Ist es möglich, Mammuts und andere ausgestorbene Tiere wiederzubeleben?
Verschiedenes / / May 13, 2023
Erklärt die antike DNA-Spezialistin Beth Shapiro.
Beth Shapiro erforscht die DNA von Mammuts, Dodos und anderen ausgestorbenen Arten. In „The Life We Created“ erklärt sie, wie Menschen im Laufe ihres Lebens mit Tieren interagiert haben: Sie haben sie gejagt, domestiziert und vor dem Aussterben bewahrt. Mit Genehmigung von Corpus veröffentlichen wir einen Auszug aus dem Kapitel „Beabsichtigte Konsequenzen“ darüber, wie Wissenschaftler versuchen, Mammuts wiederzubeleben.
Die meisten von uns, die auf dem Gebiet der antiken DNA arbeiten, sind mit Fragen nach der Wiederauferstehung ausgestorbener Arten vertraut – vermutlich mit Hilfe der Biotechnologie. Haben wir das schon gemacht? Nein? Wie nahe sind Wissenschaftler also daran, es zu schaffen? Ist es überhaupt möglich, eine ausgestorbene Art wiederzubeleben? Wie läuft der Genesungsprozess ab? Ich antworte immer das Gleiche – nein, noch nicht, kaum in naher Zukunft.
Eine exakte Kopie einer ausgestorbenen Art zu erstellen ist unmöglich und wird höchstwahrscheinlich auch nie möglich sein.
Aber es gibt Technologien, die es uns eines Tages wahrscheinlich ermöglichen werden, die Bestandteile ausgestorbener Arten – ihre ausgestorbenen Merkmale – wiederzubeleben.
Nehmen wir an, ein Wissenschaftler kann einen Elefanten modifizieren, indem er ein Stück DNA hinzufügt, das dabei entstanden ist Evolution Mammuts und Elefanten wachsen Haare und entwickeln eine dicke Schicht Unterhautfett, wodurch sie die arktischen Fröste überleben können. Es ist möglich, die Streifenschwanztaube so zu modifizieren, dass sie in der Farbe des Gefieders und der Schwanzform einer Wandertaube ähnelt. Aber werden diese modifizierten Elefanten und Streifentauben echte Mammuts und Wandertauben sein? Das glaub ich nicht.
Warum können wir ausgestorbene Arten nicht zurückbringen? Dafür gibt es tausend Gründe ausgestorbene Spezies schwer wiederzubeleben: von rein technischen Komplexitäten bis hin zu ethischen Fragen zur Manipulation von Arten und Umweltherausforderungen, die mit der Notwendigkeit verbunden sind, wiederauferstandene Arten in eine Umgebung freizulassen, in der sie nicht vorkommen, wahrscheinlich bereits Dutzende tausend Jahre. Einige technische Probleme können überwunden werden (Bearbeitung der Keimbahn von Vögeln, Transplantation eines Elefantenembryos in eine gefangene Mutter). andere werden wahrscheinlich nie gelöst werden (Wiederherstellung der Darmflora des ausgestorbenen Wollnashorns, Suche nach einer Ersatzmutter für Steller). Kuh).
Nehmen wir zum Beispiel Mammuts. Ich kenne drei Forschungsgruppen, die derzeit an der Nachbildung von Mammuts arbeiten. Zwei davon wurden von Hwang Woo-seok von der südkoreanischen Suam Biotechnology Research Foundation und von Akira Iritani von geleitet Kindai-Universität in Japan – versuchen, Mammuts zu klonen, das heißt, sie durch einen Prozess wiederzubeleben, dessen berühmtestes Ergebnis war Geburt Dolly, das Schaf.
Da zum Klonen lebende Zellen erforderlich sind, hofft Hwang, lebende Mammutzellen zu finden, die überlebt haben in gefrorenen Kadavern, die jetzt (dank der globalen Erwärmung) im ewigen Sibirien auftauen Permafrost. […] Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass sich in den gefrorenen Mammutkadavern keine lebenden Zellen befinden können, da der Prozess des Zellverfalls sofort beginnt nach dem Tod. Die Iritani-Arbeitsgruppe erkennt jedoch, dass es unwahrscheinlich ist, dass lebende Mammutzellen gefunden werden, und wendet sich der molekularen Forschung zu Biologie, um tote Mammutzellen wiederzubeleben oder zumindest den Anschein von Leben zu erwecken, das sie sein können Klon. Iritanis Plan besteht darin, die Proteine aus den Eiern zu pressen MäuseEntwickelt, um beschädigte DNA zu reparieren und gebrochene DNA in Mammutzellen zu rekonstruieren.
Im Jahr 2019 veröffentlichten Iritani und Kollegen einen Artikel, in dem sie beschrieben, wie sie dies mit Zellen eines besonders gut erhaltenen Mammutkadavers namens Yuka versuchten. Dieser Artikel wurde in der populären Presse sofort als Vorbote der bevorstehenden Wiederauferstehung des Mammuts gefeiert, aber die Beweise scheinen etwas anderes zu deuten. Obwohl Yukas Zellen im Vergleich zu denen anderer mumifizierter Mammuts bemerkenswert gut erhalten waren, waren die Mausproteine bei der Reparatur der DNA der Zelle nicht sehr erfolgreich.
Es ist unmöglich, Mammuts zu klonen, da alle Mammutzellen tot sind.
Eine dritte Gruppe, die darauf hofft, Mammuts wiederzubeleben, wird von George Church vom Wyss Institute for Biological Engineering der Harvard University geleitet. Wissenschaftler geben zu, dass es nicht möglich sein wird, lebende Zellen von Mammuts zu finden, da die letzten Mammuts vor mehr als dreitausend Jahren starben. Allerdings ist Church nicht der Meinung, dass dies die Möglichkeit ausschließt beleben Mammuts. Er betont, dass wir über einen endlosen Vorrat an lebenden Zellen verfügen, die fast wie Mammuts – indische Elefanten – sind kann im Labor gezüchtet und mit synthetischen Werkzeugen von einem Beinahe-Mammut in ein Vollmammut verwandelt werden Biologie. Zu diesem Zweck startete Church ein Programm, um mithilfe von CRISPR DNA in Zellen indischer Elefanten einzufügen. kleine Änderungen (eine nach der anderen), bis das Genom der Zelle genau mit dem Genom übereinstimmt Mammut.
drehen Genom Das Eindringen eines Elefanten in das Mammutgenom ist eine Aufgabe gewaltigen Ausmaßes. Die Linien, die zu Indischen Elefanten und Wollhaarmammuts führten, trennten sich vor über fünf Millionen Jahren. Da die Überreste des Mammuts gut erhalten sind, konnten Wissenschaftler, die mit alter DNA arbeiteten, mehrere Genome aus diesen Überresten vollständig rekonstruieren. Beim Vergleich mit den Genomen indischer Elefanten stellte sich heraus, dass sie etwa eine Million genetische Unterschiede aufweisen.
Heutzutage ist es unmöglich, eine Million Veränderungen an der DNA einer Zelle auf einmal vorzunehmen – keine der verfügbaren Methoden zur Bearbeitung des Genoms erlaubt dies. Um so viele Veränderungen vorzunehmen, müsste das Genom gleichzeitig physisch in viele Fragmente zerlegt werden, eine potenzielle Katastrophe, von der sich die Zelle wahrscheinlich nicht erholen wird. Darüber hinaus erfordert jede Modifikation (oder jeder Satz von Modifikationen) einen eigenen Bearbeitungsmechanismus, und Versuche, sie alle auf einmal in den Käfig zu bringen, werden eindeutig zu nichts Gutem führen.
Bisher nimmt Churchs Gruppe jeweils eine oder mehrere Änderungen vor und stellt sicher, dass diese auch umgesetzt werden. richtig, nimmt dann die Zellen mit der richtigen Modifikation und unterzieht sie der nächsten Runde Bearbeitung. Als ich Church das letzte Mal fragte, wie es ihnen geht, sagte er, dass sein Team etwa 50 hinzugefügt habe ModifikationenDabei wurden einige der Gene durch Mammutvarianten ersetzt, was laut Studien dazu führt, dass das Mammut eher einem Mammut als einem Elefanten ähnelt. Heute verfügt Churchs Team über lebende Zellen, die, wenn sie geklont werden, die genetischen Anweisungen enthalten, die einige Merkmale des Mammuts wiederherstellen. Dabei handelt es sich nicht um Mammutzellen, sondern um Mammutzellen.
Ist es möglich, riesige Kirchenzellen zu klonen? Die Klontechnologien, insbesondere für Haustiere wie Schafe und Kühe, haben sich seit 2003, als das Schaf Dolly geboren wurde, erheblich verbessert. Bei anderen Typen wird jedoch viel Zeit darauf verwendet, alle notwendigen Details zu klären: wie und wann die Abholung erfolgen soll Eier, wie man eine ideale Kultur für die frühe Entwicklung von Embryonen schafft, wann man ihnen eine Leihmutter implantiert Mutter. Und das Haupthindernis ist das Stadium der Neuprogrammierung, in dem die somatische Zelle vergisst, eine Zelle ihres Typs zu sein, und sich in eine Zelle des Typs verwandelt, die ein ganzes Tier werden kann. Dieser Schritt wird selten richtig durchgeführt – so selten, dass die Erfolgsquote von Klonversuchen kaum über 20 % liegt, selbst bei Arten, die Wissenschaftler ständig klonen.
Elefanten wurden noch nie geklont, auch weil es keinen Nischenmarkt für geklonte Elefanten gibt.
Unser Klonmarkt inländisch Tiere wachsen. Das Biotech-Unternehmen Boyalife Genomics baut in Tianjin eine Fabrik zum Klonen von Rindern und behauptet, dies zu tun Es wird in der Lage sein, jährlich eine Million geklonte Wagyu-Kühe zu züchten, um die wachsende Nachfrage nach chinesischem Rindfleisch zu decken. Markt.
Hwangs Firma Sooam Biotech ist bereit, Sie zu klonen Hündchenund bei ViaGen Pets mit Sitz in Texas haben sie einen Hund, eine Katze und sogar einen geliebten Menschen Pferd. Aber aus irgendeinem Grund versuchen nur wenige Menschen, ihren geliebten Elefanten zu klonen.
Es ist wahrscheinlich unmöglich, einen Elefanten zu klonen. Elefanten sind riesige Tiere mit einem entsprechend riesigen Fortpflanzungssystem. Dies erschwert kritische Schritte im Klonprozess, wie beispielsweise die Entnahme einer Eizelle für den Kerntransfer. und die Einführung eines sich entwickelnden Embryos in die Gebärmutter einer Leihmutter, da das Jungfernhäutchen bei Elefanten dazwischen liegt Schwangerschaften regeneriert sich (es hat ein winziges Loch, in das das männliche Sperma eindringt, aber für einen Elefantenembryo ist dies ein erhebliches und wahrscheinlich unüberwindbares Hindernis). Indische Elefanten sind ebenfalls eine vom Aussterben bedrohte Art. Wenn diese Technologie also noch nicht über die Möglichkeiten der Wissenschaft hinausgeht, wäre es am besten, sie auf die Elefantenzucht anzuwenden.
Auch wenn das Klonen von Elefanten technisch (und ethisch) machbar wird, ist nicht ganz klar, ob eine Elefantenmutter ein Mammutbaby zur Welt bringen kann.
Fünf Millionen Jahre sind eine lange Evolutionszeit und eine Million Unterschiede in der DNA sind viel. Im Wesentlichen ist der evolutionäre Unterschied zwischen Mammuts und indischen Elefanten ungefähr der gleiche wie zwischen Menschen und Schimpanse. Es ist schwer, sich eine Schimpansenmutter vorzustellen, die ein menschliches Baby trägt (und umgekehrt).
Es ist vorgekommen, dass Leihmütter erfolgreich Junge einer anderen Art zur Welt gebracht haben, sodass die evolutionäre Distanz möglicherweise kein Urteil ist. Haushunde brachten geklonte Wolfsjunge zur Welt, Haushunde Katzen - gesunde Steppenkatzenjunge, und eine Hauskuh brachte ein gesundes geklontes Gaurjunges zur Welt.
Diese Experimente bewiesen, was Wissenschaftler von Anfang an vermuteten: Je weiter die Verwandtschaft zwischen zwei Arten, desto größer die Verwandtschaft zwischen zwei Arten. Je mehr Menschen am Interspezies-Klonen beteiligt sind, desto geringer ist die Erfolgswahrscheinlichkeit in jeder Phase des Prozesses Klonen. Bis heute sind die entferntesten Verwandten, die an einem erfolgreichen Interspezies-Klonexperiment beteiligt waren einhöckrige und zweihöckrige Kamele (Dromedare und Trampeltiere), deren Entwicklungswege vor etwa vier Millionen Jahren auseinander gingen.
Trotz einer so langen Evolutionsperiode brachte ein heimisches Dromedar im Jahr 2017 ein geklontes Doppelhöckerkamel zur Welt. Dies ist sowohl für Trampeltiere (sie stehen fast an erster Stelle auf der Liste der vom Aussterben bedrohten Großsäugetiere) als auch für den Naturschutz sehr vielversprechend. Natur als Ganzes, denn diese Veranstaltung selbst betont, wie fortschrittliche Klontechnologien sich weiterentwickelt haben und wie groß die Artenvielfalt ist, die dadurch gerettet werden kann Methoden.
Im Jahr 2003 wurde drei Jahre nach dem Aussterben ihrer Art ein Weibchen des Iberischen Steinbocks geboren. Vier Jahre zuvor gründete eine Gruppe unter der Leitung von Alberto Fernandez-Arias, dem heutigen Leiter des Ministeriums für Jagd, Fischerei und Feuchtgebiete der spanischen Autonomie von Aragonien, sammelten die Zellen von Celia, dem letzten Individuum des Pyrenäensteinbocks, und unterwarfen sie sofortig Einfrierenum die DNA nicht zu beschädigen. Anschließend entwickelten Fernandez-Arias und seine Kollegen mehrere Jahre lang eine Strategie zur Wiederbelebung der Bergziege. Sie versuchten, Eier von anderen wilden Bergziegen zu nehmen, um Celias Zellen zu klonen, aber wilde Tiere sind nicht an Menschen gewöhnt und können gut entkommen, also Experiment fehlgeschlagen.
Glücklicherweise war es einfacher, Eier von Hausziegen zu sammeln. Anstelle der DNA einer Hausziege führten die Wissenschaftler die DNA von Celias gefrorenen Körperzellen in die Eier ein, woraufhin 57 transformierte Eier in Leihmütter implantiert wurden. Bei diesen Zellen handelte es sich um Hybriden einer Hausziege und eines Pyrenäensteinbocks. Sieben Embryonen wurden transplantiert und eine Frau wurde lebend geboren. Leider hatte die geklonte Frau eine angeborene Lungenanomalie, die wahrscheinlich durch die Komplexität des Klonvorgangs verursacht wurde, und sie starb innerhalb von Minuten. Versuche, den Iberischen Steinbock aus Celias Zellen wiederzubeleben, wurden auf Eis gelegt, aber die Zellen werden immer noch gefroren gelagert.
Es ist wahrscheinlich, dass Wissenschaftler eines Tages in der Lage sein werden, das Elefantengenom in das Mammutgenom umzukodieren und dieses zu klonen Sie baut einen Käfig auf, indem sie ihn mit ihrer Elefantenmutter bepflanzt. Allerdings kann der Vorgang selbst die Wiederbelebung eines Mammuts verhindern Entwicklung.
Ein geklontes Mammut, das von einer Elefantenmutter geboren wurde (oder die künstliche Gebärmutter, die George Church als Lösung für das Problem des Elefantenklonens favorisierte), wird wahrscheinlich wie ein Mammut aussehen.
Fast alle von uns in unserem Bekanntenkreis haben eineiige Zwillinge, also stellen wir uns vor, wie stark die DNA das Aussehen beeinflusst. Aber unsere Zwillingsfreunde sind nicht austauschbar. Sie haben unterschiedliche Lebenserfahrungen, unterschiedliche Stressfaktoren, unterschiedliche Ernährung und unterschiedliche Umgebungen … kurz gesagt, sie sind völlig unterschiedliche Menschen. Wird es ein Mammut geben, das den Elefantenweg der intrauterinen Entwicklung durchlaufen hat, von Elefanten aufgezogen wird, sich von Elefantenfutter ernährt und Elefantenmikroflora besitzt? Innereien, benimm dich wie ein Mammut – oder ist es immer noch wie ein Elefant?
Es spielt natürlich keine Rolle, wenn unser Endziel darin besteht, einen Elefanten mit Mammutmerkmalen zu erschaffen, was wahrscheinlich genau das ist, was wir wollen. Aber wenn wir ein Mammut erschaffen wollen, müssen wir auch den gesamten Lebensraum des Mammuts nachbilden, von der Empfängnis bis zum Tod. Und leider ist auch diese Umgebung ausgestorben.
Auch das Buch „The Life We Created“ räumt mit Mythen rund um die Gentechnik auf. Beth Shapiro spricht darüber, wie sich dieser Trend auf die Tierproduktion auswirkt und dazu beiträgt, gefährdete Arten vor dem Aussterben zu schützen.
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