Ko je leta 1914 v živalskem vrtu v Cincinnatiju umrl golobar Martha, se je začelo konec lepe dobe. Nekoč prevladujoča vrsta v vzhodni Severni Ameriki so potujoči golobi naselili gozdove v ogromnih jatah do nekaj milijard posameznikov več deset tisoč let, preden so izumrli. Velike številke teh ptic so v kombinaciji z njihovo prehrano na semenih dreves postale eden najpomembnejših okoljskih inženirjev današnjega dne in oblikovale dinamiko habitatov, na katero so se oprli ti gozdovi. Ti ekosistemi zdaj izgubljajo biotsko raznovrstnost, pravi Ben Novak, vodilni raziskovalec pri reviji Revive & Restore.
"Ko je ta ptica leta 1914 izumrla, se je močno prebudila moč industrijskega človeštva, da bi uničila tudi najbolj bogate naravne vire," pravi. Tako Novak v sodelovanju s kalifornijskim inštitutom ustvarja program Revive & Restore, ki je namenjen obnovi in ponovnem pridobivanju teh vrst ter ponovni naselitvi njihovih naravnih habitatov z uporabo navadnih golobov in moči CRISPR.
Ali je mogoče oživeti umrla vrsta?
Novak je del majhne skupine inženirjev za odstranjevanje, relativno veliko skupino znanstvenikov, ki upajo, da bodo uporabili gensko inženirstvo za zaščito ali oživitev ikoničnih živalskih vrst, ki jih je uničila človekova dejavnost.
Za nekatere je odstranjevanje (ali iztrebljanje) pot odkupa v ekološkem merilu. Da, biotska raznovrstnost je pomembna, toda kdo lahko reče, da se lahko izumrla vrsta prilagodi in preživi v ekološkem sistemu, ki se nenehno spreminja in se spreminja od njegove smrti? Ali še pomembneje, kaj, če vstale živali - v bistvu "vesoljci" na Zemlji - našemu krhkemu ekosistemu naredijo več škode kot koristi?
"Zakaj potrebujemo te težave," se sprašuje Novakova ekipa. V primeru potujočih golobov je odgovor preprost: pred kratkim, skoraj tisočletje po izginotju ljudi, smo končno razumeli ključno vlogo, ki so jo odigrali pri oblikovanju vzhodne severnoameriške ekosfere.
Trenutno so znanstveniki ugotovili, da so se potujoči golobi pojavili pred več kot 12 milijoni let in so bili izjemno prilagojeni za življenje v gostih jatah. Nove ugotovitve v kombinaciji s študijami gozdne ekologije jasno kažejo, da so bile te ptice ključni inženirji gozdne dinamike.
Promocijski video:
Ta osrednja vloga nakazuje, da so potujoči golobi za ekosistem veliko pomembnejši od tega, da bi poskušali obuditi izumrle vrste. "Vrnitev potujočega goloba bo obnovila regenerativne cikle gozdne dinamike, ki jih potrebujejo desetine vrst, ki se trenutno krčijo in se borijo za preživetje," pravi Novak.
Odstranjevanje: Osnutki
Postopek je dvostopenjski: najprej je treba izumrle vrste vstati iz mrtvih. Drugič, natančno je treba oceniti ponovno vnos vrste v okolje.
Podobne primere za drugi korak že imamo, razlaga Novak. Ponovna uvedba vrst na območja, kjer so bile izkoreninjene, je dolgoročna znanost in znanstveniki so že videli nekaj uspeha: volkovi v Yellowstoneu, losi v Kentuckyju, bobri na Škotskem. Končni cilj je pretehtati tveganje, če to storimo ali ne storimo: kaj se zgodi z ekosistemom, če se nehamo vmešavati.
V primeru golobastega goloba je rezultat njegove ponovne vstavitve verjetno nevtralen - torej bo postal le še ena ptica v gozdu brez merljivega vpliva - ali pozitiven za preživetje drugih vrst.
Vsekakor so kvote v korist Novaka.
Prva zahteva - oživitev mrtvih - je povsem nova znanost. Toda zahvaljujoč se majhnemu orodju, imenovanem CRISPR, lahko pride do iztrebljanja.
Tukaj je ulov: Znanstveniki v nasprotju s Jurskim parkom ne poskušajo animirati živali, ki temelji samo na njenem DNK.
Skupina uporablja pristop iskanja in zamenjave: začnite z navadnim golobom, ki se sprehaja po mestnih kantah za smeti, in vključite gene, značilne za potujoče golobe. Uporabljamo najbližje sorodnike - golobe s črtastim repom. S selektivnim črpanjem genov iz živali živalski tim upa skoncentrirati novo vgrajene gene v potomstvo in s tem potisniti "žive surrogate" v potniške golobe na genetski ravni.
Z dovolj generacije lahko dobimo radovedne umetne vrste z DNK, ki ga ni mogoče razlikovati od izumrlih živali. Toda ali bo hibridna žival postala potujoči golob, je filozofsko vprašanje.
To je strategija, ki ji sledi večina skupin, ki poskušajo vstati živali. Toda Novakova ekipa je imela odgovor.
V primerjavi z dodo, na primer, "obstaja uporabna DNK, ker je v muzejih in zbirkah taksidermistov več polnjenih golobov kot katera koli druga ptica," pravi Novak. Dodajte dejstvo, da imamo dostop do črtastih golobov in do razumevanja njihovih reproduktivnih vzorcev, vi pa imate, da je "znanost o vstajenju lahko dobila vse dražljaje in vztrajnost."
Odstranjevanje v praksi
Od leta 2012 je ekipa Novaka zagotovo dosegla več uspeha kot kateri koli drug projekt odstranjevanja.
Najprej je v vrsti del in sodelovanj ekipa postopoma razkrila pomemben vpliv potujočih golobov na njihove ekosisteme in odgovorila na dolgoletno vprašanje, kako njihovo število tako hitro upada z milijard na nič. Ptice so se razvile tako, da so se prilagodile življenju v velikih populacijah. Medtem ko bi si verjetno lahko opomogli od nizke genske raznolikosti, je človeški lov nataknil končni žebelj v njihovo krsto.
Skupaj te študije pomagajo pripeljati goloba domov. Novak je pojasnil, da moramo glede na te rezultate črtastim golobom najprej zagotoviti potrebne mutacije, ki bodo povzročile, da se razmnožujejo tako, kot so to počeli potujoči golobi, in lahko bi živeli v gostih skupnostih. Pticam moramo nato dati prilagoditve, ki jih potrebujejo za učinkovito življenje v okolju z visoko gostoto, na primer lastnosti, ki jim bodo omogočile, da bodo bolj občutljive na družbene znake ali hitro zorenje potomcev, da bodo porabile manj časa za vzgojo velikega števila otrok.
Pojav CRISPR je spremenil vse. Novak in njegova ekipa imajo prvič dostop do relativno preprostega in poceni orodja za urejanje genov, ki jim bo omogočilo delo z DNK običajnega goloba.
Doslej so uporabili več pristopov, da bi orodje naredili učinkovitejše. Najboljši način je, da neposredno uredite golobovo spermo ali jajčece, saj bodo te spremembe prenesene na naslednje generacije. V čem je problem? Znanstveniki teh celic še niso mogli gojiti v epruveti.
Naslednja pomembna točka je uvedba orodja za urejanje DNK - s potrebnimi orodji - v zarodek. Toda tudi tu so znanstveniki naleteli na težave: za dostavo orodij CRISPR so se morali zanesti na viruse. Posledično je embalaža postala prevelika, da bi jo lahko varno vstavili.
Da bi se izognili tem oviram, se je Novakova ekipa osredotočila na ustvarjanje povsem nove linije golobov, ki vsebujejo genetski material, da bi lažje urejali DNK.
CRISPR-Cas9 je dvostopenjski postopek, pojasnjuje Novak. Del CRISPR se skriva v ciljni DNK, Cas9 pa rez. Ptice, vzrejene s Cas9 v vsaki celici, imajo v svojem telesu v bistvu nekaj funkcionalnega orodja za urejanje genov, kar olajša dostavo drugih bistvenih komponent.
"V naslednjih treh letih bo svet morda videl prvo genetiko potujočega goloba, ki se je prerodil v žive, dihajoče ptice," pravi Novak.
Če bo šlo vse po načrtih, bomo v naslednjih dvajsetih letih priča ponovnemu izbruhu izumrlih vrst. Oživele bodo tudi dodo ptice in volnati mamuti. Prej ali slej bo izumrtje ostalo stvar preteklosti - na bolje ali na slabše.
Ilya Khel