02 октомври 2022
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Ще има ли в Австралия "Джурасик парк"?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 01 август 2022 в 00:01 23380

Това е проект за милиони долари и най-добрият шанс за завръщане на тасманийския тигър. Може ли възкресението на изчезнали видове да стане реалност? И трябва ли?

Университетът в Мелбърн наскоро получи финансиране в размер на 5 милиона долара за създаването на нова изследователска лаборатория, посветена на възстановяването на тилацина (тасманийския тигър), както и на опазването на торбестите животни.

Новата лаборатория, наречена TIGRR (Thylacine Integrated Genetic Restoration Research - Лаборатория за интегрирано генетично възстановяване на тилацина), ще бъде ръководена от професора по бионауки Андрю Паск (Andrew Pask).

В миналото, споделя Паск, "никога не бихме могли да предложим да направим нещо толкова голямо като завръщането на тасманийския тигър, просто защото нямаше да имаме финансирането или дълготрайността на финансирането, за да постигнем такава голяма цел".

"Но това благотворително дарение сега ни дава възможност наистина да се опитаме да постигнем това."

Но как ще стане това? И какви са рисковете?

Тилацинът: икона на австралийците

Тасманийският тигър е трагична алегория на опустошителното въздействие на европейското заселване в Австралия.

Филогенетично дърво, показващо връзката на тилацина с други торбести животни. Кредит: University of Melbourne.

В миналото те са били многобройни на острова, но са били изтребени, защото се смятало, че убиват овцете, които са били основен ресурс на колониалната икономика. По-късно изследванията разкриват, че тилацините изобщо не нападат овцете, но тогава вече е твърде късно. Последният известен тасманийски тигър, наречен Бенджамин, умира в зоологическата градина в Хобарт на 7 септември 1936 г.

Тилацинът е живял и на австралийския континент допреди около 3000 години. Емблематичното му изображение на райета и челюсти може да се открие на древни скални рисунки из целия континент и особено в Западна Австралия и Северната територия. Скелетни останки са открити в западната част на Нов Южен Уелс.

Въпреки че призракът му все още броди из хълмовете на Тасмания под формата на изкусителни предполагаеми наблюдения и местен фолклор, изглежда вероятно реалният тилацин да е изгубен във времето - но за колко време?

Как се създава тасманийски тигър от нулата?

Възстановяването на едно същество от небитието може да изглежда по-скоро като Джурасик парк, отколкото като истинска наука, но дали има истинска надежда да можем да видим животни като тилацина отново да бродят из дивата природа?

Съществуват общо три подхода за възстановяване на изчезнал вид: генно инженерство, клониране и обратно развъждане.

За да работи клонирането, имате нужда от запазена клетка или пълен набор от хромозоми от изчезналото животно, така че това не може да се приложи за животни като мамут и тилацин.

Обратното развъждане (Breeding back) е по същество изкуствена селекция на домашни (но не само) животни, в опит да се постигне порода животни с фенотип, който прилича на предшественика им, обикновено такъв, който е изчезнал. Такъв е случая със зубрите.

Това е само вариант, при който има жив вид, който е много подобен на изчезналия, така че отново не е подходящ.

Остава генното инженерство.

Първата стъпка в подхода на генното инженерство е да се секвенира геномът на изчезналото животно - това означава да се изработи редът на "базовите двойки", градивните елементи на неговата ДНК.

"Първото нещо, което е необходимо, е наистина добър геном от изчезналия вид", обяснява Паск. "Това е нещо като проект за изграждане на тасманийски тигър в неговата ДНК."

Всъщност тази стъпка вече е изпълнена.

"Имахме късмета да се натъкнем на запазен екземпляр", казва Паск. "Това е бебе, което е било извадено от торбичката на майка си, когато е била застреляна, като част от трофея в Тасмания, когато са унищожавали тасманийските тигри.

"И те са взели тези малки бебета от родителите и са ги пуснали в алкохол, и тези екземпляри, преседели в алкохол, всъщност са запазили ДНК много по-добре."

Бебета тасманийски тигри в етанол. Кредит: Tasmanian Musuem and Art Gallery

През 2017 г. Паск и екип от изследователи публикуват сглобен геном на тилацина.

Следващата стъпка включва идентифициране на най-близкия жив роднина на изчезналия вид.

"Не можем да създадем живот от измряла тъкан или мъртва ДНК, трябва да започнем с нещо живо", обяснява Паск. "И тогава можем да го използваме като шаблон за създаване на тилацин."

В този случай най-близкият жив роднина на тасманийския тигър се оказва торбестата мишка дебелоопашат дънарт

Въпреки тяхната уникална биология, ресурсите на торбестите животни изостават от наличните за плацентарните бозайници. Дебелоопашатият дънарт (Sminthopsis crassicaudata) е лабораторен модел на торбести животни с прости и стабилни изисквания за отглеждане и кратък репродуктивен цикъл, което го прави податлив на експериментални манипулации.

"Следващата стъпка е да сравним тези два чертежа и да открием всички места [в генома], където тилацинът се различава от дънарта", обяснява Паск. "След това влизаме в живата клетка на дънарт и започваме да редактираме всички тези промени."

Дебелоопашатият дънарт (Sminthopsis crassicaudata) е лабораторен модел на торбести животни. Кредит: Bernard DUPONT Flickr (CC BY-SA 2.0)

Предполага се, че хромозомите на торбестата мишка дънарт (на илюстрацията) са почти идентични по структура с тези на тилацина, осигурявайки идеалния шаблон за редактиране на гени.Кредит: University of Melbourne.

Този вид редактиране на гени е възможно само благодарение на революционната технология CRISPR-Cas9. CRISPR-Cas9 е адаптирана от естествена функция, която се среща в бактериите: тя ни позволява, казано на достъпен език, да "изрязваме" определени целеви сегменти от ДНК и да ги заменяме с други.

С помощта на тази технология за редактиране на гени екипът смята, че може ефективно да превърне клетката на торбеста мишка в клетка на тилацин - въпреки че някои от научните аспекти ще трябва да бъдат усъвършенствани през следващите десет години (толкова време ще продължи настоящото финансиране).

"След като веднъж се получи тази жива клетка, т.е. клетка на тасманийски тигър, остава само да се премине през стандартния процес на клониране, който се използва почти всеки ден за други бозайници, за да се превърне тази клетка в цял организъм", разказва Паск.

CT сканирания на 9 седмично бебе тилацин. Вляво, млад екземпляр от тилацинова торбичка на 9 седмици, консервиран в етанол. Отгоре, компютърна томография на млад тилацин с фалшиво оцветен мозък, бели дробове, сърце, черен дроб и хранопровод. Долна част, цифрова реконструкция на скелет на бебе тилацин. Кредит:  https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.171914 

Работата на лабораторията няма да се състои само в това да възстанови тигъра: те ще създадат "биобанка" на разнообразието в застрашените популации на торбестите животни, която след това ще може да се използва за размножаване и повторно въвеждане на застрашени или изчезнали видове.

"Ние получихме стволови клетки за нашия модел торбести видове, дебелоопашатият дънарт, от които ще бъдат разработени много от техниките, необходими за нашето възстановяване на тилацина", пишат изследователите от TIGRR.

"Като част от лабораторията TIGRR ще създадем методи, които да работят при всички торбести животни. С този инструмент можем ефективно да направим биобанка на разнообразието в "рискови" популации от торбести и да се предпазим от загубата на застрашени или изчезващи видове."

Какви са рисковете?

Разбира се, тук се повдигат няколко очевидни и тревожни въпроса. Например, ако се създава тилацин въз основа на един особено добре запазен екземпляр, как се предотвратява генетичното „тясно гърло на бутилка“ в новата популация и опасността от изчезване отново? Как да се създаде стабилна и разнообразна популация, която да се развива?

"Това, към което се стремим, е не просто да пресъздадем един екземпляр, а да създадем популация, която може да процъфтява в естествената си среда", подчертава Паск. "За да направим това, трябва да разберем какви са били различията между животните в тази популация."

Имайки предвид това, изследователският екип се надява да приложи тези техники към геномите, получени от множество екземпляри.

"След като получим този единствен план за един тилацин - какъвто успяхме да получим от този екземпляр - ще можем да секвенираме всички останали екземпляри в музеите по света", обяснява Паск. "Защото, въпреки че ДНК е разбита на много малки парченца, ние можем да я съпоставим с мястото, където трябва да се намира."

Това означава, че ако успеят да "създадат" един тилацин и да го отгледат до зряла възраст, ще могат да направят същото и за други тилацини с различни гени. Това е важно, тъй като липсата на генетично разнообразие в популацията може да създаде опасни рискове, включително болести и дефекти.

Тилацините са имали ограничено генетично разнообразие преди изчезването, както се вижда от сравнения на михондриална ДНК. Кредит: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0035433 

Друг ключов проблем е, че не знаем доколко поведението на тасманийския тигър, например ловните му способности, са придобити, а не вродени.

"Има начини, по които може да се научи това поведение", разсъждава Паск. "Може би ще го оставим заедно с тасманийски дяволи като заместници, може би ще го оставим с вълк или някое друго животно, което ловува, за да може да се научи - има начини да се преодолеят тези проблеми."

Но Паск отбелязва, че най-неотложният етичен проблем ще се появи, когато и ако популацията на тилацините бъде успешно развъдена: "Тогава хората ще се замислят дали искаме да върнем тези животни обратно в дивата природа и какво въздействие може да има това."

Това е важен въпрос. Хората имат изстрадана история на въвеждане на животни в среда, в която те не живеят в момента (напимер тръстиковата жаба). За някои хора подобно решение прилича на игра на Бог. Този вид работа, свързана с гените и връщането на същества от небитието, е дълбоко противоречива - и не всички в научната общност са ба едно мнение.


Планът на проекта TIGRR изглежда прост, но дяволът се крие в генетичните подробности. Кредит: University of Melbourne.


"За да изиграя ролята на Голдблум в този сценарий", пише екологът по опазване на околната среда от Университета на Тасмания Дейвид Хамилтън (David Hamilton) в Twitter, "аз лично съм на мнение, че трябва да дадем приоритет на опазването на екосистемите, които имаме в момента в Тасмания - много [от] видовете се борят за оцеляване и не можем да имаме представа какви биха били въздействията от връщането на един върховен хищник в микса."

Но Паск посочва, че именно премахването на тигрите от острова е застрашило екосистемата, а не обратното.

"Това е съвсем скорошно събитие на измиране и е изцяло предизвикано от човека", посочва той. "Така че, ако успеем да пресъздадем [тилацина], бихме могли да го върнем обратно в естественото му местообитание и той би трябвало да може да заеме отново същата позиция в хранителната верига там."

Изчезването на тасманийския тигър, казва Паск, е лишило острова от единствения му върховен хищник.

"Торбестите бозайници са наистина странни, тъй като нямаме никакви примери за върховни хищници при торбестите бозайници, освен тасманийския тигър", отбелязва Паск. "А те са наистина важни животни за стабилизиране на екосистемата под тях."

Според Паск загубата на върховен хищник може да доведе до различни видове хаос в популациите на жертвите в дадена екосистема.

"Чудесен пример за това е заболяването на тасманийския дявол "лицев тумор", разказва Паск. Заболяването, описано за първи път през 1996 г., е унищожило около 50 % от популацията на тасманийския дявол.

"Но ако там имаше тасманийски тигър, който изяжда болните и слабите животни в популацията и така отстранява болните животни, ще предотврати разпространението на болестта", обяснява Паск. "Така че това е чудесен пример за това, че ако тигърът все още си беше на мястото, вероятно нямаше да видим как тази болест се разпространява в цялата популация."

Торбест тилацин (вляво) и плацентарен куче (динго; вдясно), показващи изключителна конвергенция във формата на тялото, въпреки последното споделяне на общ прародител преди 160 милиона години. Кредит: https://www.nature.com/articles/s41559-017-0417-y 

Майк Арчър (Mike Archer), професор по науки за живота в UNSW Сидни, е друг виден защитник на идеята за премахване на изчезването. Той е пионер в ранната работа по проучване на възможността за клониране на тасманийски тигри, като работи със запазена ДНК в Австралийския музей, на който е директор от 1999 до 2004 г. 

Арчър смята, заедно с Паск, че възстановяването на върховния хищник в екосистемата ще донесе повече полза, отколкото вреда.

Именно премахването на тигрите от острова е застрашило екосистемата, а не обратното.

Арчър прави паралел със северноамериканския опит в националния парк Йелоустоун: вълците са изчезнали от парка около 20-те години на миналия век благодарение на борбата с хищниците.

"Когато вълците бяха премахнати от Йелоустоун, екосистемата започна да се срива", разказва той. "Броят на лосовете излиза извън контрол, те започват да преяждат с растителност, реките започват да ерозират, защото растителността вече не стабилизира бреговете.

"Когато бяха върнати [вълците], екосистемата отново се стабилизира и се върна към нормалното си състояние."

Убит тилацин, 1869 г. Кредит: Wikimedia Commons

Така и от гледна точка на Арчър, и от гледна точка на Паск, тази работа е по-скоро за поправяне на грешките от миналото, отколкото за игра на Бог.

"Когато ги изтрихме от лицето на Земята, създадохме този огромен дисбаланс в Тасмания и ако разполагаме с технологията да ги върнем обратно, мисля, че го дължим на този вид и на всичко останало в Тасмания", подчертава Паск.

"Ние си играхме на Бог, когато неправомерно изтребихме тилацина, тогава хората извършиха ужасно непростимо нещо. Иска ми се да мисля, че сега... можем да поправим щетите, които сме нанесли", отбелязва Арчър.

Кредит: Tasmanian Musuem and Art Gallery

Има ли смисъл връщането на тилацините?

Еколозите казват, че е силите трябва да са насочени повече за опазването на застрашените видове, отколкото да се връща някой вече изчезнал вид.

"Много, много по-лесно е да се грижиш за застрашен вид и да намалиш рисковете от изчезване на този вид, отколкото да се опитваш да върнеш нещо, след като е изчезнало", отговаря Арчър.

"Така че, от гледна точка на икономиката, енергията, финансите и т.н., би било много по-добре да се погрижим за видовете, преди да са изчезнали."

Според Арчър е необходимо да се направи възможно най-много, за да се обърнат опустошителните последици от предизвиканите от човека събития на изчезване на видове - както преди, така и след тяхното настъпване.

"Когато преминем отвъд откровено лековатите аргументи за това, че си играем на Бог, всеки човек по света има неоспорима отговорност да спре огромния темп на изчезване на животните в света."

Оцветена версия на видеото от 1933 г., показващо Бенджамин, последният тилацин в света.

А това, казва той, включва използването на всички инструменти в нашия арсенал.

"Ако изхождаме само от предположението, че можем да опазим дивата природа от другата страна на оградата, и се опитваме да спрем хората да се разхождат в тази зона, няма да свършим много добра работа в областта на опазването.

"Но ако използваме всички тези допълнителни стратегии, включително възстановяване на изчезнали видове, включително транслокация, включително дори синтетична биология, тогава е по-вероятно да сме много по-ефективни в опазването на ценното биоразнообразие, глобалния геном, който е в основата на собственото ни оцеляване."

Справка:

Peel E, Frankenberg S, Hogg CJ, Pask A, Belov K. Annotation of immune genes in the extinct thylacine (Thylacinus cynocephalus). Immunogenetics 2021; 73:263-275.

Feigin, C.Y., Newton, A.H., Doronina, L. et al. Genome of the Tasmanian tiger provides insights into the evolution and demography of an extinct marsupial carnivore. Nat Ecol Evol 2, 182–192 (2018). https://doi.org/10.1038/s41559-017-0417-y

Източник:

Will Australia play host to Jurassic Park?
Amalyah Hart, COSMOS magazine

THE 9 STEPS TO DE-EXTINCTING AUSTRALIA’S THYLACINE, Professor Andrew Pask, University of Melbourne

Research, The TIGRR Lab


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Биология
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.