Die De-Extincting-Wissenschaft in Jurassic World ist gleich um die Ecke

Vor fünfundzwanzig Jahren eingefangen Michael Crichton unserer Vorstellungskraft die verrückte Idee, dass Wissenschaftler eines Tages Dinosaurier wieder auferstehen könnte. Aber am Vorabend des Jurassic WorldRelease ein Vierteljahrhundert später, sucht die Aussicht wieder ausgestorbene Kreaturen bringen viel weniger fiktive Wissenschaft.

Wir werden wahrscheinlich nie Tyrannosaurus Rexzurückbringen. (Mücken mit sind perfekt erhaltenen Dino DNA in ihren Eingeweiden ein bisschen wie magische Kobolde, obwohl Wissenschaftler vor kurzem entdeckt haben was sie glauben, dass Dinosaurier Blut an Fossilien). Aber für Arten, die wir ausgestorben in der jüngeren Geschichte, von der Wandertaube, der chinesische Flussdelfin, der Magen brütende Frosch und sogar das Wollhaarmammut Gefahren sind, können wir möglicherweise noch Zeit, dank unglaubliche Fortschritte in der Genomik und synthetische Biologie rückgängig zu machen.

In Gedenken an unsere unsterbliche Liebe zu Reptilien Massentötung Maschinen und den unmöglichen Traum, dass sie eines Tages Regel der Erde wieder finden lassen Sie uns die Wissenschaft vom de-Extincting Leben.

Die Toten erwachen

Eine Gruppe von spanischen und französischen Wissenschaftlern geholfen ein Mittsommer-Tag im Jahr 2003 eine Ziege, ein 4,5 Pfund Kind zur Welt bringen. Normalerweise eine Ziege Geburt wäre nicht erwähnenswert, in die Geschichtsbücher, aber Celia war keine gewöhnliche Zicklein. In der Tat ein Zicklein war sie überhaupt nicht. Sie war ein Pyrenäen-Steinbock, und ihre Art war drei Jahre zuvor ausgestorben gegangen.

Zehn Minuten nach der Geburt, Celia starb und der Pyrenäen-Steinbock wurde einmal mehr ausgestorben erklärt. Eine Autopsie ergab die Todesursache: Celia Lungen gab es eine extra Lappen, und es war durchgehend solide.

Celia Zeit in der Welt war kurz, aber für die wissenschaftliche Gemeinschaft, die Bedeutung ihrer Geburt nicht zu überschätzen. Mit Celia es Geburt, der Begriff der de-Extincting Leben war nicht länger ein Wunschtraum – plötzlich, es schien sehr in greifbarer Nähe.

In somatischen Kerntransfers ist ein Spender-Kern in ein Ei geleert seines genetischen Materials injiziert.

In vielerlei Hinsicht war der Pyrenäen-Steinbock ein natürliches de Aussterben Meerschweinchen. Jäger hatte das große, Bergziege-wie Tier Gefahren, um seinen Untergang ein nur zehn Jahre zuvor, und als der letzte wilde einzelne (auch benannt Celia) starb, ihr Gewebsproben blieben in Laboratorien eingefroren. Alle Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu tun hatte war Transfer der DNA enthaltenen Celia Sr. Zellen in Eizellen Ziege entleert ihre eigenen genetischen Materials, implantieren die Chimäre Eiern in ein Surrogat Mutter und Hoffnung man würde wachsen und zum Ausdruck kommen.

Sie versuchten über 400 Mal. Celia Jr. zehnminütigen Leben war am weitesten bekamen.

Auf halbem Weg auf der ganzen Welt, eine Gruppe von australischen Forschern, die sich The Lazarus Projekt nennen nutzen nun ähnliche Methoden zu versuchen und Wiederherstellung von zwei weiteren Opfer der menschlichen Rasse: Rheobatrachus Vitellinus und Rheobatrachus Silus, die nördlichen und südlichen Magen brütende Frösche. Erstmals in den 1970er Jahren entdeckt, bewohnt diese beiden Arten von Fröschen kleine Flecken von unberührten Regenwald in Ostaustralien. Aber in den frühen 1980er Jahren beide Arten verschwunden, wahrscheinlich durch den Verlust von Lebensraum und die Einführung eines pathogenen Pilzes.

Während unserer kurzen Zeit studieren sie Wissenschaftler gelernt, dass Magen brütende Frösche eine faszinierende Fortpflanzungszyklus haben. Nach extern Eizellen befruchtet werden, werden Magen brütende Fröschin ihre Embryonen ganz schlucken. Ein Hormon, das in den Eiern löst die Mutter zum Absperren Magensäureproduktion effektiv ihren Darm in eine Gebärmutter zu verwandeln. Nach ein paar Wochen der Schwangerschaft erbricht sie eine ganze Reihe von Kaulquappen. Das Verschwinden dieser einzigartigen Art der Reproduktion war ein großer Verlust für die wissenschaftliche Gemeinschaft – und natürliche Vielfalt.

Das ist, warum die Lazarus-Crew, unter der Leitung von Universität von New-South.Wales Professor Michael Archer, habe in den letzten sechs Jahren versucht, die Frösche zurück zu bringen. Ähnlich wie bei den früheren (und gröberen) Pyrenäen-Steinbock de Aussterben Aufwand, Lazarus Wissenschaftler versuchen somatische Zellkerntransfer, saugen die Kerne aus Magen Grübeln Frosch Zellen und das genetische Material in den live Eiern weitläufig verwandten vergitterten Frösche zu übertragen. Die Arbeit ist langsam gehen, wie Frosch Eiern ihre Wirksamkeit nach ein paar Stunden verlieren und können nicht wiederbelebt werden. Und wegen der vergitterten Frosch Fortpflanzungszyklus, die Wissenschaftler haben effektiv eine einzige Woche jedes Jahr eine echte gehen davon zu machen.

Im Jahr 2013 angekündigt das Lazarus-Team, dass sie erfolgreich mit DNA der ausgestorbenen Frösche Embryonen gewachsen war. Aber bisher keiner der Embryonen richtig entwickelt haben. Wie der Sydney Morning Herald kürzlich berichtete, Lazarus Wissenschaftler finden Spuren des Wirtes des Frosches DNA in Embryonen wo es entfernt worden sollte. Archer vermutet, dass diese zwei Sätze von genetischen Anweisungen sind verwirrend die Embryonen und Entwicklung. Noch, dass Magen brütende Frosch DNA überhaupt in Host Eiern repliziert wird, ist spannende Fortschritt, und das Lazarus-Team ist nicht aufzugeben.

Unsere Versuche, die Pyrenäen-Steinbock und Magen brütende Frosch zurückbringen markieren die enormen technischen Herausforderungen des Klonens und Wiederbelebung verlorene Organismen. Und doch beide Bemühungen konzentrierten sich auf einem sehr kürzlich ausgestorbene Tier mit kryokonservierten Zellen, in denen qualitativ hochwertige Kopien der DNA der Organismus gesegnet worden.

Aber andere setzen ihren Blick weiter zurück in der Zeit, Hoffnung nun, die Tiere wieder zu beleben, die Hunderte oder Tausende von Jahren verloren. In diesen Fällen, bevor sie selbst versuchen können, Klonen, Wissenschaftler eine Herausforderung radikal anders: Zusammenfügen der verlorenen Organismus Genom aus alten, Kopien zerfallen.

Wandertauben und Mammuts

Wie Architekt Grundrisse und Renderings, einem historischen Gebäude wieder aufzubauen brauchen würde, braucht ein Wissenschaftler ein ausgestorbenes Organismus beleben wollen genetischen Baupläne, so detailliert wie möglich.

Aber für Kreaturen, die Hunderte oder Tausende von Jahren verschwunden, eine perfekt erhaltene Kopie des Genoms des Tieres zu finden ist nahezu unmöglich. Nach Tod beginnt DNA zu zersetzen und fast sofort abgebaut. Auch wenn eine Kreatur kurz nach dem Tod friert – man könnte sich vorstellen, zum Beispiel ein Mammut im sibirischen Permafrost – seine DNA wird im Laufe der Zeit knacken und Splittern. (Eine aktuelle Studie prognostiziert, dass sogar bei der ideale Erhaltung Temperatur von - 5 ° c, würde jede Anleihe in einem DNA-Molekül effektiv nach 6,8 Millionen Jahren zerstört werden, Festlegen einer festen Obergrenze für die alten Organismen können wir hoffen, wieder zu beleben).

Paleogeneticists bleibt unweigerlich die schwierige Aufgabe des Wiederaufbaus der ausgestorbenen Kreatur gesamten genetischen Bibliothek aus Fragmenten, die entspricht im Wesentlichen dem piecing zusammen ein Buch von einer Kopie, die durch einen Aktenvernichter ging. Wie können wir auch beginnen, dies zu tun?

Um herauszufinden, ich sprach mit Ben Novak, eine Paleogeneticist zu beleben und wieder herzustellen, die derzeit Anstrengungen zu de-ausgestorbene Wandertaube anführt, einem berühmten nordamerikanischen Vogel deren Bevölkerungen in Milliardenhöhe nummeriert, bevor Menschen sie erschossen alle vom Himmel im 19. Jahrhundert. Als ein erster Schritt haben Novak und seine Kollegen verbracht die letzten Jahren ausgestorbenen Vogels Genom zu rekonstruieren. Da wir gefrorenen Proben überhaupt nicht, mussten Wissenschaftler berufen an Gewebeproben von ausgestopften Tieren in Museen untergebracht.

Novak sagte "Wandertaube DNA sehr fragmentiert ist," mir. "Die Stücke, die wir bekommen sind überall von 30 bis 150 Basenpaare in der Größe." Um Ihnen eine Vorstellung davon, was dies bedeutet, repräsentiert ein Basenpaar einen einzelnen Buchstaben in der DNA-Code. Das gesamte Wandertaube Genom enthält 1,3 Milliarden davon.

"Wir bekommen nicht alles groß, und es ist sehr, sehr schwierig, alle zusammen, Stück, denn es ist nicht nur kurz, es ist gespickt mit falschen Mutationen vor Beschädigungen," fügte er hinzu.

Und doch, die Geschwindigkeit und Genauigkeit unserer DNA-Sequenzierung-Technologie ist bis zu dem Punkt, wo wir in der Lage, die vielen liest alle Satzfragmente in einem gebrochenen Genom ausspucken musste. Aber setzen Sie die Teile wieder zusammen, Wissenschaftler brauchen eine Referenz-Genom — ein sehr ähnliches Buch, die als Leitfaden dienen werde. Diese vergangenen März abgeschlossen Novak und sein Team genomische Sequenzierung für Schuppenhalstaube enge lebenden Verwandten der Wandertaube, die sich in etwa 3 Prozent seiner DNA unterscheidet. Die Schuppenhalstaube als eine Karte verwenden, haben sie erfolgreich mehrere komplette Wandertaube Genomen zusammengesetzt.

Immer der Wandertaube genetischen Code geschrieben und genäht zusammen war eine enorme Leistung, aber immer noch, es ist nur der erste Schritt zu einem viel größeren Ziel. Um herauszufinden, was Teile des Genoms kodieren für sinnvolle Wandertaube Merkmale, das Team ist nächstes Ziel wird sein, Blick auf RNA-Transkript Kopien von Genen, die Zellen zu verwenden, um Proteine herzustellen. Sobald sie die Schuppenhalstaube gesamten RNA Bibliothek oder Transkriptom sequenziert haben, können sie auf die Informationen verwenden, um wichtige Gene innerhalb des Genoms Wandertaube identifizieren.

"Das ist, wenn wir anfangen, den Spaß Vorbereitungen für den Versuch, einen Vogel zu machen" Novak sagte mir.

Im Gegensatz zu den Pyrenäen-Steinbock oder Magen brütende Frosch gehen Wissenschaftler nicht in der Lage, das gesamte Wandertaube Genom in einer Host-Ei kleben. Vogeleier sind enorm, nicht zu erwähnen, dass sie in eine harte äußere Schale eingeschlossen sind. Novak vergleicht ein Vogelei zu finden, einen weißen Marmor in einem Bottich von Milch der kleinen, DNA-haltigen Kern entfernen. Und einfügen einen neuen Kern, andere genetische Information enthält eine weitere Büchse der Pandora vollständig ist.

Den Prozess wiederbeleben und Wiederherstellung Pläne zu verwenden, um hybride Vögel mit Wandertaube Eigenschaften

Stattdessen ist der aktuelle Plan CRISPR Zellorganismen Technologie können ausgeschnitten Schuppenhalstaube DNA aus Keimzellen und hack in die entsprechenden Eigenschaften der Wandertaube. Auf diese Weise können Wissenschaftler erstellen Hybridzellen, enthält alle wichtigen Gene, die sein naher Verwandter der Wandertaube unterscheiden. Hybridzellen in Petrischalen erkochte werden dann in die Blutbahn Schuppenhalstaube Embryonen zu entwickeln, wo werden sie schließlich auf die Keimdrüsen migrieren injiziert werden. Nach dem schlüpfen und die Jungtauben Reife enthält einige ihre Eier oder Spermien die Anweisungen für ein Tier, die sieht viel wie ein Wandertaube. Eine neue Generation von Erhaltungszucht und eine kleine Anzahl von Personen Wandertaube-wie könnte geboren.

Nichts wie dies geschah immer vor, und niemand ist ganz sicher, wie es alle sinken werde. Aber der Wandertaube ist nicht das einzige Tier, das wir versuchen, wieder in Existenz eines Gens zu einem Zeitpunkt zu hacken.

Ähnliche Bemühungen zur Wiederbelebung des wolligen Mammuts sind mit Volldampf voran. Im April veröffentlicht ein Team von Forschern an der McMaster University Ancient DNA-Center die vollständigste wollige Mammut Genome, repräsentieren zwei Individuen, deren Reste in der sibirischen Tundra 40.000 Jahre auseinander begraben wurden. Unterdessen sind Harvard Genetiker George Church und seine Kollegen beschäftigt mit CRISPR um Gene für Mammut Ohren, Unterhautfettgewebe, Haarlänge und Farbe in die DNA der Hautzellen Elefanten zu verbinden. Diese Chimäre Zellen, während weit entfernt von Bonafide Mammuts, zeigen, dass der Traum der Neuerstellung der ikonischen pleistozänen Elefanten sehr gesund und munter ist.

Können wir De-ausgestorben, aber sollten wir?

Worst-Case-Szenario. Schlimmsten Fall.

Ein einzelnes Individuum aus einer ausgestorbenen Spezies zurückholen wäre eine unglaubliche Leistung. Unser Kurs mindestens zwei Tiere sind notwendig, um zu züchten, und in der Theorie, wir haben viele mehr, jeder Beitrag eine gewisse Menge an genetischer Vielfalt der Bevölkerung möchten. Die weniger einzigartigen Individuen beginnen wir mit der eher sind wir mit einer Rasse von genetisch verarmt Klone am Ende.

Wissenschaftler in der de-Aussterben Spiel sind nicht unempfindlich gegen dieses Problem, aber die genetische Vielfalt, die wir können theoretisch Infusion hängt einer Reihe von Faktoren, einschließlich, wie viele einzigartige Versionen von den ausgestorbenen Organismus Genom haben wir Zugriff auf. Für die Wandertaube haben mehrere komplette Genome jetzt sequenziert die können Wissenschaftler für Genmutationen durchforsten. Beim Erstellen von Hybrid-Keim Zell-Linien können sie absichtlich verschiedene Versionen von Gene einführen, wo Vielfalt vorhanden ist. Novak ist zuversichtlich, dass wiederbeleben und Wiederherstellung einer ursprünglichen züchtenden Vorrat mit genug Vielfalt schließlich eine gesunde Wandertaube Bevölkerung produzieren erstellen können.

Für andere ausgestorbenen Kreaturen, einen einzigen Klon oder eine Handvoll sehr genetisch ähnliche Personen möglicherweise, die in den Karten. Das wirft eine andere Frage, die jeder Wissenschaftler mit de-Aussterben Bemühungen heute mit zu kämpfen hat: ist der ganze Aufwand lohnt sich wirklich?

Warum die Mühe, Celia Klon zurück in die Welt bringen, wenn sie nie ein männlicher Pyrenäen-Steinbock mit züchten musst? Warum gehen zu Schmerzen, ein Mammut gen von gen zu rekonstruieren, wenn die Chimäre Bevölkerung dazu verurteilt, ein Schatten seinem ehemaligen selbst ist?

Kritiker der de-Aussterben oft argumentieren, dass Wiederbelebung verloren Arten Geld und intellektuellen Ressourcen von Bemühungen, diejenigen zu retten, wir noch haben, dauert. Fair Punkt, vor allem angesichts der bedrückenden Wahrheit, dass menschliche Aktivitäten über Hintergrund, drängen uns Hals über Kopf in einen sechsten Massensterben tausendmal die Rate der Arten verschwinden getrieben hat.

Aber Novak und seine Kollegen, die Zähler, dass einige der Methoden, die, denen Sie durch Honen sind, Bemühungen, einschließlich de Aussterben Klonen und Infusion von Zelllinien mit gen-Vielfalt, kooptiert, genetisch verarmte Bevölkerung wiederherzustellen möglicherweise. In der Tat, zusammen mit ihren Bemühungen, die Wandertaube zurückzubringen, wiederbeleben und Wiederherstellung forscht black footed Ferret Genomen. Das Unternehmen will künftig "genetische Rettungstechniken" verwenden, um die schwarzen footed Ferret mit Mutationen zu stärken, die verloren gingen, wenn die Bevölkerung auf nur sieben Personen geschrumpft.

Darüber hinaus Leistungen viele der Arten, die in der jüngsten Geschichte der Menschheit ausgestorben gegangen sind lebenswichtige Ökosystem während sie lebten. Bringen sie möglicherweise wieder ein wichtiger Schritt zur Wiederherstellung der Menschen veränderte Ökosysteme ähnlich ihrem natürlichen Zustand.

"Alle der Biodiversität in Wäldern Nordamerikas mit riesigen Herden von Milliarden von Wandertauben über Tausende und Abertausende von Jahren gemeinsam entwickelt," sagte Novak. "Immer diese Vögel wieder in den Wald wird ein Teil der Herstellung produktiver sein, Bioabundant Ökosysteme, die Anpassungsfähigkeit an den Klimawandel. Die Bewirtschaftung und Erhaltung anderer Arten werde für den Menschen erleichtert."

Mehr markant in den Jurassic Park-liebevolle öffentlichen, die Idee des de-Extincting Lebens inspiriert, Staunen und Ehrfurcht. Sehen wir nie live Herden Brachiosaurus Stampede auf einer tropischen Insel, aber die Technologie ein 40 tausend-jährige pleistozänen Mammuts zu reproduzieren ist nun in greifbarer Nähe.

Ich weiß nichts über Sie, aber ich denke, eine Herde von Mammuts Stempeln auf verschneiten Norden Kanadas eine ziemlich coole Sache zu sehen wäre.

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