Kaip CRISPR gali sukelti diskusijas ir sugrąžinti vilnonius mamutus

Kaip CRISPR gali sukelti diskusijas ir sugrąžinti vilnonius mamutus

Išnykusių rūšių sugrąžinimas į gyvenimą gali atrodyti kaip mokslinė fantastika, tačiau tai tikras dalykas – galbūt svarbiausias įvykis per pastaruosius 4,5 milijardo metų. Prarastų rūšių prikėlimas, vadinamas „išnykimu“, yra viena iš daugelio programų, kurias gali pakeisti nauja genų redagavimo technologija CRISPR-Cas9. CRISPR, reiškiantis „sugrupuotus reguliariai tarpais esančius trumpus palindrominius pasikartojimus“, pateko į antraštes spalį, kai mokslininkams Jennifer Doudna ir Emmanuelle Charpentier buvo įteikta Nobelio chemijos premija už vaidmenį kuriant naują genetinio redagavimo techniką. CRISPR atkuria natūraliai bakterijų imuninėse sistemose aptinkamą procesą, kuris dabar leidžia mokslininkams nepaprastai tiksliai modifikuoti beveik bet kurio gyvo organizmo DNR.

Pirmasis sėkmingas išnykimas įvyko gerokai prieš CRISPR atsiradimą. Pirėnų ožkas (Capra pyrenaica pyrenaica), laukinių kalnų ožkų rūšis, paprastai žinoma kaip a bucardo, kažkada buvo įprastas vaizdas Prancūzijos Pirėnuose ir Šiaurės Ispanijoje. Iki XIX amžiaus pabaigos dėl medžioklės rūšių sumažėjo iki mažiau nei 100 individų. Kai 2000 m. sausio mėn. mirė paskutinė patelė, vadinama Celia, Pirėnų ožiukas prisijungė prie 5 milijardų rūšių, kurios išnyko nuo gyvybės atsiradimo šioje planetoje. Tačiau šiuo atveju, po trejų metų, 2003 m. liepos 30 d., Prancūzijos ir Ispanijos mokslininkų komanda susibūrė aplink nėščią naminę ožką ir cezario pjūviu pagimdė gyvą jauniklį, genetiškai identišką išnykusiam bucardo. Kitas septynias minutes (po to gyvūnas mirė nuo kvėpavimo nepakankamumo) Pirėnų ožkas nebebuvo išnykęs.

Išnykęs bukardas buvo sugrąžintas į gyvenimą taikant nusistovėjusią klonavimo technologiją perkeliant branduolį. Šis metodas, kai ląstelė, kurioje yra visas išnykusios rūšies genomas, įterpiama į gyvo gyvūno kiaušinį, buvo panaudota avelei Dolly klonuoti 1996 m. Tačiau dabar, naudojant CRISPR, išnykimui nereikia gyvo ar užšaldyta ląstelė iš išnykusių rūšių. Vietoj to, mokslininkams tereikia organinių liekanų, pavyzdžiui, kaulų gabalėlių, kuriuose yra DNR fragmentų. Šie fragmentai leidžia genetikams atrasti visą išnykusio gyvūno genomą (procesą mokslininkai vadina „sekvenavimu“). Gavęs šį „receptą“ išnykusioms rūšims, CRISPR leidžia mokslininkams redaguoti artimiausio gyvo giminaičio DNR, kad būtų sukurtas genomas, kuris, kaip redaguotas, apytiksliai atitinka išnykusių rūšių genetinį kodą. Pagalvokite apie gyvo gyvūno DNR kaip apie 2.0 programinės įrangos versiją: tikslas yra grįžti prie 1.0 versijos. Jūs lyginate visus milijonus kodo eilučių, kad pastebėtumėte skirtumus, o tada kruopščiai redaguojate eilutes su skirtumais, kad atkurtumėte pradinę kodo būseną.

Kai DNR buvo suredaguota taip, kad būtų iš naujo nustatyti pagrindiniai išnykusio augalo ar gyvūno bruožai, redaguota DNR įterpiama į besidauginančios ląstelės branduolį. Gautas individas gali būti genetiškai identiškas išnykusiai rūšiai, tačiau pagrindiniai bruožai, dėl kurių išnykusi rūšis tapo unikali, yra vėl introdukuojami, o gautas gyvūnas ar augalas gali būti savo išnykusio giminaičio funkciniu ekvivalentu. Pavyzdžiui, mokslininkai, užsiimantys vilnonio mamuto (paskutinį kartą žemėje klajojusio maždaug prieš 4000 metų) išnykimo klausimais, pradeda nuo Azijos dramblio DNR, o vėliau naudoja CRISPR, kad iš naujo nustatytų bruožus, kurie padarė vilnonį. unikalus mamutas, pavyzdžiui, medžiagų apykaita, poodiniai riebalai ir gauruotas kailis, leidęs jam išgyventi subarktinėje tundroje.

Bet kodėl tai daryti? Dauguma išnykimo šalininkų pateikia argumentus, pagrįstus ekologiniu atkūrimu. Pavyzdžiui, dideli žolėdžiai gyvūnai, tokie kaip vilnoniai mamutai, atliko svarbų vaidmenį – trypdami, ganydami ir tręšdami – palaikant žolinę kepurę, kuri izoliavo didžiosios šiaurinės tundros amžinąjį įšalą. Kai šie dideli ganomi žvėrys išnyko, žolinė kepurė sumažėjo, o tai leido atitirpti žemiau esančiam amžinajam įšalui ir dėl to išsiskirti didžiuliai kiekiai anksčiau sulaikytų šiltnamio efektą sukeliančių dujų, o tai žymiai pagreitino visuotinį atšilimą. Norėdami pakeisti šį efektą, Rusijos mokslininkai atokioje Rytų Sibiro dalyje dirba su „Pleistoceno parku“. Jų vizija yra atkurta mamutų stepė – vieta, kur Sibiro amžinasis įšalas vėl izoliuojamas bemedžių pievų, besidriekiančių iki horizonto į visas puses, kuriose ganosi didžiulės laukinių arklių, bizonų ir išnykusių mamutų bandos simbiotiškai bendradarbiaudamos su atkurtaisiais. šalto oro savana.

Ar naudosime savo galią savanaudiškai, trumparegiškai ir neapgalvotai, ar atsidėsime naujų technologijų diegimui, kad sumažintume praeities skriaudas ir atkurtume sveiką Žemę?

Kitas, šiuo metu bandomas naikinti ekologinio atkūrimo tikslais, išnykimas yra keleivinis balandis, kažkada gausiausia Šiaurės Amerikos paukščių rūšis, turinti milijardus individų dar 1870 m. Visa populiacija buvo žmonių sušaudyta, tinklelio, medžiojama ar kitaip paskersta. 1914 metais Sinsinačio zoologijos sode mirė paskutinis asmuo, Martha. Greito kertinių rūšių išnykimo tokiu mastu pasekmės nėra tiksliai suprantamos, tačiau žinome pakankamai, kad galėtume tikėtis, kad jos bus plačiai paplitusios ir gilios. Pavyzdžiui, dėl keleivinio balandžio praradimo sutriko miško atkūrimo ciklas ir smarkiai pablogėjo miško sveikata. Tai taip pat galėjo paskatinti Laimo ligos plitimą. „Atnaujinimo“ šalininkai, tokie kaip Stewart Brand’s Long Now Foundation, taip pat pabrėžia, kad bet koks išnykimas didina biologinę įvairovę, kuri yra sveikų ekosistemų pagrindas.

Vienas iš kitų pateisinimų siekti išnykimo yra moralinis: galios sugrąžinti prarastas rūšis turėjimas reiškia moralinę pareigą tą galią panaudoti, bent jau rūšims, kurių išnykimą sukėlė žmonės. Kitaip tariant, mes privalome ištaisyti savo ankstesnę klaidą. Žinoma, sunku įvertinti rūšių, kurių išnykimo priežastis pirmiausia gali būti žmogaus įsikišimas, skaičių. Tačiau visi mokslininkai sutinka, kad žmonijos godumas, neapdairumas ir aplaidumas labai paspartino natūralų išnykimo tempą, pakenkdami tiek planetai, tiek mums patiems.

Išnykimo šalininkų entuziazmas beveik prilygsta jo priešininkų skepticizmui. Daugelis problemų yra praktiškos, pavyzdžiui, abejonės, ar žmogus gali sukurti pakankamai daug ir genetinės įvairovės turinčias populiacijas, kad jos būtų tvarios laukinėje gamtoje; yra susirūpinęs, kad išnykę gyvūnai nėra nei genetiškai identiški išnykusioms rūšims, nei gauti naudos iš negenetinių veiksnių (pvz., tėvų auklėjimo), kurie nulėmė jų elgesį; ir argumentai, kad augalai ir gyvūnai, sukurti remiantis senovės genomais, neklestės šiuolaikinėmis sąlygomis. Pavyzdžiui, keleivinis balandis, jei jis būtų atgaivintas, susidurtų su pasauliu, kuriame išnyks amerikietiškas kaštonas, suteikęs didžiąją dalį jo buveinių ir maisto.

Apsaugos biologai šiuo klausimu nesutaria. Kai kurie teigia, kad tikėjimas išnykimo galimybe kelia moralinį pavojų, atverdamas duris tiems, kurie gauna ekonominę naudą iš buveinių sunaikinimo, teigdami, kad net jei rūšis prarandama, ją visada galima „sugrąžinti“. Kiti tiesiog sako, kad dabartinėje žmogaus sukelto masinio išnykimo epochoje visuomenė turėtų teikti pirmenybę toms nykstančioms rūšims, kurias galima išgelbėti, o ne svajoti apie prarastų grąžinimą į gyvenimą. Jie teigia, kad CRISPR, užuot dislokuotas išnykimui, turėtų būti naudojamas siekiant padidinti išgyvenusios nykstančios populiacijos genetinę įvairovę ir padidinti jos išlikimo tikimybę.

Vienas dalykas yra tikras. Kaip Prometėjo dovana žmonijai ugnies, katė yra ištraukta iš maišo. Mažai tikėtina, kad vyriausybių ir nevyriausybinių organizacijų pastangos apriboti arba kontroliuoti genetinių technologijų naudojimą, pvz., JAV nacionalinės medicinos akademijos, JAV nacionalinės mokslų akademijos ir JK karališkosios draugijos suburtos tarptautinės komisijos 2020 m. gaires. atgrasyti nuo tolesnių eksperimentų, susijusių su paveldimo žmogaus genomo redagavimu. Tai, ką gali padaryti mokslininkai, bent kai kurie kažkur padarys.

Ir kodėl aš tvirtinu, kad rezultatas gali būti svarbiausias dalykas, nutikęs planetoje per 4,5 milijardo metų? Nuo gyvybės Žemėje aušros rūšys išsivystė atsitiktinės genetinės mutacijos, po kurios seka natūrali atranka – evoliucija. Tačiau nuo šios akimirkos viskas pasikeitė. CRISPR-Cas9 suteikia mums galimybę nulaužti evoliuciją. Užuot laukę, kol mutacijos įvyks atsitiktinai, galime pakeisti savo genetinį (arba kitų gyvybės formų) paveldėjimą. Tai reiškia žmogaus troškimo ir pasirinkimo pakeitimą natūralios atrankos procesu. Ar tai neišvengiamai daugelio prognozuojama nelaimė?

Žmonija turi senas tradicijas imtis intervencijų, skirtų gamtos pasauliui gerinti, atkurti ir tvarkyti. Beveik nė viena žemės ūkio ar sodininkystės rūšis nebuvo paveikta hibridizacijos, o dauguma tų pakitusių augalų dabar yra vertinami gamtos pasaulio piliečiai. Kviečiai, greipfrutai ir pipirmėtės atsirado veisiant tarprūšius (kaip ir kitose gyvybės medžio šakose, galvijais, bizonuose, afrikinėse bitėse ir bitėse). Genetinis redagavimas, be jokios abejonės, yra naujas ir kitoks įrankisbet rezultatasžmogaus sukurtos rūšys (o ne natūralios atrankos operacijos), nėra.

Tie, kurie instinktyviai įtaria tokio pobūdžio intervencijas į gamtą, yra linkę žiūrėti į gamtą kaip statišką. Tačiau dabar suprantame, kad gamta nėra kokia nors stabili, pasyvi scena, kurioje groja gyvenimo šokis. Vietoj to, aplinkos ir joje gyvenančio gyvenimo santykis yra labai interaktyvus. Rūšys prisitaiko prie savo buveinės ir ją keičia. Nuo momento Homo sapiens atsirado viduriniame paleolite, mes įtraukėme save į šį šokį transformuodami buveines ir jų palaikomus organizmus. Gyventojų skaičiaus augimas ir technologijos reiškia, kad mūsų poveikio mastas dabar yra pasaulinis. Suvokdami dabartinę geologinę erą kaip antropoceną, kai planetoje dominuoja žmogaus veikla, pradėjome suprasti, kad dabar esame kūrėjai, o ne tik sukurti. Tai atsakomybė, kurios negalima išvengti. Žmonių moralinės ir etinės sistemos turi pasivyti mūsų technologijas. Ar panaudosime savo galią savanaudiškai, trumparegiškai ir neapgalvotai – ar vietoj to atsiduosime naujų technologijų diegimui, kad sumažintume praeities skriaudas ir atkurtume sveiką Žemę?

Žinoma, atsargumas visada yra svarbus. Tačiau pernelyg dažnai nedrąsumas ir priešiškumas progresui prisidengia apdairumu. Jei tokie įrankiai kaip CRISPR leidžia pakeisti tokias kertines rūšis kaip mamutas ir keleivinis balandis, kad šiltnamio efektą sukeliančios dujos liktų tundroje arba atkurtų sveikas ekosistemas, turėtume jas naudoti. Negalime išvengti pasirinkimo neveikdami. Dabar, kai turime išnykimo panaikinimo technologiją, nesugebėjimas jos panaudoti planetai išgydyti taip pat yra pasirinkimas, už kurį būsime atsakingi būsimų kartų.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.