstellen. Bovendien vereist elke wijziging (of reeks wijzigingen) zijn eigen bewerkingsmechanisme, en pogingen om ze allemaal tegelijk in de kooi af te leveren, zullen duidelijk op niets goeds uitlopen.
Tot nu toe voert de groep van Church een of meer wijzigingen tegelijk uit om ervoor te zorgen dat ze klaar zijn. correct, en neemt vervolgens de cellen met de juiste wijziging en onderwerpt ze aan de volgende ronde bewerken. De laatste keer dat ik Church vroeg hoe het met ze ging, zei hij dat zijn team er ongeveer 50 had toegevoegd wijzigingen, sommige genen vervangen door mammoetvarianten, waarvan studies aantonen dat de mammoet meer op een mammoet lijkt dan op een olifant. Vandaag de dag beschikt het team van Church over levende cellen die, als ze worden gekloond, de genetische instructies bevatten die sommige eigenschappen van de mammoet herstellen. Dit zijn geen mammoetcellen, maar eerder mammoetachtigen.
Is het mogelijk om mammoet Church-cellen te klonen? Kloontechnologieën, vooral voor huisdieren zoals schapen en koeien, zijn aanzienlijk verbeterd sinds 2003, toen Dolly het schaap werd geboren. In het geval van andere typen wordt er echter veel tijd besteed aan het verduidelijken van alle noodzakelijke details: hoe en wanneer op te halen eieren, hoe een ideale cultuur te creëren voor de vroege ontwikkeling van embryo's, wanneer ze moeten worden geïmplanteerd met een surrogaat moeder. En het belangrijkste obstakel is het stadium van herprogrammering, waarin de somatische cel vergeet hoe een cel van zijn type te zijn, en verandert in een cel van het type dat een heel dier kan worden. Deze stap wordt zelden goed uitgevoerd – zo zeldzaam dat het slagingspercentage van kloonpogingen nauwelijks hoger is dan 20%, zelfs voor soorten die wetenschappers de hele tijd klonen.
Olifanten zijn nooit gekloond, deels omdat er geen nichemarkt is voor gekloonde olifanten.
Onze kloonmarkt huiselijk dieren groeien. Biotechbedrijf Boyalife Genomics bouwt een fabriek voor het klonen van vee in Tianjin en beweert dat het zal in staat zijn om een miljoen gekloonde Wagyu-koeien per jaar groot te brengen om aan de groeiende vraag naar Chinees rundvlees te voldoen. markt.
Hwang's bedrijf Sooam Biotech is klaar om je te klonen hondje, en in ViaGen Pets, gevestigd in Texas, hebben ze een hond, een kat en zelfs een geliefde paard. Maar om de een of andere reden proberen maar weinig mensen hun geliefde olifant te klonen.
Het is waarschijnlijk onmogelijk om een olifant te klonen. Olifanten zijn enorme dieren met een navenant enorm voortplantingssysteem. Dit bemoeilijkt kritieke stappen in het kloonproces, zoals het oogsten van een ei voor nucleaire overdracht. en de introductie van een zich ontwikkelend embryo in de baarmoeder van een draagmoeder, aangezien het maagdenvlies bij olifanten ertussen zit zwangerschappen regenereert (het heeft een klein gaatje waar het mannelijke sperma in komt, maar voor een olifantenembryo is dit een belangrijk en waarschijnlijk onoverkomelijk obstakel). Indische olifanten zijn ook een bedreigde diersoort, wat betekent dat als deze technologie nog steeds niet buiten de mogelijkheden van de wetenschap ligt, het het beste is om deze toe te passen op het fokken van olifanten.
Zelfs als het klonen van olifanten technisch (en ethisch) haalbaar wordt, is het niet helemaal duidelijk of een moederolifant een mammoetbaby kan baren.
Vijf miljoen jaar is een lange evolutionaire tijd, en een miljoen verschillen tussen DNA is veel. In wezen is het evolutionaire verschil tussen mammoeten en Indische olifanten ongeveer hetzelfde als tussen mensen en chimpansee. Het is moeilijk voor te stellen dat een chimpanseemoeder een mensenbaby draagt (en vice versa).
Het is voorgekomen dat draagmoeders met succes welpen van een andere soort hebben voortgebracht, dus evolutionaire afstand is misschien geen oordeel. Gedomesticeerde honden baarden gekloonde wolvenwelpen, huiselijk katten - gezonde steppekattenwelpen, en een gedomesticeerde koe baarde een gezonde gekloonde gaurwelp.
Deze experimenten bewezen wat wetenschappers vanaf het allereerste begin vermoedden: hoe verder de verwantschap tussen twee soorten, betrokken zijn bij het klonen tussen soorten, hoe kleiner de kans op succes in elke fase van het proces klonen. Tot op heden zijn de meest verre verwanten die betrokken zijn bij een succesvol kloneringsexperiment tussen soorten dat wel kamelen met één en twee bulten (dromedaris en bactrian), waarvan de evolutiepaden ongeveer vier miljoen jaar geleden uiteenliepen.
Ondanks zo'n lange evolutieperiode, beviel een als huisdier gehouden dromedaris in 2017 van een gekloonde dubbelbultige kameel. Dit is veelbelovend, zowel voor Bactrische kamelen (ze zijn bijna de eerste in de lijst van bedreigde grote zoogdieren), als voor natuurbehoud. natuur als geheel, omdat dit evenement zelf benadrukt hoe geavanceerde kloontechnologieën vooruit zijn gegaan en hoe het aantal soorten dat door dergelijke technologieën kan worden gered, methoden.
In 2003 werd een vrouwelijke Iberische steenbok geboren, drie jaar nadat haar soort was uitgestorven. Vier jaar eerder had een groep onder leiding van Alberto Fernandez-Arias, nu hoofd van het ministerie van Jacht, Visserij en wetlands van de Spaanse Autonomie van Aragon, verzamelde de cellen van Celia, het laatste individu van de Pyreneese steenbok, en onderwierp ze onmiddellijk bevriezenom het DNA niet te beschadigen. Vervolgens hebben Fernandez-Arias en zijn collega's verschillende jaren besteed aan het ontwikkelen van een strategie voor de heropleving van de berggeit. Ze probeerden eieren te pakken om Celia's cellen te klonen van andere wilde berggeiten, maar wilde dieren zijn niet gewend aan mensen en kunnen goed ontsnappen, dus experiment mislukt.
Gelukkig was het gemakkelijker om eieren van tamme geiten te verzamelen. In plaats van het DNA van een tamme geit brachten de wetenschappers het DNA van Celia's ingevroren somatische cellen in de eieren, waarna 57 getransformeerde eieren werden geïmplanteerd in draagmoeders. Deze cellen waren hybriden van een tamme geit en een Pyreneese steenbok. Zeven embryo's geënt en één vrouwtje werd levend geboren. Helaas, het gekloonde vrouwtje had een aangeboren longafwijking, waarschijnlijk veroorzaakt door de complexiteit van het kloonproces, en ze stierf binnen enkele minuten. Pogingen om de Iberische steenbok uit de cellen van Celia te doen herleven zijn opgeschort, maar de cellen worden nog steeds bevroren bewaard.
Het is waarschijnlijk dat wetenschappers op een dag in staat zullen zijn om het olifantengenoom te hercoderen in het mammoetgenoom en dit te klonen een kooi door deze bij haar moederolifant te planten, maar het proces zelf kan de heropleving van een mammoet voorkomen ontwikkeling.
Een gekloonde mammoet geboren uit een olifantenmoeder (of de kunstmatige baarmoeder waar George Church de voorkeur aan geeft als oplossing voor het probleem van het klonen van olifanten) zal er waarschijnlijk uitzien als een mammoet.
Bijna iedereen onder onze kennissen heeft een identieke tweeling, dus we stellen ons voor hoeveel DNA het uiterlijk beïnvloedt. Maar onze tweelingvrienden zijn niet uitwisselbaar. Ze hebben verschillende levenservaringen, verschillende stressoren, verschillende diëten en verschillende omgevingen... kortom, het zijn totaal verschillende mensen. Zal er een mammoet zijn die het olifantenpad van intra-uteriene ontwikkeling heeft doorlopen, grootgebracht door olifanten, gevoed met olifantenvoer en olifantenmicroflora bezit? ingewanden, gedragen als een mammoet - of is het nog steeds als een olifant?
Het maakt natuurlijk niet uit of ons einddoel is om een olifant te creëren met enkele mammoetkenmerken, en dat is waarschijnlijk wat we willen. Maar als we een mammoet willen creëren, moeten we ook de hele leefomgeving van de mammoet nabootsen, van de conceptie tot de dood. En deze omgeving stierf helaas ook uit.
Het boek "The Life We Created" verdrijft ook mythen over genetische manipulatie. Beth Shapiro vertelt hoe deze trend de veehouderij beïnvloedt en bedreigde diersoorten helpt beschermen tegen uitsterven.
Koop een boekLees ook🐍
- Gaat de evolutie door? Hoe mensen zijn veranderd sinds Darwin
- "Survival of the fittest": 10 beroemdste mythen over evolutie
- "Het belangrijkste in het leven is de dood": een interview met epigeneticus Sergei Kiselev