Când porumbelul itinerant Martha a murit la Zoo din Cincinnati în 1914, a început sfârșitul unei ere frumoase. Odată speciile dominante din estul Americii de Nord, porumbeii itineranți au locuit pădurile în turme uriașe de până la câteva miliarde de persoane, timp de zeci de mii de ani, înainte de a dispărea. Numărul pur al acestor păsări, combinat cu dieta lor bazată pe semințe de copaci, le-a făcut unul dintre cei mai importanți ingineri de mediu ai vremii, modelând dinamica habitatului pe care s-au bazat aceste păduri. Aceste ecosisteme pierd acum biodiversitatea, spune Ben Novak, cercetător principal la Revive & Restore.
„Când această pasăre a dispărut în 1914, a existat o trezire sumbră a puterii omenirii industriale de a distruge chiar și cele mai abundente resurse naturale”, spune el. Așadar, Novak, care lucrează cu Institutul din California, creează Revive & Restore, un program de restaurare și returnare a acestor specii și repopularea habitatelor lor naturale, folosind porumbeii obișnuiți și puterea CRISPR.
Poate fi înviată o specie decedată?
Novak face parte dintr-un grup mic de ingineri de extincție, un grup relativ mare de oameni de știință care speră să folosească inginerie genetică pentru a proteja sau a reînvia specii de animale iconice care au fost distruse de activitatea umană.
Pentru unii, de-extincția (sau de-extincția) este o călătorie a răscumpărării la scară ecologică. Da, biodiversitatea este importantă, dar cine poate spune că o specie dispărută se poate adapta și supraviețui într-un sistem ecologic în continuă schimbare și care s-a schimbat de la moartea sa? Sau, mai important, ce se întâmplă dacă animalele înviate - în esență „extratereștrii” pe Pământ - ar face mai mult rău decât bine ecosistemului nostru fragil?
„De ce avem nevoie de această problemă”, întreabă echipa Novak. În cazul porumbeilor rătăcitori, răspunsul este simplu: Recent, la aproape un mileniu după dispariția oamenilor, am înțeles în sfârșit rolul crucial pe care l-au jucat în conturarea ecosferei de est a Americii de Nord.
În acest moment, oamenii de știință au descoperit că porumbeii rătăcitori au apărut în urmă cu mai bine de 12 milioane de ani și au fost excepționați pentru viața în turme dense. Noile descoperiri, combinate cu studii de ecologie forestieră, arată clar că aceste păsări au fost ingineri cheie în dinamica pădurilor.
Video promotional:
Acest rol central sugerează că porumbeii itineranți sunt mult mai importanți pentru ecosistem decât încercând pur și simplu să reușească învierea speciilor dispărute. „Întoarcerea porumbelului rătăcitor va restabili ciclurile regenerative ale dinamicii pădurilor de care au nevoie zeci de specii care în prezent se micșorează și se luptă pentru a supraviețui”, spune Novak.
De-Extinction: drafts
Procesul este în două etape: în primul rând, speciile dispărute trebuie înviate din morți. În al doilea rând, reintroducerea speciei în mediu trebuie evaluată cu atenție.
Avem deja exemple similare pentru al doilea pas, explică Novak. Reintroducerea speciilor în zonele în care au fost eradicate este o știință de lungă durată, iar oamenii de știință au cunoscut deja un anumit succes: lupii din Yellowstone, albi în Kentucky, castori din Scoția. Scopul final este de a cântări riscurile de a face sau de a nu face acest lucru: ce se întâmplă cu ecosistemul dacă încetăm să interferam.
În cazul porumbeului rătăcitor, rezultatul reintroducerii sale este probabil neutru - adică va deveni doar o altă pasăre din pădure fără impact măsurabil - sau pozitiv pentru supraviețuirea altor specii.
În orice caz, șansele sunt în favoarea lui Novak.
Prima cerință - de a readuce la viață morții - este o știință foarte nouă. Dar, grație unui mic instrument numit CRISPR, poate fi extinsă.
Iată captura: Spre deosebire de Jurassic Park, oamenii de știință nu încearcă să anime un animal bazat doar pe ADN-ul său.
Echipa folosește o abordare pentru a găsi și înlocui: începe cu un porumbel obișnuit care se plimbă prin cutii de gunoi din oraș și include gene specifice porumbeilor itineranți. Folosim rudele cele mai apropiate - porumbei cu coadă în dungi. Prin extragerea selectivă a genelor de la animal, echipa speră să concentreze genele recent încorporate în urmași și astfel să propulseze „surogate vii” către porumbeii pasageri la nivel genetic.
Cu suficiente generații, putem obține specii artificiale curioase cu ADN nedistinguibil de la animale dispărute. Dar dacă un animal hibrid va deveni un porumbel rătăcitor este o întrebare filozofică.
Aceasta este strategia urmată de majoritatea grupurilor care încearcă să reînvie animale. Dar echipa lui Novak a avut un răspuns.
Comparativ cu dodo, de exemplu, "există ADN utilizabil, deoarece există mai multe porumbei umplute în muzee și colecții de taxidermist decât orice altă pasăre", spune Novak. Adăugați faptul că avem acces la porumbeii în dungi și o înțelegere a modelelor lor de reproducere și obțineți că „știința învierii ar putea obține toți stimulii și perseverența”.
De-extincția în practică
Începând cu 2012, echipa Novak a obținut, cu siguranță, mai mult succes decât orice alt proiect de extincție.
În primul rând, într-o serie de lucrări și colaborări, echipa a descoperit treptat impactul important pe care porumbeii călători l-au avut asupra ecosistemelor lor și a răspuns întrebării îndelungate despre cum numărul lor a scăzut atât de repede de la miliarde la zero. Păsările au evoluat pentru a se adapta vieții la populații mari. În timp ce, probabil, s-ar putea recupera de la o diversitate genetică scăzută, vânătoarea umană și-a pus ultimul cuie în sicriul lor.
Împreună, aceste studii ajută la readucerea porumbelului acasă. Novak a explicat că, în funcție de aceste rezultate, trebuie mai întâi să oferim porumbeilor în dungi mutațiile necesare care să-i determine să se reproducă în același mod în care au făcut porumbeii itineranți și ar putea trăi în comunități dense. Apoi, trebuie să oferim păsărilor adaptările de care au nevoie pentru a trăi eficient în medii cu densitate socială ridicată, cum ar fi trăsăturile care le vor face mai sensibile la indicii sociale sau la maturizarea rapidă a urmașilor, astfel încât să petreacă mai puțin timp crescând un număr mare de copii.
Apariția CRISPR a schimbat totul. Pentru prima dată, Novak și echipa sa au acces la un instrument de editare a genelor relativ simplu și ieftin, care le va permite să lucreze cu ADN-ul unui porumbel comun.
Până în prezent, au adoptat mai multe abordări pentru a face instrumentul mai eficient. Cel mai bun mod este să editați direct sperma sau ovulul porumbeilor, deoarece aceste modificări vor fi transmise generației următoare. Care este problema? Oamenii de știință nu au reușit încă să crească aceste celule într-o eprubetă.
Următorul punct important este introducerea instrumentului de editare a ADN-ului - cu instrumentele necesare - în embrion. Dar oamenii de știință au întâmpinat probleme și aici: au fost nevoiți să se bazeze pe viruși pentru a livra setul de instrumente CRISPR. Drept urmare, ambalajul a devenit prea mare pentru a fi introdus în siguranță.
Pentru a ocoli aceste obstacole, echipa Novak s-a concentrat pe crearea unei linii complet noi de porumbei, fiecare conținând material genetic pentru a facilita editarea ADN-ului.
Novak explică CRISPR-Cas9 este un proces în două etape. O parte din CRISPR este ascunsă în ADN-ul țintă, în timp ce Cas9 face reducerea. Păsările crescute cu Cas9 în fiecare celulă au în esență unele instrumente de editare a genelor funcționale în corpul lor, ceea ce face livrarea altor componente esențiale mult mai ușoară.
„În următorii trei ani, lumea poate vedea prima genetică a porumbeului rătăcitor renăscut în păsări vii, care respiră”, spune Novak.
Dacă totul merge conform planificării, vom fi martorii unei reînvieri a speciilor dispărute în următorii douăzeci de ani. Păsările Dodo și mamutii lână vor fi, de asemenea, înviați. Mai devreme sau mai târziu, dispariția va rămâne un lucru din trecut - în bine sau în rău.
Ilya Khel
