Hvordan gjenopplive en utdødd ull mammut

Alle i disse dager ser ut til å snakke om de-utryddelse—Et foreslått vitenskapelig program for å "avle" arter som har blitt utdødd i hundrevis eller tusenvis av år — men det er overraskende lite informasjon om hva som egentlig er involvert i denne Frankenstein-aktige bestrebelse. Av-utryddelse er mer en ambisjon enn en realitet - avhengig av tempoet i vitenskapelig fremgang, kan en fullstendig utdødd art gjenfødes på fem år, 50 år eller aldri.

En av de mest sannsynlige kandidatene for utryddelse, the ullmamma, forsvant av jordens overflate for rundt 10.000 år siden, og har etterlatt seg mange fossile prøver.

I løpet av de siste årene har industrialiserte nasjoner øremerket en imponerende sum penger til miljøinitiativer, og frivillige organisasjoner har også penger til rådighet. Men det beste utsiktene for et team av forskere som ønsker å utrydde den ullmammaen, ville være å skaffe finansiering fra et myndighetsorgan, go-to kilde for forskningsprosjekter på universitetsnivå (store støttespillere i USA inkluderer National Science Foundation og National Institutes of Helse). Så vanskelig som å få et tilskudd kan være, er det enda mer en utfordring for forskrifter om utryddelse, som må rettferdiggjøre at de gjenoppstår utdødde arter når det kan hevdes at en bedre bruk for pengene ville være å forhindre at truede arter forsvinner i den første plass. (Prosjektet kan tenkes å bli finansiert av en eksentrisk milliardær, men det skjer oftere i filmene enn i det virkelige liv.)

instagram viewer

Dette er den delen av utryddelsesprosessen som alle liker best: valg av kandidatart. Noen dyr er "sexigere" enn andre (som ikke ønsker å gjenopplive dodofuglen eller den sabeltandede tigeren, heller enn den mindre overskrift-verdige Karibisk munkesæl eller en elfenbensnettet spett?), Men mange av disse artene vil bli ekskludert av ufleksible vitenskapelige begrensninger, som nærmere beskrevet senere i denne listen. Som en generell regel foretrekker forskere enten å "begynne i det små" (med det nylig utdøde Pyrenean steinbunnfor eksempel, eller den bittesmå og formbare magesekkende frosken), eller sving etter gjerdene ved å kunngjøre planer om å utrydde den Tasmaniske tigeren eller elefantfuglen. Den ullmammaen er en god kompromiskandidat: den er enorm, har utmerket navn anerkjennelse og kan ikke umiddelbart utelukkes av vitenskapelige hensyn. Videre!

Vitenskapen er ennå ikke - og vil sannsynligvis aldri være det - der et genmanipulert foster kan inkuberes fullstendig i et prøverør eller andre kunstige omgivelser. Tidlig i utryddelsesprosessen må en zygote eller stamcelle implanteres i en levende livmor, hvor den kan bæres til termin og fødes av en surrogatmor. Når det gjelder den ullrike mammuten, ville den afrikanske elefanten være den perfekte kandidaten: disse to pachydermene er omtrent like store og deler allerede størstedelen av genetisk materiale. Dette er forresten en grunn til dodo fugl ville ikke være en god kandidat for utryddelse; denne fluffballen på 50 pund utviklet seg fra duer som tok veien til den indiske havøyen Mauritius tusenvis for år siden, og det er ikke noen 50-kilos pårør som er i live i dag som vil være i stand til å kleke en dodo egg!

Den puslete av utryddelsesprosessen starter her. For å ha noe håp om genteknologi eller kloning av en utdødd art, forskere trenger å utvinne store mengder intakt genetisk materiale - og det eneste stedet å finne store mengder intakt genetisk materiale er i bløtvev, ikke i bein. Dette er grunnen til at de fleste utryddelsesinitiativer fokuserer på dyr som har blitt utryddet de siste hundre år, siden det er mulig å få tak i segmenter av DNA fra håret, huden og fjærene til det bevarte museet prøver. Når det gjelder den ullmammaen, gir omstendighetene til denne pachydermenes død håp for livssynet: dusinvis av ullent mammuter er funnet innkapslet i sibirsk permafrost, en 10.000-års dyp fryse som hjelper til å bevare bløtvev og genetisk materiale.

DNA, den genetiske blåkopien av alt liv, er et overraskende delikat molekyl som begynner å nedbrytes umiddelbart etter en organisasjons død. Av denne grunn vil det være overordentlig usannsynlig (verging umulig) for forskere å gjenvinne et fullstendig intakt ulendt mammut genom bestående av millioner basepar; snarere vil de måtte ta til takke med tilfeldige strekninger med intakt DNA, som kanskje eller ikke kan inneholde fungerende gener. Den gode nyheten er at DNA-utvinning og replikeringsteknologi forbedrer seg eksponentiell, og kunnskap om hvordan gener konstrueres forbedrer seg også kontinuerlig - så det kan være mulig å "fylle ut hullene" i et hardt skadet ullmammet gen og gjenopprette det til funksjonalitet. Det er ikke helt det samme som å ha en komplett Mammuthus primigenius genom i hånden, men det er det beste alternativet som er tilgjengelig.

Ok, ting begynner å bli tøft nå. Siden det praktisk talt ikke er noen sjanse for å gjenvinne intakt, ulendt mammut DNA, vil forskere ikke ha noe annet valg enn å gjøre det konstruere et hybridgenom, mest sannsynlig ved å kombinere spesifikke ull mammutgener med genene til en levende elefant. (Antagelig, ved å sammenligne genomet til en afrikansk elefant med genene som er utvunnet fra ull-mammutprøver, kan forskere identifisere den genetiske sekvenser som koder for "mammothness" og setter dem inn på passende steder.) Hvis dette høres ut som en strekning, er det en annen, mindre kontroversiell rute til av-utryddelse, om enn en som ikke ville fungere for den ullen mammuten: identifiser de primitive genene i en eksisterende populasjon av husdyr, og avle disse skapningene tilbake til noe som tilnærmer seg de ville forfedrene (et program som nå implementeres på storfe, i et forsøk på å gjenoppstå urokse).

Husker du sauen Dolly? Tilbake i 1996 var hun det første dyret noensinne som ble klonet fra en genmanipulert celle (og for å vise hvor involvert denne prosessen er, Dolly teknisk sett hadde tre mødre: sauene som ga egget, sauen som ga DNA, og sauene som faktisk bar implantert foster til termin). Når av-utryddelsesprosjektet fortsetter, blir det hybrid ullmammet genomet skapt i trinn 6 implantert i en elefantcelle (enten en somatisk celle, f.eks. spesialisert hud- eller indre organcelle, eller en mindre differensiert stamcelle), og etter at den har delt seg noen ganger blir zygoten implantert i en hunn vert. Denne siste delen er lettere sagt enn gjort: et dyrs immunsystem er utsøkt følsomt for hva det har sanser som "fremmede" organismer, og sofistikerte teknikker vil være nødvendig for å forhindre en øyeblikkelig spontanabort. En idé: heve en kvinnelig elefant som er blitt genetisk konstruert for å være mer tolerant mot implantasjon!

Det er lys - bokstavelig talt - i enden av tunnelen. La oss si at en afrikansk elefantkvinne har båret det genetisk konstruerte ull mammutfosteret sitt til termin, og en ragget, lysøyet baby leveres med suksess, og genererer overskrifter over hele verden. Hva skjer nå? Sannheten er at ingen har noen anelse: Den afrikanske elefantmoren kan binde seg til barnet som om det var henne eier, eller hun kan like gjerne ta en sniff, innse at babyen hennes er "annerledes", og forlate den da og der. I sistnevnte tilfelle vil det være opp til utryddelsesforskerne å heve den ullmammaen - men siden så godt som ingenting er kjent om hvordan baby mammuter ble oppvokst og sosialisert, kan barnet kanskje ikke gjøre det blomstre. Ideelt sett ville forskere sørge for at fire eller fem baby-mammuter skal fødes omtrent på samme tid, og denne nye generasjonen veldig gamle elefanter ville binde seg imellom og danne et fellesskap (og hvis det slår deg som både et veldig dyrt og et veldig tvilsomt utsikter, er du ikke alene).

La oss anta det beste tilfellet, at flere ullmammaer babyer er blitt brakt til orde fra flere surrogatmødre, noe som resulterer i en begynnende flokk på fem eller seks individer (av begge kjønn). Man ser for seg at disse unge mammutene ville tilbringe sine formative måneder eller år i en passende innhegning, under nøye overvåking av forskere, men på et tidspunkt vil utryddelsesprogrammet bli tatt til sin logiske konklusjon og mammutene vil bli løslatt inn i vill. Hvor? Siden ullmammaer blomstrer i tøffe omgivelser, kan øst-Russland eller de nordlige slettene i USA være egnede kandidater (skjønt man lurer på hvordan en typisk Minnesota-bonde vil reagere når en bortkommen mammut smuldrer på seg traktor). Og husk at ullmammaer, som moderne elefanter, trenger mye plass: hvis målet er å avlive art, er det ikke noe poeng i å begrense flokken til 100 dekar beite og ikke la medlemmene det rase.

Selv på dette tidspunktet kan historien gjenta seg, og omstendighetene som førte til utryddelse av den ullmammaen for 10.000 år siden, kunne utilsiktet dupliseres av velmenende forskere. Vil det være nok mat til at den ullmamma flokken kan spise? Vil mammutene være beskyttet mot depredasjoner av menneskelige jegere, som sannsynligvis vil tømme selv de mest straffende forskriftene for sjansen til å selge en 6-fots brosme på det svarte markedet? Hvilken innvirkning vil mammutene ha på floraen og faunaen i det nye økosystemet - vil de avvikle med å utdrive andre, mindre planteetere? Vil de bukke under for parasitter og sykdommer som ikke eksisterte i løpet av pleistocen epoken? Vil de trives over noens forventninger, og føre til oppfordringer til avlivning av mammutflokken og et moratorium for fremtidig utryddelsesinnsats? Forskere vet ikke; vet en vet. Og det er det som gjør utryddelse til et så spennende og skremmende forslag.