De-utrotning

I juli 2014 publicerade tidskriften Science en speciell serie artiklar som ägnas åt ämnet för förlust av arter och behovet av nya tillvägagångssätt för bevarande av vilda djur - bland dem avskyddning (även känd som uppståndelsebiologi), processen att återuppliva arter som har dog ut eller försvunnit. University of Otago, NZ, zoolog Philip J. Seddon och kollegor, författare till ett papper som presenterades i serien, föreslog att frågan inte var om de-utrotning skulle inträffa - forskare var närmare än någonsin tidigare för att få det att hända - men hur man gör det på ett sätt som skulle gynna bevarande. Specialutgåvan följde föregående års TEDxDeExtinction-evenemang, en mycket publicerad konferens där nyckelpersoner på området talade om vetenskapen, löfte och riskerna för utrotning.

Att föra tillbaka dem.

Även om det en gång betraktades som en fantasifull uppfattning, ökades möjligheten att återupprätta utdödda arter genom framstegen inom selektiv avel, genetik och reproduktionskloningsteknologier. Nyckeln bland dessa framsteg var utvecklingen på 1990-talet av en teknik känd som somatisk cellkärnöverföring (SCNT), som användes för att producera den första däggdjurskloonen, Dolly the får (född 1996, död 2003).

Under 2009, med SCNT, uppnådde forskare nästan nästan utrotning för första gången och försökte få tillbaka den utdöda pyreniska stavar (eller bucardo, Capra pyrenaica pyrenaica). En klon producerades från konserverade vävnader, men den dog av en allvarlig lungdefekt inom några minuter efter födseln. Den nära framgången för försöket ledde till debatt om huruvida arter ska tas tillbaka från utrotning och om de återförs, hur det ska göras och hur arten ska hanteras.

Kandidatarterna för utrotning är många. Några av de högprofilerade exemplen är den ulliga mammut (Mammhus primigenius), passagerarduvan (Ectopistes migratorius), tylacinen eller pungdjurens varg (Thylacinus cynocephalus) och den mage-uppfödande grodan (Rheobatrachus silus). De-utrotning omfattar inte dinosaurier, delvis på grund av den extrema åldern av exemplar och den allvarliga nedbrytningen av DNA över tid.

Arten av arter uppståndelse.

Möjligheten att återupplivas utrotade arter undersöktes först i början av 1900-talet genom en metod som kallas ryggavel (eller avel). Tillbaka avel, för produktion av en ras som visar egenskaperna hos en vild förfader, är baserad på principerna för selektiv avel, som människor har använt i århundraden för att utveckla djur med önskade egenskaper. Under 1920- och 30-talet korsade de tyska zoologerna Lutz och Heinz Heck olika typer av nötkreatur i ett försök att backa upp för ett djur som liknade aurochs (Bos primigenius), en utrotad art av europeisk vilda oxfäder till modern boskap. Bröderna Heck korsade moderna nötkreatur och använde som vägledning historiska beskrivningar och benprover som gav morfologisk information om aurokerna, men de hade ingen insikt i djuren genetiska relaterade. Som en följd liknade det resulterande Heck-nötkreatur lite likhet med aurocherna.

Under den senare delen av 1900-talet framkom verktyg som gjorde det möjligt för forskare att isolera och analysera DNA från ben, hår och andra vävnader från döda djur. Tillsammans med framstegen inom reproduktionsteknologi, såsom in vitro-befruktning, kunde forskare identifiera nötkreatur som är nära genetiska släktingar till aurocherna och kombinera deras spermier och ägg för att producera ett djur (den så kallade tauros) som är morfologiskt och genetiskt likartad till aurocherna.

Andra framsteg inom genteknologi har lett till möjligheten att dra slutsatsen och rekonstruera de genetiska sekvenserna för utrotade arter från till och med dåligt bevarade eller kryokonserverade exemplar. Rekonstruerade sekvenser kan jämföras med sekvenserna för existerande arter, vilket möjliggör identifiering av inte bara levande arter eller raser som är bäst lämpade för ryggavel men också gener som skulle vara kandidater för redigering av levande arter. Genomredigering, en teknik för syntetisk biologi, innefattar att lägga till eller ta bort specifika bitar av DNA i arten av en art. Upptäckten av CRISPR (klusterade regelbundet mellanliggande korta palindromiska upprepningar), ett naturligt förekommande enzymsystem som redigerar DNA i vissa mikroorganismer, underlättade i hög grad förfining av genomredigering för av-utrotning.

Kloning för av-utrotning har främst inriktats på användningen av SCNT, vilket innebär överföring av kärnan från en somatisk (kropp) cell av djuret som ska klonas in i cytoplasma av ett kärnäggägg (en äggcell som kom från en annan djur och har tagit bort sin egen kärna). Äggcellen stimuleras i laboratoriet för att initiera celldelning, vilket leder till bildandet av ett embryo. Embryot transplanteras sedan i livmodern hos en surrogatmor, som i fallet med utrotning är en art som är nära besläktad med den som klonas. I försöket att återuppliva den utrotade pyreniska stavelgen 2009 överförde forskare kärnor från tinade fibroblaster av kryokonserverade hudprover till enuklerade ägg från inhemska getter. De rekonstruerade embryona transplanterades till antingen spanska bockar eller hybrid (spansk ibexdomestic get).

Det kan också vara möjligt att använda stamceller för att återuppliva utrotade arter. Somatiska celler kan omprogrammeras genom införandet av specifika gener, vilket skapar så kallade inducerade pluripotenta stamceller (iPS). Sådana celler kan stimuleras att differentieras till olika celltyper, inklusive spermier och ägg som potentiellt kan ge upphov till levande organismer. Liksom med de andra utrotningsteknikerna beror dock framgången för en metod baserad på stamceller till stor del på kvaliteten på DNA som finns tillgängligt i bevarade prover.