Kada je putnički golub Martha umro u zoološkom vrtu Cincinnati 1914. godine, započeo je kraj lijepe ere. Nekada dominantne vrste u istočnoj Sjevernoj Americi, putovni golubovi nastanjivali su šume u ogromnim jatima do nekoliko milijardi jedinki desetinama tisuća godina prije nego što su izumrli. Velik broj ovih ptica, u kombinaciji s prehranom koja se temelji na sjemenu drveća, učinio ih je jednim od najvažnijih inženjera zaštite okoliša dana, oblikujući dinamiku staništa na koju se oslanjaju ove šume. Ti ekosustavi sada gube bioraznolikost, kaže Ben Novak, vodeći istraživač u kompaniji Revive & Restore.
"Kad je ova ptica 1914. izumrla, došlo je do mračnog buđenja moći industrijskog čovječanstva da uništi i najbrojnije prirodne resurse", kaže on. Tako Novak, u suradnji s Kalifornijskim institutom, kreira Revive & Restore, program za obnavljanje i vraćanje tih vrsta i ponovno naseljavanje njihovih prirodnih staništa, koristeći zajedničke golubove i snagu CRISPR-a.
Može li se umrla vrsta uskrsnuti?
Novak je dio male skupine inženjera za uklanjanje izumiranja, relativno velike skupine znanstvenika koji se nadaju da će upotrijebiti genetski inženjering za zaštitu ili oživljavanje ikoničnih životinjskih vrsta koje su uništene ljudskim aktivnostima.
Za neke je deinstinkcija (ili de-izumiranje) putovanje iskupljenja na ekološkoj razini. Da, biološka raznolikost je važna, ali tko može reći da se izumrla vrsta može prilagoditi i opstati u ekološkom sustavu koji se stalno mijenja i koji se mijenjao od njegove smrti? Ili, što je još važnije, što ako uskrsnute životinje - u osnovi "vanzemaljci" na Zemlji - nanose više štete nego koristi našem krhkom ekosustavu?
"Zašto su nam potrebne ove nevolje", pita Novakov tim. U slučaju lutanja golubova, odgovor je jednostavan: nedavno, gotovo tisućljeće nakon nestanka ljudi, konačno smo shvatili ključnu ulogu koju su igrali u oblikovanju istočne sjeverne američke ekosfere.
Trenutno su znanstvenici otkrili da su se lutajući golubovi pojavili prije više od 12 milijuna godina i bili su izuzetno prilagođeni za život u gustim jatima. Nova otkrića, u kombinaciji s proučavanjima šumske ekologije, jasno pokazuju da su ove ptice ključne inženjeri šumske dinamike.
Promotivni video:
Ova središnja uloga upućuje na to da su putni golubovi daleko važniji za ekosustav od naprosto pokušaja uspijevanja u oživljavanju izumrlih vrsta. "Povratak lutajućeg goluba obnovit će regenerativne cikluse šumske dinamike koje su potrebne desecima vrsta koje se trenutno smanjuju i bore za opstanak", kaže Novak.
Istrebljenje: Nacrti
Postupak je dvostepen: prvo, izumrle vrste moraju biti uskrsnute iz mrtvih. Drugo, ponovno unošenje vrste u okoliš mora se pažljivo procijeniti.
Slične primjere već imamo za drugi korak, objašnjava Novak. Ponovno uvođenje vrsta u područja gdje su iskorijenjene je dugoročna znanost, a znanstvenici su već postigli određeni uspjeh: vukovi u Yellowstoneu, losi u Kentuckyju, dabri u Škotskoj. Krajnji je cilj odmjeriti rizike zbog toga što radimo ili ne činimo: što se događa s ekosustavom ako se prestanemo miješati.
U slučaju goluba koji luta, njegovo ponovno uvođenje vjerojatno će biti ili neutralno - to jest, postat će samo još jedna ptica u šumi bez mjerljivog utjecaja - ili pozitivna za opstanak drugih vrsta.
U svakom slučaju, izgledi su u korist Novaka.
Prvi uvjet - oživljavanje mrtvih - vrlo je nova znanost. Ali zahvaljujući maloj alatici koja se zove CRISPR, može doći do uklanjanja izumiranja.
Evo uhvata: Za razliku od Jurassic Parka, znanstvenici ne pokušavaju animirati životinju samo na temelju njegove DNK.
Tim koristi pristup pronalaženja i zamjene: započnite s običnim golubom koji se šeta po gradskim kantama za smeće i uključite gene koji su tipični za lutajuće golubove. Koristimo najbliže rodbine - golubove s prugastim repom. Selektivnim ekstrahiranjem gena iz životinje, tim se nada da će koncentrirati novo ugrađene gene u potomstvo i na taj način poticati "žive surogat" putničkim golubima na genetskoj razini.
S dovoljno generacija, možemo dobiti znatiželjne umjetne vrste s DNK koja se ne može razlikovati od izumrlih životinja. No hoće li hibridna životinja postati lutajući golub je filozofsko pitanje.
Ovo je strategija koju slijedi većina grupa koje pokušavaju uskrsnuti životinje. No, Novakov tim imao je odgovor.
U usporedbi s dodoom, na primjer, "postoji upotrebljiva DNK jer u muzejima i zbirkama taksidermista ima punjenih golubova nego bilo koja druga ptica", kaže Novak. Dodajte na činjenicu da imamo pristup prugastim golubima i razumijevanju njihovih reproduktivnih obrazaca, a vi tvrdite da bi "znanost o uskrsnuću mogla dobiti sve podražaje i ustrajnost".
Istrebljenje u praksi
Od 2012. godine, Novakov tim sigurno je postigao veći uspjeh od bilo kojeg drugog projekta uklanjanja izumiranja.
Prvo, tim je u nizu radova i suradnji postupno otkrio važan utjecaj putujućih golubova na njihov ekosustav i odgovorio na dugogodišnje pitanje o tome kako se njihov broj tako brzo smanjio s milijardi na nulu. Ptice su se razvile kako bi se prilagodile životu u velikoj populaciji. Iako su se vjerojatno mogli oporaviti od niske genetske raznolikosti, ljudski lov stavio je posljednji ekser u njihov lijes.
Zajedno, ove studije pomažu da se golub vrati kući. Novak je objasnio da prema tim rezultatima prvo moramo pružiti prugaste golubove potrebnim mutacijama koje će ih natjerati da se razmnožavaju na isti način kao što su to radili putnički golubovi i oni bi mogli živjeti u gustim zajednicama. Zatim moramo pticama pružiti prilagodbe koje su im potrebne da bi mogle djelotvorno živjeti u okruženjima visoke gustoće, poput osobina koje će im omogućiti da budu osjetljivije na socijalne znakove ili brzo sazrijevanje potomstva kako bi manje vremena odgajali odgajajući veliki broj djece.
Pojava CRISPR-a promijenila je sve. Po prvi put Novak i njegov tim imaju pristup relativno jednostavnom i jeftinom alatu za uređivanje gena koji će im omogućiti rad s DNK običnog goluba.
Do sada su uzeli nekoliko pristupa kako bi alat bio učinkovitiji. Najbolji način je izravno uređivanje sperme goluba ili jajeta, jer će se te promjene prenijeti na sljedeće generacije. U čemu je problem? Znanstvenici još nisu uspjeli uzgajati ove stanice u epruveti.
Sljedeća je važna točka uvođenje alata za uređivanje DNK - s potrebnim alatima - u embrij. Ali i znanstvenici su ovdje naišli na probleme: morali su se osloniti na viruse da bi predali CRISPR alat. Kao rezultat toga, ambalaža je postala prevelika da bi se mogla sigurno umetati.
Kako bi zaobišao ove prepreke, Novakov se tim fokusirao na stvaranje potpuno nove linije golubova, od kojih svaki sadrži genetski materijal kako bi olakšao uređivanje DNK.
CRISPR-Cas9 proces je u dva koraka, objašnjava Novak. Dio CRISPR-a skriven je u ciljanoj DNK, dok Cas9 radi posjekotinu. Ptice uzgajane s Cas9 u svakoj stanici u osnovi imaju neko funkcionalno sredstvo za uređivanje gena u svojim tijelima, što olakšava isporuku ostalih bitnih komponenti.
"U sljedeće tri godine svijet će možda vidjeti prvu genetiku lutajućeg goluba preporođenog u živih ptica koje dišu", kaže Novak.
Ako sve bude išlo po planu, svjedočit ćemo oživljavanju izumrlih vrsta u sljedećih dvadeset godina. Oživjet će se i Dodo ptice i vunasti mamuti. Prije ili kasnije, izumiranje će ostati stvar prošlosti - na bolje ili gore.
Ilya Khel