Kad 1914. gadā Sinsinati zooloģiskajā dārzā nomira ceļojošā baloža Marta, sākās skaista laikmeta beigas. Kādreiz dominējošās sugas Ziemeļamerikas austrumos, ceļojošie baloži desmitiem tūkstošu gadu apdzīvoja mežus milzīgos ganāmpulkos, kas sastāvēja no vairākiem miljardiem īpatņu, pirms izmiršanas. Milzīgais šo putnu skaits apvienojumā ar diētu, kas balstīta uz koku sēklām, padarīja viņus par vienu no nozīmīgākajiem tā laika vides inženieriem, veidojot biotopu dinamiku, uz kuru paļāvās šie meži. Šīs ekosistēmas tagad zaudē bioloģisko daudzveidību, saka Bens Novaks, Revive & Restore vadošais pētnieks.
"Kad šis putns 1914. gadā izmira, notika drūma pamodināšana rūpniecības cilvēces spēkam iznīcināt pat visbagātīgākos dabas resursus," viņš saka. Tātad Novaks, sadarbojoties ar Kalifornijas institūtu, izveido programmu Revive & Restore, lai atjaunotu un atgrieztu šīs sugas un atjaunotu to dabisko dzīvotni, izmantojot parastos baložus un CRISPR spēku.
Vai mirušo sugu var augšāmcelt?
Novaks ir daļa no nelielas iznīcināšanas inženieru grupas, samērā lielas zinātnieku grupas, kas cer gēnu inženieriju izmantot, lai aizsargātu vai atdzīvinātu ikoniskas dzīvnieku sugas, kuras iznīcinājušas cilvēku darbības.
Dažiem cilvēkiem dzēšana (vai dzēšana) ir izpirkšanas ceļš ekoloģiskā mērogā. Jā, bioloģiskā daudzveidība ir svarīga, bet kurš var teikt, ka izmirusi suga var pielāgoties un izdzīvot ekoloģiskā sistēmā, kas pastāvīgi mainās un ir mainījusies kopš tās nāves? Vai vēl svarīgāk, kas notiks, ja augšāmceltie dzīvnieki - būtībā “citplanētieši” uz Zemes - mūsu trauslajai ekosistēmai nodara vairāk ļauna nekā laba?
“Kāpēc mums vajag šīs nepatikšanas,” jautā Novaka komanda. Baložu klīstot, atbilde ir vienkārša: Nesen, gandrīz tūkstošgades laikā pēc cilvēku pazušanas, mēs beidzot sapratām viņu izšķirošo lomu Ziemeļamerikas austrumu ekosfēras veidošanā.
Šobrīd zinātnieki ir noskaidrojuši, ka klejojošie baloži parādījās pirms vairāk nekā 12 miljoniem gadu un bija izņēmuma kārtā piemēroti dzīvībai blīvās saimēs. Jaunie atklājumi apvienojumā ar meža ekoloģijas pētījumiem skaidri parāda, ka šie putni bija galvenie meža dinamikas inženieri.
Reklāmas video:
Šī centrālā loma liek domāt, ka baloži ceļojošajiem baložiem ir daudz svarīgāki ekosistēmā nekā vienkārši mēģinājumi gūt panākumus izmirušo sugu augšāmcelšanā. "Atkal klejojošais balodis atjaunos meža dinamikas atjaunošanās ciklus, kas nepieciešami desmitiem sugu, kuras šobrīd sarūk un cīnās par izdzīvošanu," saka Novaks.
Dzēšana: Melnraksti
Process ir divpakāpju: pirmkārt, izmirušās sugas jādzīvo no mirušajiem. Otrkārt, ir rūpīgi jāizvērtē sugu atkārtota ieviešana vidē.
Mums jau ir līdzīgi piemēri otrajam solim, skaidro Novaks. Sugu atkārtota ieviešana apgabalos, kur tās ir izskaustas, ir ilgtermiņa zinātne, un zinātnieki jau ir redzējuši dažus panākumus: vilki Jeloustonā, aļņi Kentuki, bebri Skotijā. Galīgais mērķis ir nosvērt riskus, ko var darīt, ja nedarām: kas notiek ar ekosistēmu, ja pārtraucam iejaukties.
Klīstošā baloža gadījumā tā atkārtota ieviešana, iespējams, būs vai nu neitrāla - tas ir, tas kļūs tikai par vēl vienu putnu mežā bez izmērāmas ietekmes - vai arī pozitīvi ietekmēs citu sugu izdzīvošanu.
Jebkurā gadījumā izredzes ir par labu Novakam.
Pirmā prasība - atdzīvināt mirušos - ir ļoti jauna zinātne. Bet, pateicoties nelielam instrumentam ar nosaukumu CRISPR, var notikt dzēšana.
Lūk, nozveja: Atšķirībā no Jurassic Park, zinātnieki nemēģina atdzīvināt dzīvnieku, pamatojoties tikai uz tā DNS.
Komanda izmanto atrašanas un aizvietošanas pieeju: sāciet ar parastu baložu, kas klīst pa pilsētas atkritumu tvertnēm, un iekļaujiet gēnus, kas raksturīgi klejojošajiem baložiem. Mēs izmantojam tuvākos radiniekus - baložus ar svītrainu asti. Selektīvi noņemot no dzīvnieka gēnus, komanda cer pēcnācējos koncentrēt tikko ieslēgtos gēnus un tādējādi ģenētiskā līmenī izdzīt "dzīvos surogātus" pasažieru baložiem.
Ar pietiekami daudzām paaudzēm mēs varam iegūt ziņkārīgas mākslīgas sugas, kuru DNS neatšķiras no izmirušajiem dzīvniekiem. Bet vai hibrīds dzīvnieks kļūs par klejojošu baložu, ir filozofisks jautājums.
Tā ir stratēģija, kuru ievēro lielākā daļa grupu, kas cenšas dzīvniekus augšāmcelt. Bet Novaka komandai bija atbilde.
Piemēram, salīdzinot ar dodo, “ir izmantojama DNS, jo muzejos un taksidermistu kolekcijās ir vairāk pildītu baložu nekā jebkurš cits putns,” saka Novaks. Pievienojiet faktam, ka mums ir pieejami svītraini baloži un izpratne par to reproduktīvajiem modeļiem, un jums ir tas, ka "augšāmcelšanās zinātne varētu iegūt visus stimulus un neatlaidību".
Izmiršana praksē
Kopš 2012. gada Novaka komanda ir guvusi lielākus panākumus nekā jebkurš cits iznīcināšanas projekts.
Pirmkārt, virknē darbu un sadarbības komanda pamazām atklāja ceļojošo baložu nozīmīgo ietekmi uz viņu ekosistēmām un atbildēja uz jau sen uzdoto jautājumu par to, kā viņu skaits tik ātri sarucis no miljardiem līdz nullei. Putni ir attīstījušies, lai pielāgotos dzīvībai lielās populācijās. Kaut arī viņi, iespējams, varētu atgūties no zemās ģenētiskās daudzveidības, cilvēku medības ir ielikušas galīgo nagu viņu zārkā.
Šie pētījumi kopā palīdz atgriezt baložu mājās. Novaks paskaidroja, ka saskaņā ar šiem rezultātiem svītrotajiem baložiem vispirms ir jānodrošina vajadzīgās mutācijas, kas viņiem liks pavairot tāpat, kā to darīja ceļojošie baloži, un viņi varēja dzīvot blīvās kopienās. Pēc tam mums putniem ir jāpielāgo pielāgojumi, kas tiem nepieciešami, lai efektīvi dzīvotu vidē ar lielu sociālā blīvuma vidi, piemēram, īpašībām, kas tos padarīs jutīgākus pret sociālām norādēm, vai ātrai pēcnācēju nobriešanai, lai viņi mazāk laika pavada, audzinot lielu skaitu bērnu.
CRISPR parādīšanās mainīja visu. Pirmo reizi Novakam un viņa komandai ir pieejams salīdzinoši vienkāršs un lēts gēnu rediģēšanas rīks, kas viņiem ļaus strādāt ar kopējā baloža DNS.
Līdz šim viņi ir izmantojuši vairākas pieejas, lai padarītu šo rīku efektīvāku. Labākais veids ir tieši rediģēt baložu spermu vai olu, jo šīs izmaiņas tiks nodotas nākamajai paaudzei. Kāda ir problēma? Zinātnieki vēl nav spējuši audzēt šīs šūnas mēģenē.
Nākamais svarīgais punkts ir DNS rediģēšanas rīka - ar nepieciešamajiem rīkiem - ieviešana embrijā. Bet arī zinātniekiem šeit radās problēmas: lai piegādātu CRISPR instrumentu komplektu, viņiem bija jāpaļaujas uz vīrusiem. Tā rezultātā iepakojums ir kļuvis pārāk liels, lai to varētu droši ievietot.
Lai apietu šos šķēršļus, Novaka komanda koncentrējās uz pilnīgi jaunas baložu līnijas izveidi, no kurām katra satur ģenētisko materiālu, lai atvieglotu DNS rediģēšanu.
CRISPR-Cas9 ir divpakāpju process, skaidro Novaks. Daļa CRISPR ir paslēpta mērķa DNS, bet Cas9 veic izgriezumu. Putniem, kas audzēti ar Cas9 katrā šūnā, būtībā ir kāds funkcionāls gēnu rediģēšanas rīks, kas ievērojami atvieglo citu būtisku komponentu piegādi.
“Nākamo trīs gadu laikā pasaule var redzēt pirmo klejojošā baloža ģenētiku, kas atdzimst dzīvos, elpojošos putnos,” saka Novaks.
Ja viss noritēs kā plānots, nākamajos divdesmit gados mēs būsim liecinieki izmirusijām sugām. Dodo putni un pūkainie mamuti arī tiks augšāmcelti. Agrāk vai vēlāk izmiršana paliks pagātne - labāk vai sliktāk.
Iļja Khel