De-zánik

V júli 2014 časopis Science publikoval špeciálnu sériu článkov venovaných téme úhynu druhov a potrebe nových prístupov k ochrane voľne žijúcich živočíchov - medzi nimi aj vyhynutie (známe tiež ako biológia zmŕtvychvstania), proces oživovania druhov, ktoré majú vymrel alebo zanikol. University of Otago, NZ, zoológ Philip J. Seddon a kolegovia, autori článku uvedeného v sérii, navrhli, že nejde o to, či dôjde k vyhynutiu - vedci boli bližšie ako kedykoľvek predtým, aby sa to stalo - ale ako Urob to tak, aby to prospelo ochrane. Zvláštne číslo nasledovalo po minuloročnej udalosti TEDxDeExtinction, vysoko propagovanej konferencii, na ktorej kľúčové osobnosti v tejto oblasti hovorili o vede, prísľube a rizikách vyhynutia.

Prineste ich späť.

Aj keď sa kedysi považovala za vymyslenú predstavu, možnosť oživenia vyhynutých druhov sa zvýšila vďaka pokrokom v technológiách selektívneho šľachtenia, genetiky a reprodukčného klonovania. Kľúčový medzi týmito pokrokmi bol vývoj v 90-tych rokoch techniky známej ako jadrový prenos somatických buniek (SCNT), ktorý sa použil na výrobu prvého klonu cicavcov, oviec Dolly (narodených 1996, zomrel 2003).

V roku 2009 vedci pomocou SCNT takmer vôbec prvýkrát dosiahli vyhynutie a pokúsili sa priniesť späť zaniknutý pyrenejský kozorožec (alebo bucardo, Capra pyrenaica pyrenaica). Klon bol vyrobený z konzervovaných tkanív, ale zomrel na závažnú poruchu pľúc v priebehu niekoľkých minút od jeho narodenia. Krátky úspech pokusu podnietil diskusiu o tom, či by sa druh mal vyhynúť z vyhynutia, a ak sa vráti, ako by sa to malo urobiť a ako by sa mal druh riadiť.

Kandidátov na vyhynutie je veľa. Príkladmi vysokých profilov sú napríklad mamut vlnitý (Mammuthus primigenius), holub cestujúci (Ectopistes migratorius), tylacín alebo vlk bradavičnatý (Thylacinus cynocephalus) a žaba žalúdka (Rheobatrachus silus). Deinkinkcia sa nevzťahuje na dinosaury, čiastočne kvôli extrémnemu starému veku vzoriek a silnej degradácii DNA v priebehu času.

Nástroje vzkriesenia druhov.

Možnosť oživenia vyhynutých druhov sa prvýkrát preskúmala na začiatku 20. storočia prostredníctvom prístupu známeho ako chov chrbta (alebo chov späť). Chov chrbta na produkciu plemena, ktoré vykazuje znaky divokého predka, je založený na zásadách selektívneho šľachtenia, ktoré ľudia používajú po stáročia na vývoj zvierat s požadovanými vlastnosťami. V 20. a 30. rokoch nemecký zoológovia Lutz a Heinz Heck krížili rôzne druhy hovädzieho dobytka v snahe zachovať plemeno zvieraťa podobného aurochám (Bos primigenius), zaniknutému druhu európskeho divokého vôl, ktorý bol predkom moderného hovädzieho dobytka. Bratia Heckovci krížili moderný hovädzí dobytok, používajúc ako sprievodcu historické opisy a vzorky kostí, ktoré poskytovali morfologické informácie o aurochoch, nemali však vhľad do genetickej príbuznosti zvierat. V dôsledku toho výsledný hovädzí dobytok Heck niesol malú podobnosť s aurochmi.

V druhej polovici 20. storočia sa objavili nástroje, ktoré vedcom umožnili izolovať a analyzovať DNA z kostí, vlasov a iných tkanív uhynutých zvierat. Vedci spolu s pokrokom v reprodukčných technológiách, ako je napríklad oplodnenie in vitro, dokázali identifikovať hovädzí dobytok, ktorý je blízkym genetickým príbuzným auroch, a kombinovať svoje spermie a vajíčka, aby produkovali zviera (tzv. Tauros), ktoré je morfologicky a geneticky podobné do aurochovcov.

Ďalšie pokroky v genetických technológiách zvýšili možnosť odvodenia a rekonštrukcie genetických sekvencií zaniknutých druhov z dokonca slabo konzervovaných alebo zmrazených exemplárov. Zrekonštruované sekvencie sa dajú porovnať so sekvenciami existujúcich druhov, čo umožňuje identifikáciu nielen živých druhov alebo plemien, ktoré sú najvhodnejšie na chov v chrbte, ale aj génov, ktoré by boli kandidátmi na úpravu u živých druhov. Úprava genómu, technika syntetickej biológie, zahŕňa pridanie alebo odstránenie špecifických častí DNA v genóme druhu. Objav CRISPR (zoskupený pravidelne interspaced krátke palindromické opakovania), prirodzene sa vyskytujúci enzýmový systém, ktorý edituje DNA v určitých mikroorganizmoch, značne uľahčil zdokonalenie editácie genómu kvôli de-extinkcii.

Klonovanie na účely vyhynutia sa zameralo predovšetkým na použitie SCNT, čo znamená prenos jadra zo somatickej (telesnej) bunky zvieraťa, ktorý sa má klonovať, do cytoplazmy enuklúzneho darcovského vajíčka (vajíčka, ktorá pochádza z iného bunky) zviera a jeho jadro bolo odstránené). Vajíčka sa v laboratóriu stimuluje, aby iniciovala delenie buniek, čo vedie k vytvoreniu embrya. Embryo je potom transplantované do maternice náhradnej matky, ktorá je v prípade vyhynutia druh úzko príbuzný s klonovaným. V snahe oživiť zaniknutý pyrenejský kozorožec v roku 2009 vedci preniesli jadrá z rozmrazených fibroblastov kryokonzervovaných vzoriek kože do enukleovaných vajíčok domácich kôz. Rekonštruované embryá boli transplantované buď do španielskych kozákov alebo hybridných (španielskych kozákov).

Môže byť tiež možné použiť kmeňové bunky na oživenie zaniknutých druhov. Somatické bunky môžu byť preprogramované zavedením špecifických génov, čím sa vytvoria takzvané indukované pluripotentné kmeňové bunky (iPS). Takéto bunky môžu byť stimulované k diferenciácii na rôzne typy buniek, vrátane spermií a vajíčok, ktoré môžu potenciálne viesť k živým organizmom. Podobne ako v prípade iných techník de-extinkcie však úspech prístupu založeného na kmeňových bunkách do značnej miery závisí od kvality DNA, ktorá je k dispozícii v konzervovaných vzorkách.