Борьба с вымиранием: возвращение к жизни вымерших видов
Де-вымирание, также известное как возрождение видов или биология воскрешения, - это процесс воссоздания вымерших видов. Идея уничтожения существует уже некоторое время и даже привлекла внимание всего мира благодаря научно-фантастическим фильмам, таким как "Парк юрского периода". Возвращение таких животных вызывает одновременно волнение и ужас. Однако в реальной жизни борьба с вымиранием является невероятно сложной задачей, и остается неясным, можно ли восстановить ДНК динозавров. Современные технологии позволяют использовать образцы ДНК возрастом всего 1 миллион лет. Теоретически ученые могут вернуть неандертальца, но не трицератопса, поскольку они в последний раз бродили по поверхности земли 65 миллионов лет назад. Подходы к борьбе с вымиранием включают клонирование, обратное размножение и редактирование генома. К видам, которые рассматривались на предмет исчезновения, относятся шерстистый мамонт, пиренейский горный козел, зубр, тилацин, квагга и перелетный голубь.
Клонирование
Клонирование - это термин, используемый для обозначения переноса ядер соматических клеток, метода, который используется для создания генетической копии организма. Это один из наиболее распространенных методов, предлагаемых для восстановления вымерших видов. Перенос ядра соматической клетки (SCNT) представляет собой многоступенчатую процедуру. Соматические клетки сначала собирают и культивируют in vitro, прежде чем из культивируемых клеток извлекают ядра. Яйцеклетки одновременно собирают у вида, который тесно связан с целевым животным. Затем энуклеированную яйцеклетку сливают с извлеченным ядром из соматической клетки. После деления клетки эмбрион затем имплантируется суррогатной матери-хозяину, которая позже дает жизнь генетической копии животного. Овечка Долли, родившаяся в середине 1990-х годов, является, пожалуй, самым известным примером клонированного животного. Клонирование является привлекательным подходом к борьбе с вымиранием, поскольку в результате получается организм, идентичный на уровне ядерного генома донору соматической клетки. Однако для клонирования необходимы неповрежденные живые клетки. К сожалению, большинство вымерших видов не имеют неповрежденных живых клеток. Это ограничение означает, что только недавно вымершие виды могут быть уничтожены путем клонирования из культивированных и замороженных клеток, которые были собраны перед смертью. Попытки клонирования вымерших видов уже предпринимались ранее и имели значительный успех. В 2003 году клонированный букардо, вымерший подвид иберийского козерога, родился у суррогатной матери через девять лет после смерти последней особи. Несколькими годами ранее французским, испанским и бельгийским ученым удалось получить образец кожи последнего представителя этого подвида, самки по имени Селия, из которой клетки были выращены, а затем заморожены. Большинство реконструированных эмбрионов не смогли развиться до срока. В результате этого процесса родился один букардо, но, к сожалению, он умер после рождения из-за деформации легких.
Обратное размножение
Обратное разведение - это использование селективного разведения для улучшения определенных наследственных признаков в существующих популяциях живых организмов. Этот метод направлен на то, чтобы сконцентрировать желаемые наследственные черты, которые сохраняются в популяции, в одном индивидууме. Брачные пары отбираются, если они демонстрируют желаемое поведенческое или морфологическое качество. Постепенное обратное разведение в конечном итоге приводит к возрождению признаков, которые ранее были утрачены или ослаблены с течением времени. Однако этот метод имеет несколько ограничений в качестве подхода к уничтожению. Например, метод требуется, чтобы целевые наследственные черты сохранялись у живых видов. Обратное скрещивание также может привести к высокому уровню инбридинга или созданию нежелательных комбинаций аллелей, что может привести к общему снижению пригодности популяции. Обратное разведение в прошлом использовалось для того, чтобы попытаться вернуть зубра, вымерший вид, который связан с современным домашним скотом. Эксперты полагают, что у этого вида были обращенные вперед рога, агрессивный темперамент, а также он был крупнее современной коровы. Сегодня эти черты можно обнаружить у различных пород крупного рогатого скота. Первая попытка уничтожения зубра началась в 1920-х годах. Лутц и Хайнц Хек, оба директора немецкого зоопарка, начали проект обратного разведения, который привел к созданию крупного рогатого скота породы Хек. Крупный рогатый скот имел примитивный вид и был более агрессивным. Однако они не считались успешно выведенными обратно. Эксперты отмечают, что им не хватало отличительных морфологических черт зубра. Сегодня ученые пытаются вернуть зубра, используя генетику, чтобы направлять процесс, чтобы обеспечить более высокий процент успеха.
Генная инженерия
Генная инженерия использует преимущества достижений, достигнутых в области редактирования генома и ДНК-технологий. Достижения в области секвенирования ДНК и древних технологий извлечения ДНК все чаще делают возможным восстановление полных последовательностей генома вымерших видов. С помощью такой технологии ученые могут привести геномы в соответствие с последовательностями геномов близкородственных живых видов. Различия между геномом живого родственника и вымершего животного затем редактируются с помощью геномной инженерии, в результате чего получаются живые клетки с вымершими генами. Затем живые клетки можно использовать для клонирования. У видов, которые вымерли в течение длительного времени, реконструкция последовательности генома может быть восстановлена из различных типов тканей, поскольку ДНК выживает, несмотря на все большую фрагментацию с течением времени. ДНК вымерших видов в холодных условиях распадается медленнее, чем ДНК вымерших видов в жарких условиях. Поэтому ученые в основном концентрируются на животных, погибших в арктических регионах. Самым старым образцом, подвергшимся секвенированию генома, является лошадиная кость, найденная из мерзлой почвы в Канадской Арктике, возраст которой оценивается в 700 000 лет. Этот метод позволил восстановить последовательности генома, принадлежащие образцам различных вымерших видов, включая мамонтов. Однако этот метод имеет ряд ограничений, включая трудности с извлечением ДНК из останков, найденных в жаркой и влажной среде. Геном вымерших видов и тех, у которых нет близких живых родственников, также может быть сложным для сбора.
Насколько точно происходит уничтожение?
Важно отметить, что ни один из перечисленных подходов не приводит к “воскрешению” организма, который в точности идентичен вымершему виду. Например, организмы, клонированные из замороженных клеток, собранных у вымерших видов, имеют общий ядерный геном, но также имеют митохондрии из энуклеированной яйцеклетки, которая принадлежит другому животному. Редактирование генома приводит к появлению сходных генов, ответственных за фенотип, но эти гены экспрессируются как часть другого геномного фона. Однако точное воспроизведение вымерших видов не является необходимым, когда борьба с исчезновением направлена на сохранение. Большинство проводимых в настоящее время процедур уничтожения видов направлены на создание функциональных эквивалентов вымерших видов, экологических прокси, способных занять экологическую нишу, оставленную вымершими видами.
Этика
Несколько критиков борьбы с вымиранием подняли этические вопросы в качестве причины, по которой такие проекты следует отвергать. Мотивы уничтожения были поставлены под сомнение. Возвращаем ли мы вымершие виды, потому что чувствуем себя виноватыми за то, что довели некоторые из них до вымирания? Добиваемся ли мы восстановления справедливости? В таком случае, в чьих интересах правосудие? Критики считают, что справедливость не для особей видов, которые подверглись исчезновению, потому что они могут страдать от пороков развития и дезадаптации. Таким образом, искупление действий нашего предка потенциальным причинением дальнейших страданий “воскрешенным” особям животных создает этическую дилемму.
Этология
Различные животные, включая млекопитающих и птиц, учатся поведению, наблюдая и взаимодействуя с другими представителями своего вида. Борьба с вымиранием представляет собой проблему наличия организмов, у которых нет других более старых особей того же вида, с которыми они могли бы взаимодействовать и учиться. Программы разведения кондоров в неволе в прошлом демонстрировали опасность отсутствия родителей одного и того же вида. Несмотря на то, что люди использовали кукол в качестве родителей, чтобы птицы не оставляли отпечатков на людях, птицы в неволе, однажды выпущенные в дикую природу, проявляли нездоровое любопытство к людям. Птицы также были менее общительны с другими представителями этого вида.
Экология
Реинтродукция вымерших видов, которые подверглись исчезновению, в дикую природу также может иметь непреднамеренные последствия для общей экологии, какой мы ее знаем. Например, подобные попытки воздействия на живые виды, такие как реинтродукция серого волка в Йеллоустоунский национальный парк, привели к широкомасштабным последствиям, включая сокращение популяций оленей и лосей, что привело к процветанию осин.
Экономика
Эксперты полагают, что помимо затрат, связанных с прекращением вымирания, содержание особей, которые были возвращены, также может быть очень дорогостоящим делом. Например, расходы на содержание здорового слона составляют 70 000 долларов в год. Содержание животных становится дороже по мере того, как они становятся старше. Поэтому необходимо учитывать долгосрочные затраты на содержание особей, подвергшихся уничтожению; в противном случае мы рискуем столкнуться с ситуацией, когда особей подвергнут эвтаназии, как только ажиотаж пройдет и финансирование иссякнет.
Уничтожение, метод сохранения
По словам профессора Сючунь (Синди) Тянь из Университета Коннектикута, при достаточном финансировании и политической воле может потребоваться всего десятилетие, чтобы создать зоопарки с редкими и исчезающими животными. В 2000 году планы по демонстрации клонированного гаура по кличке Ной в зоопарке Сан-Диего не были реализованы после того, как животное подхватило инфекцию и умерло через два дня. Однако зоопарку удалось содержать клонированного бантенга в течение семи лет, прежде чем он был подвергнут эвтаназии. Защитники считают, что борьба с вымиранием является следующим шагом в сохранении. Вымершие виды могут быть возвращены, чтобы заполнить экологические функции, которые остались вакантными. Эксперты считают, что такие организации, как МСОП, лучше всего подходят для регулирования борьбы с вымиранием в будущем.
