Da den rejsende duve Martha døde i Cincinnati Zoo i 1914, begyndte afslutningen på en smuk æra. Når den dominerende art i det østlige Nordamerika var, beboede rejsende duer skovene i store flokke på op til flere milliarder individer i titusinder af år, før de blev udryddet. Det store antal af disse fugle kombineret med deres træfrøbaserede diæt gjorde dem til en af datidens vigtigste miljøingeniører og skabte den levestedsdynamik, som disse skove var afhængige af. Disse økosystemer mister nu den biologiske mangfoldighed, siger Ben Novak, førende forsker hos Revive & Restore.
”Da denne fugl blev udryddet i 1914, var der en dybt opvågning af industriens menneskers kraft til at ødelægge selv de mest rigelige naturressourcer,” siger han. Så Novak, der arbejder med Californiens institut, skaber Revive & Restore, et program, der har til formål at gendanne og genvinde disse arter og genbefolke deres naturlige levesteder ved hjælp af fælles duer og kraften fra CRISPR.
Kan en afdød art genopstå?
Novak er en del af en lille gruppe af udryddelsesingeniører, en relativt stor gruppe forskere, der håber at bruge genteknologi til at beskytte eller genoplive ikoniske dyrearter, der er blevet ødelagt af menneskelig aktivitet.
For nogle er udryddelse (eller de-ekstinktion) en rejse til forløsning på en økologisk skala. Ja, biodiversitet er vigtig, men hvem kan sige, at en uddødd art kan tilpasse sig og overleve i et økologisk system, der konstant ændrer sig, og som har ændret sig siden dens død? Eller, endnu vigtigere, hvad hvis opstandne dyr - i det væsentlige "udlændinge" på Jorden - gør mere skade end gavn for vores skrøbelige økosystem?
”Hvorfor har vi brug for denne problemer,” spørger Novaks team. I tilfælde af vandrende duer er svaret enkelt: For nylig, næsten et årtusinde efter menneskers forsvinden, forstod vi endelig den afgørende rolle, de spillede i udformningen af den østlige nordamerikanske økosfære.
I øjeblikket har forskere fundet, at vandrende duer dukkede op for mere end 12 millioner år siden og var usædvanligt tilpasset til livet i tæt flokke. De nye fund kombineret med skovøkologistudier viser tydeligt, at disse fugle var nøgleingeniører for skovdynamikken.
Salgsfremmende video:
Denne centrale rolle antyder, at rejsende duer er langt vigtigere for økosystemet end blot at forsøge at få succes med at genoplive uddøde arter.”Den vandrende dues tilbagevenden vil gendanne de regenererende cykler med skovdynamik, som dusinvis af arter har brug for, som i øjeblikket krymper og kæmper for at overleve,” siger Novak.
Fjernelse: Udkast
Processen er to-trins: For det første skal den uddøde art genopstå fra de døde. For det andet skal genindførelse af arten i miljøet evalueres omhyggeligt.
Vi har allerede lignende eksempler til det andet trin, forklarer Novak. At genindføre arter i områder, hvor de er blevet udryddet, er en videnskab på lang sigt, og forskere har allerede set en vis succes: ulve i Yellowstone, elg i Kentucky, bever i Skotland. Det endelige mål er at veje risiciene ved at gøre eller ikke gøre det: hvad sker der med økosystemet, hvis vi holder op med at blande os.
I tilfælde af den vandrende duen er det sandsynligvis, at dens genindførelse enten er neutral - det vil sige, det bliver bare en anden fugl i skoven uden målelig påvirkning - eller positiv for overlevelse af andre arter.
I alle tilfælde er oddsene til fordel for Novak.
Det første krav - for at bringe de døde tilbage til livet - er en meget ny videnskab. Men takket være et lille værktøj kaldet CRISPR, kan udryddelse finde sted.
Her er fangsten: I modsætning til Jurassic Park forsøger forskere ikke at animere et dyr udelukkende baseret på dets DNA.
Holdet bruger en find-and-erstatte-tilgang: start med en almindelig due, der kæmper rundt i byens skraldespande, og inkluderer gener, der er typiske for vandrende duer. Vi bruger de nærmeste slægtninge - duer med en stribet hale. Ved selektivt at fjerne gener fra dyret, håber teamet at koncentrere de nyligt inkorporerede gener i afkommet og således fremdrive "levende surrogater" til passagerduer på genetisk niveau.
Med nok generationer kan vi få nysgerrige kunstige arter med DNA, der ikke kan skelnes fra uddøde dyr. Men hvorvidt et hybriddyr bliver en vandrende due er et filosofisk spørgsmål.
Dette er strategien fulgt af de fleste grupper, der prøver at genoplive dyr. Men Novaks team havde et svar.
Sammenlignet med dodo, for eksempel, "der er brugbart DNA, fordi der er flere udstoppede duer i museer og taxidermist-samlinger end nogen anden fugl," siger Novak. Tilføj det faktum, at vi har adgang til stribede duer og en forståelse af deres reproduktive mønstre, og du har, at "videnskaben om opstandelse kunne få alle stimuli og udholdenhed."
Udryddelse i praksis
Siden 2012 har Novak-teamet uden tvivl opnået større succes end noget andet projekt til udryddelse.
For det første afslørede teamet i en række værker og samarbejde gradvist den vigtige indflydelse, som rejsende duer havde på deres økosystemer, og besvarede et langvarigt spørgsmål om, hvordan deres antal sænkede så hurtigt fra milliarder til nul. Fugle har udviklet sig for at tilpasse sig livet i store populationer. Mens de sandsynligvis kunne komme sig efter en lav genetisk mangfoldighed, har den menneskelige jagt lagt det sidste søm i deres kiste.
Sammen hjælper disse undersøgelser med at bringe duen hjem. Novak forklarede, at ifølge disse resultater er vi først nødt til at give de stribede duer de nødvendige mutationer, der får dem til at reproducere sig på samme måde, som rejseduene gjorde, og de kunne leve i tætte samfund. Vi skal derefter give fuglene de tilpasninger, de har brug for, for at leve effektivt i miljøer med høj social tæthed, såsom træk, der vil gøre dem mere følsomme over for sociale signaler eller hurtig modning af afkom, så de bruger mindre tid på at rejse et stort antal børn.
Fremkomsten af CRISPR ændrede alt. For første gang har Novak og hans team adgang til et relativt simpelt og billigt genredigeringsværktøj, der giver dem mulighed for at arbejde med DNA fra en fælles due.
Indtil videre har de taget adskillige fremgangsmåder for at gøre værktøjet mere effektivt. Den bedste måde er at redigere duesæd eller æg direkte, fordi disse ændringer overføres til næste generation. Hvad er problemet? Forskere har endnu ikke været i stand til at dyrke disse celler i et reagensglas.
Det næste vigtige punkt er introduktionen af DNA-redigeringsværktøjet - med de nødvendige værktøjer - i embryoet. Men forskere fik også problemer her: De var nødt til at stole på vira for at levere CRISPR-værktøjssættet. Som et resultat er emballagen blevet for stor til at blive indsat sikkert.
For at komme omkring disse forhindringer fokuserede Novaks team på at skabe en helt ny linje med duer, der hver indeholder genetisk materiale for at gøre det lettere at redigere DNA.
CRISPR-Cas9 er en totrinsproces, forklarer Novak. En del af CRISPR er skjult i mål-DNA'et, mens Cas9 klipper. Fugle, der er opdrættet med Cas9 i hver celle, har i det væsentlige et funktionelt genredigeringsværktøj i deres kroppe, hvilket gør levering af andre vigtige komponenter meget lettere.
”I de næste tre år ser verden muligvis den første genetik fra den vandrende duen genfødt i levende, vejrtrækende fugle,” siger Novak.
Hvis alt går som planlagt, vil vi være vidne til en genopblomstring af uddøde arter i de næste tyve år. Dodo-fugle og uldne mammuter vil også genopstå. Før eller senere vil udryddelse forblive en ting fra fortiden - til bedre eller værre.
Ilya Khel