È possibile far rivivere mammut e altri animali estinti
Miscellanea / / May 13, 2023
Spiega lo specialista del DNA antico Beth Shapiro.
Beth Shapiro ricerca il DNA di mammut, dodo e altre specie estinte. In The Life We Created, spiega come le persone hanno interagito con gli animali nel corso della loro esistenza: li hanno cacciati, addomesticati e protetti dall'estinzione. Con il permesso di Corpus, pubblichiamo un estratto dal capitolo "Conseguenze previste" su come gli scienziati stanno cercando di resuscitare i mammut.
La maggior parte di noi che lavora nel campo del DNA antico è abituata a domande sulla resurrezione di specie estinte, presumibilmente con l'aiuto della biotecnologia. Lo abbiamo già fatto? NO? Quindi quanto sono vicini gli scienziati a farlo? È persino possibile resuscitare una specie estinta? Come è il processo di recupero? Rispondo sempre la stessa cosa: no, non ancora, difficilmente nel prossimo futuro.
Creare una copia esatta di una specie estinta è impossibile e molto probabilmente non sarà mai possibile.
Ma ci sono tecnologie che un giorno probabilmente ci permetteranno di far rivivere i componenti delle specie estinte - le loro caratteristiche estinte.
Diciamo che uno scienziato può modificare un elefante aggiungendo un pezzo di DNA che è sorto durante Evoluzione mammut ed elefanti cresceranno i capelli e svilupperanno uno spesso strato di grasso sottocutaneo, grazie al quale potranno sopravvivere alle gelate artiche. È possibile modificare il piccione dalla coda a strisce in modo che assomigli a un piccione viaggiatore nel colore del piumaggio e nella forma della coda. Ma questi elefanti modificati e piccioni dalla coda a strisce saranno veri mammut e piccioni viaggiatori? Non la penso così.
Perché non possiamo riportare indietro le specie estinte? Ci sono mille ragioni per cui specie estinte difficile da far rivivere: dalle complessità puramente tecniche alle questioni etiche sulla manipolazione delle specie e sfide ambientali associate alla necessità di rilasciare specie risorte in un ambiente dove non lo erano, probabilmente già dozzine mille anni. Alcuni problemi tecnici possono essere superati (modificare la linea germinale degli uccelli, trapiantare un embrione di elefante in una madre in cattività), è improbabile che altri vengano mai risolti (ripristinare la microflora intestinale del rinoceronte lanoso estinto, trovare una madre surrogata di Steller mucca).
Prendi, ad esempio, i mammut. Conosco tre gruppi di ricerca che stanno attualmente lavorando per ricreare i mammut. Di questi, due erano guidati da Hwang Woo-seok della Suam Biotechnology Research Foundation sudcoreana e guidati da Akira Iritani di Kindai University in Giappone - cerca di clonare i mammut, cioè di farli rivivere attraverso un processo, il cui risultato più famoso è stato nascita dolly le pecore.
Poiché la clonazione richiede cellule viventi, Hwang spera di trovare cellule di mammut vive che siano sopravvissute in carcasse congelate, che ora (grazie al riscaldamento globale) si stanno scongelando nell'eterno siberiano permafrost. […] Lo svantaggio di questo metodo è che non possono esserci cellule viventi nelle carcasse di mammut congelate, poiché il processo di decadimento cellulare inizia immediatamente dopo la morte. Il gruppo di lavoro Iritani, tuttavia, riconosce che è improbabile che si trovino cellule viventi di mammut e si rivolge al molecolare biologia al fine di far rivivere cellule morte di mammut, o almeno ottenere una tale parvenza di vita da poter essere clone. Il piano di Iritani è forzare le proteine dalle uova topiprogettato per riparare il DNA danneggiato, ricostruire il DNA rotto nelle cellule di mammut.
Nel 2019, Iritani e colleghi hanno pubblicato un documento che descrive come hanno provato a farlo con le cellule di una carcassa di mammut particolarmente ben conservata chiamata Yuka. Questo articolo è stato immediatamente salutato dalla stampa popolare come un presagio dell'imminente resurrezione del mammut, ma le prove sembrano suggerire il contrario. Sebbene le cellule di Yuka fossero notevolmente ben conservate rispetto a quelle di altri mammut mummificati, le proteine del topo non hanno avuto molto successo nel riparare il DNA della cellula.
È impossibile clonare i mammut perché tutte le cellule di mammut sono morte.
Un terzo gruppo che spera di far rivivere i mammut è guidato da George Church del Wyss Institute for Biological Engineering dell'Università di Harvard. Gli scienziati ammettono che non sarà possibile trovare cellule viventi di mammut, dato che gli ultimi mammut sono morti più di tremila anni fa. Tuttavia, Church non è d'accordo sul fatto che ciò escluda la possibilità ravvivare mammut. Sottolinea che abbiamo a nostra disposizione una scorta infinita di cellule viventi quasi come mammut - elefanti indiani - che può essere coltivato in laboratorio e trasformato da quasi mammut a completamente mammut con strumenti sintetici biologia. A tal fine, Church ha lanciato un programma per utilizzare CRISPR per inserire il DNA nelle cellule di elefante indiano. piccoli cambiamenti (uno alla volta) finché il genoma della cellula non corrisponde esattamente al genoma mammut.
giro genoma elefante nel genoma del mammut è un compito di proporzioni scoraggianti. Le linee che portavano agli elefanti indiani e ai mammut lanosi divergevano più di cinque milioni di anni fa. Poiché i resti di mammut sono ben conservati, gli scienziati che lavorano con il DNA antico sono stati in grado di ricostruire diversi genomi da questi resti nella loro interezza. Quando sono stati confrontati con i genomi degli elefanti indiani, si è scoperto che hanno circa un milione di differenze genetiche.
Oggi è impossibile apportare un milione di modifiche al DNA di una cellula contemporaneamente: nessuno dei metodi disponibili per modificare il genoma lo consente. Per apportare così tanti cambiamenti bisognerebbe rompere fisicamente il genoma in molti frammenti contemporaneamente, una potenziale catastrofe dalla quale è improbabile che la cellula si riprenda. Inoltre, ogni modifica (o serie di modifiche) richiede il proprio meccanismo di modifica e i tentativi di inserirli tutti nella gabbia contemporaneamente non finiranno chiaramente in nulla di buono.
Finora, il gruppo di Church sta apportando una o più modifiche alla volta, assicurandosi che siano completate. correttamente, quindi prende le celle con la modifica corretta e le sottopone al ciclo successivo la modifica. L'ultima volta che ho chiesto a Church come stavano, ha detto che la sua squadra ne aveva aggiunti circa 50 modifiche, sostituendo alcuni dei geni con varianti mammut, che gli studi dimostrano fanno sembrare il mammut più simile a un mammut che a un elefante. Oggi, il team di Church dispone di cellule viventi che, se clonate, conterranno le istruzioni genetiche che ripristinano alcuni dei tratti del mammut. Queste non sono cellule di mammut, ma piuttosto simili a mammut.
È possibile clonare mastodontiche cellule di Church? Le tecnologie di clonazione, in particolare per gli animali domestici come pecore e mucche, sono notevolmente migliorate dal 2003, anno in cui è nata la pecora Dolly. Tuttavia, nel caso di altri tipi, viene speso molto tempo per chiarire tutti i dettagli necessari: come e quando ritirare uova, come creare una coltura ideale per lo sviluppo precoce degli embrioni, quando impiantarli con un surrogato madre. E l'ostacolo principale è lo stadio della riprogrammazione, in cui la cellula somatica dimentica come essere una cellula del suo tipo e si trasforma in una cellula del tipo che può diventare un intero animale. Questo passaggio raramente viene eseguito correttamente, così raro che il tasso di successo dei tentativi di clonazione supera appena il 20%, anche per le specie che gli scienziati clonano continuamente.
Gli elefanti non sono mai stati clonati, in parte perché non esiste un mercato di nicchia per gli elefanti clonati.
Il nostro mercato dei cloni domestico gli animali crescono. La società di biotecnologie Boyalife Genomics sta costruendo una fabbrica di clonazione di bestiame a Tianjin e afferma di farlo sarà in grado di allevare un milione di vacche wagyu clonate all'anno per soddisfare la crescente domanda di carne bovina cinese. mercato.
L'azienda di Hwang Sooam Biotech è pronta a clonare il tuo cagnolino, e in ViaGen Pets, con sede in Texas, hanno un cane, un gatto e persino un amato cavallo. Ma per qualche ragione, poche persone cercano di clonare il loro amato elefante.
Probabilmente è impossibile clonare un elefante. Gli elefanti sono animali enormi con un sistema riproduttivo corrispondentemente enorme. Ciò complica i passaggi critici nel processo di clonazione, come la raccolta di un uovo per il trasferimento nucleare. e l'introduzione di un embrione in via di sviluppo nell'utero di una madre surrogata, poiché l'imene negli elefanti è tra gravidanze si rigenera (ha un minuscolo foro in cui entra lo sperma maschile, ma per un embrione di elefante questo è un ostacolo significativo e probabilmente insormontabile). Anche gli elefanti indiani sono una specie in via di estinzione, il che significa che se questa tecnologia non è ancora al di là delle capacità della scienza, sarebbe meglio applicarla all'allevamento di elefanti.
Anche se la clonazione degli elefanti diventa tecnicamente (ed eticamente) fattibile, non è del tutto chiaro se una madre elefante possa dare alla luce un cucciolo di mammut.
Cinque milioni di anni sono un lungo periodo evolutivo e un milione di differenze tra il DNA è molto. In sostanza, la differenza evolutiva tra mammut ed elefanti indiani è più o meno la stessa che tra umani e scimpanzé. È difficile immaginare una madre scimpanzé che porta in grembo un bambino umano (e viceversa).
È successo che madri surrogate abbiano prodotto con successo cuccioli di una specie diversa, quindi la distanza evolutiva potrebbe non essere un verdetto. I cani domestici hanno dato alla luce cuccioli di lupo clonati, domestici gatti - cuccioli di gatto delle steppe sani e una mucca domestica ha dato alla luce un cucciolo di gaur clonato sano.
Questi esperimenti hanno dimostrato ciò che gli scienziati sospettavano fin dall'inizio: maggiore è la relazione tra due specie, coinvolti nella clonazione interspecie, minore è la probabilità di successo in ogni fase del processo clonazione. Ad oggi, i parenti più lontani coinvolti in un riuscito esperimento di clonazione interspecie lo sono cammelli a una e due gobbe (dromedari e battriani), i cui percorsi evolutivi divergevano circa quattro milioni di anni fa.
Nonostante un periodo evolutivo così lungo, nel 2017 un dromedario domestico ha dato alla luce un cammello a doppia gobba clonato. Questo è molto promettente sia per i cammelli battriani (sono quasi i primi nell'elenco dei grandi mammiferi in via di estinzione), sia per la conservazione. natura nel suo insieme, perché questo stesso evento sottolinea quanto siano avanzate le tecnologie avanzate di clonazione e come la gamma di specie che possono essere salvate da tale metodi.
Nel 2003, una femmina di stambecco iberico è nata tre anni dopo l'estinzione della sua specie. Quattro anni prima, un gruppo guidato da Alberto Fernandez-Arias, oggi a capo del Ministero della caccia, pesca e zone umide dell'autonomia spagnola di Aragona, raccolse le cellule di Celia, l'ultimo individuo dello stambecco dei Pirenei, e le sottopose immediato congelamentoper non danneggiare il DNA. Quindi Fernandez-Arias ei suoi colleghi hanno trascorso diversi anni a sviluppare una strategia per la rinascita della capra di montagna. Hanno provato a prendere le uova per clonare le cellule di Celia da altre capre di montagna selvatiche, ma gli animali selvatici non sono abituati alle persone e sono bravi a scappare, quindi sperimentare fallito.
Fortunatamente, era più facile raccogliere le uova dalle capre domestiche. Invece del DNA di una capra domestica, gli scienziati hanno introdotto nelle uova il DNA delle cellule somatiche congelate di Celia, dopodiché 57 uova trasformate sono state impiantate in madri surrogate. Queste cellule erano ibridi di una capra domestica e di uno stambecco dei Pirenei. Sette embrioni innestati e una femmina è nata viva. Purtroppo, la femmina clonata aveva un'anomalia polmonare congenita, probabilmente causata dalla complessità del processo di clonazione, ed è morta in pochi minuti. I tentativi di far rivivere lo stambecco iberico dalle cellule di Celia sono stati sospesi, ma le cellule sono ancora conservate congelate.
È probabile che un giorno gli scienziati saranno in grado di ricodificare il genoma dell'elefante nel genoma del mammut e clonarlo una gabbia piantandola con sua madre elefante, tuttavia, il processo stesso può impedire la rinascita di un mammut sviluppo.
Un mammut clonato nato da una madre elefante (o l'utero artificiale preferito da George Church come soluzione al problema della clonazione degli elefanti) sembrerà probabilmente un mammut.
Quasi tutti noi tra i nostri conoscenti abbiamo gemelli identici, quindi immaginiamo quanto il DNA influisca sull'aspetto. Ma i nostri amici gemelli non sono intercambiabili. Hanno esperienze di vita diverse, fattori di stress diversi, diete diverse e ambienti diversi... insomma, sono persone completamente diverse. Ci sarà un mammut che ha attraversato il percorso dell'elefante dello sviluppo intrauterino, allevato da elefanti, nutrito con cibo per elefanti e in possesso di microflora di elefanti intestini, comportati come un mammut - o è ancora come un elefante?
Non importa, ovviamente, se il nostro obiettivo finale è quello di creare un elefante con alcuni tratti giganteschi, che è probabilmente quello che vogliamo. Ma se vogliamo creare un mammut, dobbiamo anche ricreare l'intero habitat del mammut, dal concepimento alla morte. E anche questo ambiente, ahimè, si è estinto.
Il libro "The Life We Created" sfata anche i miti sull'ingegneria genetica. Beth Shapiro parla di come questa tendenza influisca sulla produzione di bestiame e aiuti a proteggere le specie in via di estinzione dall'estinzione.
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