Насколько мы близки к возрождению вымершего вида? – В настоящее время. Работает на Нортроп Грумман

Вымирание навсегда… Или нет? Новые достижения в технологии ДНК и клеточной биологии позволяют ученым помогать видам, находящимся на грани исчезновения, и вскоре позволят вернуть к жизни недавно вымершие виды.

Насколько мы близки к возрождению вымершего вида? Все зависит от ДНК.

ДНК является ключом

Процесс возрождения видов называется вымиранием или биологией воскрешения. Это передовое исследование обычно требует почти полной информации о последовательностях ДНК вымерших видов. С современными технологиями ученые могут легко получить эту информацию от организмов, образцов замороженных тканей, а иногда и от сохранившихся музейных образцов.

Самой большой проблемой является «древняя ДНК» из археологических раскопок, образцы, замороженные в вечной мерзлоте, и даже некоторые окаменелости. Однако ученым удалось секвенировать ДНК возрастом более полумиллиона лет, как описано в Nature Reviews. Даже с новыми методами сборки в наилучших возможных условиях предел выживания ДНК составляет, вероятно, миллион лет. Последние динозавры вымерли 65 миллионов лет назад, поэтому «Парк Юрского периода», вероятно, не станет реальностью в ближайшее время.

Виды, серьезно рассматриваемые на предмет исчезновения, включают шерстистых мамонтов (вымерших 4000 лет назад), странствующих голубей (последний раз видели около 1900 г.), дронтов, каролинских попугаев, зубатых тигров, брюхоногих лягушек и большого быка. Пумы и гигантские черепахи.

Зачем пытаться искоренить вымирание?

Как отмечает журнал Genes, главная цель прекращения вымирания — вернуть «основные виды», которые сыграли важную роль в формировании их экосистем и позволили процветать многим другим видам.

По данным Revive & Restore, когда-то шерстистые мамонты бродили по Европе, Азии и Северной Америке. Мамонты рубят деревья, едят траву и разбрасывают семена своим навозом. Когда они исчезли, биоразнообразие сократилось, так как плодородные мамонтовые степи сменились хвойной тайгой и моховыми тундровыми лесами, которые сейчас тают из-за изменения климата и выделяют углерод в атмосферу. Это оказывает негативное влияние на биоразнообразие, которое мамонт непреднамеренно помог культивировать. Не менее важную роль в формировании лиственных лесов восточной части Северной Америки сыграли почтовые голуби.

Возвращая недавно вымерших животных в их естественную среду обитания, ученые надеются возместить часть ущерба, нанесенного человеком, и восстановить целые экосистемы. Подобные усилия в последнее время включают успешное возвращение калифорнийских кондоров на американский Запад, койотов в Йеллоустонский национальный парк, черных грызунов на высокие равнины Соединенных Штатов и бобров на большую часть Европы.

Как работает удаление вымирания?

При наличии хорошо сохранившихся клеток со здоровыми ядрами животное можно клонировать. Клетки можно выращивать в чашке Петри в условиях, которые заставляют их вести себя как эмбриональные клетки, а не как зрелые клетки. Ядро клетки содержит геномную ДНК, поэтому здоровое ядро ​​можно перенести в донорскую яйцеклетку, у которой ядро ​​удалено. Затем яйцеклетку можно имплантировать суррогатной матери, что, как мы надеемся, приведет к рождению здорового ребенка, который сможет нормально расти и воспроизводиться. Донорская яйцеклетка и суррогатная мать будут происходить от близкородственного живого вида.

Первое млекопитающее было клонировано из вымершей самки овцы в 1997 году в Эдинбургском университете. Поиск правильных условий для роста клеток может быть сложной задачей, но Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США считает клонирование стандартной технологией для животноводства.

По данным National Geographic, первым вымершим видом, который был клонирован, был пирейский козерог. Был получен образец замороженной кожи, клонированные козлы родились в 2003 году и, к сожалению, умерли в течение нескольких минут. Позже в том же году из образца замороженной кожи был клонирован здоровый теленок яванской овсянки, как сообщает Washington Post. Хотя бантенг находится под угрозой исчезновения, а не вымер, этот успех показывает, что избавиться от вымирания с помощью клонирования вполне возможно.

Бантинговые ульи были получены из замороженного зоопарка, который был открыт в 1972 году зоопарком Сан-Диего. Замороженный зоопарк теперь содержит криоконсервированные яйцеклетки, сперму, эмбрионы и другие типы клеток почти 1000 находящихся под угрозой исчезновения или вымерших видов. Frozen Zoo — лишь одно из многих хранилищ замороженных клеток по всему миру.

Итак, насколько мы близки к возрождению вымершего вида? Действительно, очень близко – к видам с замороженными клетками.

Что, если нет ДНК для работы?

У шерстистых мамонтов и верховых голубей нет хорошо сохранившихся клеток с неповрежденными ядрами. Однако у ученых есть почти полная информация о последовательности ДНК, полученная путем секвенирования множества небольших фрагментов ДНК. Согласно проекту Mammoth Genome Project, ДНК шерстистого мамонта на 99,4% идентична ДНК живого азиатского слона. Согласно News from Science, ДНК странствующих голубей на 97% идентична ДНК современных лентохвостых голубей.

В случаях, когда два вида близкородственны, многие различия в последовательности ДНК незначительны и не влияют на продуцируемые белки. Соответственно, исследователи не пытаются произвести стопроцентного мамонта. Они работают над модификацией ДНК клеток азиатского слона, чтобы получить гибридных животных с мамонтоподобными чертами. Эти черты могут включать в себя длинный лохматый мех, толстые валики изолирующего жира и гемоглобин, который может переносить кислород при отрицательных температурах. Однако может быть трудно определить различия ДНК, которые могут способствовать специфическому поведению мамонтов.

Крупные достижения в технологии редактирования генов, включая систему CRISPR-Cas9, позволяют ученым вносить целенаправленные изменения в ДНК внутри клеток. Как только клетка была успешно модифицирована, ядро ​​должно быть перенесено в донорскую яйцеклетку и трансплантировано суррогатной матери для развития здорового ребенка. Слоны имеют период беременности два года и не достигают половой зрелости в течение 15 лет. Голуби вылупляются через 18 дней и достигают половой зрелости в течение семи месяцев.

С современными технологиями и исследованиями может потребоваться от 5 до 10 лет, чтобы вернуть гибридного странствующего голубя, и не менее 10 лет для гибридного шерстистого мамонта.

Как насчет вымирающих видов?

Каждый день с лица нашей планеты исчезает от 30 до 150 видов. Многим видам, находящимся на грани исчезновения, можно помочь с помощью тех же методов, которые разрабатываются для предотвращения вымирания. Клонирование может увеличить численность, а технология редактирования генов может быть использована для восстановления некоторого генетического разнообразия, которое присутствовало в музейных образцах, но было утрачено, когда естественная популяция сократилась.

Возрождение — еще один пример того, как технология — в данном случае биотехнология — может использоваться для восстановления природы и противодействия некоторым пагубным последствиям деятельности человека. Чтобы эти усилия увенчались успехом, люди также должны работать над предотвращением и устранением причин вымирания: разрушение среды обитания, изменение климата, загрязнение, чрезмерный сбор урожая и многое другое.

Интересуетесь наукой и инновациями? мы тоже. Ознакомьтесь с карьерными возможностями Northrop Grumman, чтобы узнать, как вы можете принять участие в этом замечательном периоде открытий.

Leave a Comment