هل من الممكن إحياء الماموث والحيوانات المنقرضة الأخرى
Miscellanea / / May 13, 2023
يشرح أخصائي الحمض النووي القديم بيث شابيرو.
تبحث Beth Shapiro في الحمض النووي لحيوانات الماموث وطيور الدودو والأنواع المنقرضة الأخرى. في كتاب "الحياة التي أنشأناها" ، تشرح كيف تفاعل الناس مع الحيوانات طوال فترة وجودها: اصطادتها ، ودرّستها وحمايتها من الانقراض. بإذن من Corpus ، ننشر مقتطفًا من فصل "العواقب المقصودة" حول كيفية محاولة العلماء إحياء الماموث.
معظمنا الذين يعملون في مجال الحمض النووي القديم معتادون على أسئلة حول عودة الأنواع المنقرضة - على الأرجح بمساعدة التكنولوجيا الحيوية. هل فعلنا هذا بالفعل؟ لا؟ إذن ما مدى قرب العلماء من القيام بذلك؟ هل من الممكن حتى إحياء الأنواع المنقرضة؟ كيف هي عملية الانتعاش؟ أجيب على نفس الشيء طوال الوقت - لا ، ليس بعد ، بالكاد في المستقبل القريب.
من المستحيل إنشاء نسخة دقيقة من الأنواع المنقرضة وعلى الأرجح لن يكون ذلك ممكنًا أبدًا.
ولكن هناك تقنيات من المحتمل أن تسمح لنا يومًا ما بإحياء مكونات الأنواع المنقرضة - سماتها المنقرضة.
لنفترض أن العالم يمكنه تعديل الفيل عن طريق إضافة قطعة من الحمض النووي التي نشأت أثناء ذلك تطور ينمو الماموث والفيلة الشعر ويطور طبقة سميكة من الدهون تحت الجلد ، ونتيجة لذلك سيكون قادرًا على البقاء على قيد الحياة في الصقيع في القطب الشمالي. من الممكن تعديل الحمامة المخططة الذيل بحيث تشبه حمامة الراكب في لون الريش وشكل الذيل. ولكن هل ستكون هذه الأفيال والحمامات ذات الذيل المخططة ماموثًا حقيقيًا وحمامًا راكبًا؟ انا لا اظن ذلك.
لماذا لا يمكننا إعادة الأنواع المنقرضة؟ هناك ألف سبب لماذا الأنواع المنقرضة يصعب إحياؤها: من التعقيدات التقنية البحتة إلى الأسئلة الأخلاقية حول التلاعب بالأنواع و التحديات البيئية المرتبطة بالحاجة إلى إطلاق الأنواع المُعاد إحيائها في بيئة لم تكن موجودة فيها ، وربما العشرات بالفعل ألف سنة. يمكن التغلب على بعض المشكلات الفنية (تعديل الخط الجرثومي للطيور ، وزرع جنين الفيل في أم أسيرة) ، من غير المحتمل أن يتم حل الآخرين (استعادة البكتيريا المعوية من وحيد القرن الصوفي المنقرض ، والعثور على أم بديلة لـ Steller's بقرة).
خذ على سبيل المثال الماموث. أعرف ثلاث مجموعات بحثية تعمل حاليًا على إعادة تكوين الماموث. اثنان من هؤلاء بقيادة هوانغ وو سيوك من مؤسسة سوام لأبحاث التكنولوجيا الحيوية في كوريا الجنوبية بقيادة أكيرا إيريتاني من جامعة كينداي في اليابان - تسعى إلى استنساخ الماموث ، أي لإحيائها من خلال عملية ، أشهرها كانت ولادة النعجة دوللي.
لأن الاستنساخ يتطلب خلايا حية ، يأمل هوانج في العثور على خلايا الماموث الحية التي نجت في الجثث المجمدة ، والتي الآن (بفضل الاحتباس الحراري) تذوب في سيبيريا الأبدي التربة الصقيعية. [...] عيب هذه الطريقة هو عدم وجود خلايا حية في جثث الماموث المجمدة ، حيث تبدأ عملية تحلل الخلية على الفور بعد الموت. ومع ذلك ، تدرك مجموعة عمل Iritani أنه من غير المحتمل العثور على خلايا الماموث الحية ، وتتحول إلى جزيئات علم الأحياء من أجل إحياء خلايا الماموث الميتة ، أو على الأقل تحقيق مثل هذا المظهر من الحياة التي يمكن أن تكون استنساخ. خطة إيريتاني هي إجبار البروتينات من البيض الفئرانمصمم لإصلاح الحمض النووي التالف ، وإعادة بناء الحمض النووي المكسور في الخلايا العملاقة.
في عام 2019 ، نشر إيريتاني وزملاؤه ورقة بحثية تصف كيف حاولوا القيام بذلك باستخدام خلايا من جثة الماموث المحفوظة جيدًا والتي تُدعى يوكا. تم الترحيب بهذه المقالة على الفور في الصحافة الشعبية باعتبارها نذير قيامة وشيكة للماموث ، ولكن يبدو أن الأدلة تشير إلى خلاف ذلك. على الرغم من أن خلايا يوكا كانت محفوظة جيدًا بشكل ملحوظ مقارنة بخلايا الماموث الأخرى المحنطة ، إلا أن بروتينات الفأر لم تكن ناجحة جدًا في إصلاح الحمض النووي للخلية.
من المستحيل استنساخ الماموث لأن جميع خلايا الماموث ماتت.
المجموعة الثالثة التي تأمل في إحياء الماموث يقودها جورج تشيرش من معهد ويس للهندسة البيولوجية في جامعة هارفارد. يعترف العلماء أنه لن يكون من الممكن العثور على خلايا حية من الماموث ، بالنظر إلى أن الماموث الأخير مات منذ أكثر من ثلاثة آلاف عام. ومع ذلك ، لا توافق الكنيسة على أن هذا يستبعد الاحتمال اعادة احياء الماموث. ويؤكد أن لدينا تحت تصرفنا إمدادًا لا نهائيًا من الخلايا الحية تقريبًا مثل الماموث - الفيلة الهندية - والتي يمكن زراعتها في المختبر وتحويلها من الماموث تقريبًا إلى الماموث بالكامل باستخدام الأدوات الاصطناعية مادة الاحياء. ولهذه الغاية ، أطلق تشيرش برنامجًا لاستخدام كريسبر لإدخال الحمض النووي في خلايا الفيل الهندي. تغييرات طفيفة (واحدة تلو الأخرى) حتى يتطابق جينوم الخلية مع الجينوم تمامًا الماموث.
دور الجينوم الفيل في جينوم الماموث مهمة ذات أبعاد مخيفة. تباعدت الخطوط المؤدية إلى الفيلة الهندية والماموث الصوفي منذ أكثر من خمسة ملايين عام. نظرًا لأن بقايا الماموث محفوظة جيدًا ، فقد تمكن العلماء الذين يعملون باستخدام الحمض النووي القديم من إعادة بناء العديد من الجينومات من هذه البقايا بأكملها. عندما تمت مقارنتها بجينومات الأفيال الهندية ، اتضح أن لديهم حوالي مليون اختلاف جيني.
اليوم ، من المستحيل إجراء مليون تعديل على الحمض النووي للخلية في وقت واحد - لا تسمح أي من الطرق المتاحة لتحرير الجينوم بذلك. لإجراء العديد من التغييرات ، يجب تقسيم الجينوم فعليًا إلى أجزاء كثيرة في نفس الوقت ، وهي كارثة محتملة من غير المرجح أن تتعافى الخلية منها. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب كل تعديل (أو مجموعة من التعديلات) آلية تحرير خاصة به ، ومن الواضح أن محاولات توصيلهم جميعًا في القفص دفعة واحدة لن تنتهي بأي شيء جيد.
حتى الآن ، تقوم مجموعة تشرش بإجراء تعديل أو أكثر في وقت واحد ، مع التأكد من إجرائهم. بشكل صحيح ، ثم يأخذ الخلايا بالتعديل الصحيح وإخضاعها للجولة التالية التحرير. في المرة الأخيرة التي سألت فيها تشيرش عن حالهم ، قال إن فريقه أضاف حوالي 50 التعديلات، مع استبدال بعض الجينات بمتغيرات ضخمة ، والتي تظهر الدراسات أن الماموث يبدو مثل الماموث أكثر من الفيل. اليوم ، يمتلك فريق تشيرش خلايا حية ، إذا تم استنساخها ، فستحتوي على التعليمات الجينية التي تستعيد بعض سمات الماموث. هذه ليست خلايا ضخمة ، لكنها تشبه الماموث.
هل من الممكن استنساخ خلايا الكنيسة العملاقة؟ تحسنت تقنيات الاستنساخ ، خاصة للحيوانات الأليفة مثل الأغنام والأبقار ، بشكل ملحوظ منذ عام 2003 ، عندما ولدت النعجة دوللي. ومع ذلك ، في حالة الأنواع الأخرى ، يتم قضاء الكثير من الوقت في توضيح جميع التفاصيل الضرورية: كيف ومتى يتم التقاط البيض ، كيفية إنشاء ثقافة مثالية للتطور المبكر للأجنة ، ومتى يتم زرعها بأمهات بديلة الأم. والعقبة الرئيسية هي مرحلة إعادة البرمجة ، حيث تنسى الخلية الجسدية كيف تكون خلية من نوعها ، وتتحول إلى خلية من النوع الذي يمكن أن يصبح حيوانًا كاملاً. نادرًا ما يتم تنفيذ هذه الخطوة بشكل صحيح - نادرًا جدًا لدرجة أن معدل نجاح محاولات الاستنساخ بالكاد يتجاوز 20٪ ، حتى بالنسبة للأنواع التي يستنسخها العلماء طوال الوقت.
لم يتم استنساخ الأفيال أبدًا ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى عدم وجود سوق متخصص للفيلة المستنسخة.
سوق استنساخنا محلي الحيوانات تنمو. تقوم شركة Boyalife Genomics للتكنولوجيا الحيوية ببناء مصنع لاستنساخ الماشية في تيانجين وتزعم ذلك وستكون قادرة على تربية مليون بقرة واغيو مستنسخة سنويًا لتلبية الطلب المتزايد على لحوم الأبقار الصينية. سوق.
شركة Hwang's Sooam Biotech جاهزة لاستنساخ ملفك هزلي، وفي ViaGen Pets ، ومقرها تكساس ، لديهم كلب وقطة وحتى محبوب حصان. لكن لسبب ما ، قلة من الناس يسعون إلى استنساخ فيلهم المحبوب.
ربما يكون من المستحيل استنساخ فيل. الفيلة حيوانات ضخمة لها جهاز تناسلي ضخم. يؤدي هذا إلى تعقيد الخطوات الحاسمة في عملية الاستنساخ ، مثل حصاد بيضة لنقلها النووي. وإدخال جنين نامي في رحم الأم البديلة ، لأن غشاء البكارة في الفيلة يقع بين الحمل يتجدد (لديه ثقب صغير يدخل فيه الحيوان المنوي الذكر ، ولكن بالنسبة لجنين الفيل ، يعد هذا عقبة كبيرة وربما لا يمكن التغلب عليها). تعتبر الأفيال الهندية أيضًا من الأنواع المهددة بالانقراض ، مما يعني أنه إذا كانت هذه التكنولوجيا لا تزال بعيدة عن قدرات العلم ، فسيكون من الأفضل تطبيقها على تربية الأفيال.
حتى لو أصبح استنساخ الأفيال ممكنًا تقنيًا (وأخلاقيًا) ، فليس من الواضح تمامًا ما إذا كانت الأم الفيل قادرة على تحمل طفل ماموث.
خمسة ملايين سنة هي فترة تطورية طويلة ، ومليون اختلاف بين الحمض النووي كثير. من حيث الجوهر ، فإن الاختلاف التطوري بين الماموث والفيلة الهندية هو نفسه تقريبًا بين البشر و الشمبانزي. من الصعب تخيل أم شمبانزي تحمل طفلاً بشريًا (والعكس صحيح).
لقد حدث أن نجحت الأمهات البديلات في إنتاج أشبال من نوع مختلف ، لذلك قد لا تكون المسافة التطورية حكماً. أنجبت الكلاب المنزلية أشبال ذئب مستنسخة ، منزلية القطط - أشبال قطط السهوب الصحية ، وبقرة محلية أنجبت شبل غور مستنسخ سليم.
أثبتت هذه التجارب ما اشتبه فيه العلماء منذ البداية: كلما زادت العلاقة بين نوعين ، المشاركة في الاستنساخ بين الأنواع ، كلما قلت احتمالية النجاح في كل مرحلة من مراحل العملية استنساخ. حتى الآن ، فإن أقرب الأقارب الذين شاركوا في تجربة استنساخ ناجحة بين الأنواع هم الإبل ذات الحدبة الواحدة والحدبة (الجمل العربي والبكتري) ، والتي تباعدت مساراتها التطورية منذ حوالي أربعة ملايين سنة.
على الرغم من هذه الفترة التطورية الطويلة ، في عام 2017 ، أنجب جمل من الجمل العربي جملًا مستنسخًا مزدوج السنام. هذا أمر واعد للغاية لكل من الإبل البكتيرية (فهي تقريبًا الأولى في قائمة الثدييات الكبيرة المهددة بالانقراض) وللحفاظ عليها. الطبيعة ككل ، لأن هذا الحدث نفسه يؤكد على مدى تقدم تقنيات الاستنساخ المتقدمة وكيف يمكن إنقاذ مجموعة الأنواع التي يمكن إنقاذها من خلال هذا طُرق.
في عام 2003 ، ولدت أنثى الوعل الأيبيرية بعد انقراض نوعها بثلاث سنوات. قبل أربع سنوات ، قامت مجموعة بقيادة ألبرتو فرنانديز أرياس ، الذي يشغل الآن منصب رئيس وزارة الصيد وصيد الأسماك و الأراضي الرطبة في الحكم الذاتي الأسباني لأراغون ، جمعت خلايا سيليا ، آخر فرد من وعل البرانس ، وأخضعوها فوري تجميدحتى لا تتلف الحمض النووي. ثم أمضى فرنانديز أرياس وزملاؤه عدة سنوات في تطوير استراتيجية لإحياء الماعز الجبلي. لقد حاولوا أخذ بيض لاستنساخ خلايا سيليا من ماعز جبلي بري آخر ، لكن الحيوانات البرية ليست معتادة على البشر وهي ماهرة في الهروب ، لذا تجربة فشل.
لحسن الحظ ، كان من الأسهل جمع البيض من الماعز الداجن. بدلاً من الحمض النووي للماعز الداجن ، أدخل العلماء الحمض النووي للخلايا الجسدية المجمدة لسيليا في البيض ، وبعد ذلك تم زرع 57 بويضة محولة في أمهات بديلات. كانت هذه الخلايا هجينة من الماعز الداجن ووعل البرانس. تم تطعيم سبعة أجنة وولدت أنثى على قيد الحياة. للأسف ، كانت الأنثى المستنسخة تعاني من شذوذ خلقي في الرئة ، ربما بسبب تعقيدات عملية الاستنساخ ، وتوفيت في غضون دقائق. تم تعليق محاولات إحياء الوعل الأيبري من خلايا سيليا ، لكن الخلايا لا تزال مجمدة.
من المحتمل أن يتمكن العلماء يومًا ما من إعادة ترميز جينوم الفيل في جينوم الماموث واستنساخ هذا قفص بزراعته مع أمها الفيل ، ومع ذلك ، فإن العملية نفسها يمكن أن تمنع إحياء الماموث تطوير.
الماموث المستنسخ المولود من أم فيل (أو الرحم الاصطناعي الذي يفضله جورج تشيرش كحل لمشكلة استنساخ الأفيال) سيبدو على الأرجح مثل الماموث.
لدينا جميعًا تقريبًا من بين معارفنا توائم متطابقة ، لذلك نتخيل مدى تأثير الحمض النووي على المظهر. لكن أصدقائنا التوأم غير قابلين للتبادل. لديهم تجارب حياتية مختلفة ، وضغوط مختلفة ، وأنظمة غذائية مختلفة وبيئات مختلفة... باختصار ، هم أناس مختلفون تمامًا. هل سيكون هناك ماموث قد مر عبر مسار نمو الفيل داخل الرحم ، تربيته الأفيال ، ويتغذى على طعام الفيل ويمتلك نباتات الفيل الدقيقة أمعاء، تتصرف مثل الماموث - أم أنها لا تزال مثل الفيل؟
لا يهم ، بالطبع ، إذا كان هدفنا النهائي هو إنشاء فيل ببعض سمات الماموث ، وهو ما نريده على الأرجح. ولكن إذا أردنا إنشاء ماموث ، فإننا نحتاج أيضًا إلى إعادة تكوين موطن الماموث بالكامل ، من الحمل حتى الموت. وهذه البيئة ، للأسف ، ماتت أيضًا.
كتاب "الحياة التي خلقناها" يبدد أيضًا الأساطير حول الهندسة الوراثية. تتحدث بيث شابيرو عن كيفية تأثير هذا الاتجاه على الإنتاج الحيواني ويساعد في حماية الأنواع المهددة بالانقراض من الانقراض.
شراء كتاباقرأ أيضا🐍
- هل التطور مستمر؟ كيف تغير الناس منذ داروين
- "البقاء للأصلح": أشهر 10 أساطير عن التطور
- "الشيء الرئيسي في الحياة هو الموت": مقابلة مع عالم الوراثة اللاجينية سيرجي كيسيليف