När Martha passageraren duva dog 1914 på Cincinnati Zoo, markerade det slutet på en tid.
När den dominerande arten i östra Nordamerika strömmade passagerarduvor skogen i jätteflockar upp till flera miljarder individer i tiotusentals år innan deras antal snusades ut.,
det stora antalet av dessa fåglar—i kombination med deras trädfrödieter-formade dem till en av de viktigaste ekosystemingenjörerna i sin tid, ”forma den lapptäcke livsmiljödynamik som dessa skogar förlitade sig på, ekosystem förlorar nu mångfald utan passagerarduva”, säger Ben Novak, en ledande forskare vid Revive & återställa.
”När fågeln slocknade 1914 var det ett dyster uppvaknande av kraften hos industriell mänsklighet att utplåna även de mest rikliga naturresurserna”, sa han.,
det är därför Novak, som arbetar med ett Kaliforniskt institut som heter Revive& Restore, syftar till att få tillbaka arten och återinföra den i sin naturliga livsmiljö-med hjälp av vanliga duvor och kraften i CRISPR.
Varför De Utrotning?
Novak är bland en liten grupp av ”de-extinction” ingenjörer, en relativt marginell grupp forskare som hoppas kunna använda genteknik för att skydda eller återuppliva ikoniska djurarter som härjas av mänsklig aktivitet.,
För vissa är de-extinction en ekologisk skuldresa, en art-wide Pet Cemetery skräckhistoria mogen för katastrof. Ja, biologisk mångfald är viktigt; men vem är att säga att en utdöd art kan anpassa sig och överleva i ett ekologiskt system som har gått vidare sedan dess bortgång? Eller kanske ännu viktigare, vad händer om nyligen återupplivade djur—en sann ”invasiv art” för jorden-orsakar mer skada än bra för vårt bräckliga ekosystem?
”varför gå igenom besväret” är något hans team blir tillfrågad, sade Novak., För passagerarduvor är svaret enkelt: nyligen, nästan ett årtusende efter deras mandrivna utrotning, förstår vi äntligen den kritiska roll de spelade för att forma den östra nordamerikanska ekosfären.
hittills har forskare funnit att passagerarduvor härstammar över 12 miljoner år sedan och exceptionellt utvecklats för att leva i täta flockar. Dessa nya insikter, i kombination med en studie av skogsekologi, visar tydligt att dessa fåglar var viktiga ingenjörer av skogsdynamik.,
denna centrala roll tyder på att passagerarduvor är mycket mer än en utrotning sob-story affisch barn. ”Att föra tillbaka passagerarduvan kommer att återställa de dynamiska skogsregenereringscyklerna som dussintals för närvarande minskande växt-och djurarter måste trivas”, säger Novak.
”Passagerarduva är inte bara en modellart; det är förmodligen den viktigaste arten för framtiden för att bevara östra Amerikas skogens biologiska mångfald”, sa han.,
The De-Extinction Play Book
som ledande forskare av ”The Great Passenger Pigeon Comeback”-projektet antog Novak ett holistiskt tillvägagångssätt för utrotning.
det är en tvåstegsprocess: först måste de utdöda arterna återupplivas från de döda. För det andra måste en ny introduktion av arten till miljön bedömas noggrant.
Vi har redan liknande exempel för det andra steget, förklarade Novak., Återinförande av arter i områden där de utrotades är årtionden gammal vetenskap, och forskare har sett framgångar som vargarna i Yellowstone, älg i Kentucky eller bävern i Skottland. Slutmålet här är att väga riskerna med att göra mot att inte göra: vad skulle hända med ekologin om vi är helt hands-off.
När det gäller passagerarduvan är resultatet för återinförandet sannolikt antingen neutralt-vilket innebär att det bara skulle bli en annan fågel i skogen utan mätbar inverkan-eller positiv för andra arters överlevnad.,
hur som helst verkar oddsen vara till Novaks fördel.
det första kravet—att föra de döda tillbaka till livet—är en mycket nyare vetenskap. Men tack vare ett litet verktyg som heter CRISPR ser de-extinctionists en väg framåt.
här är crux: till skillnad från Jurassic Park försöker forskare inte helt återuppliva ett djur baserat enbart på dess DNA.
laget tar snarare en Sök-och-ersätt-strategi: från din genomsnittliga scavenger duva på stadens gator planerar de att införliva gener som är specifika för passagerarduvor i moderna kusiner-band-tailduvan., Genom att selektivt odla gendjuren hoppas laget att koncentrera de nyinbyggda generna i avkomman och därmed knuffa dessa ”levande surrogater” mot passagerarduvor på genetisk nivå.
med tillräckligt många generationer kan vi ha en nyfiken, konstgjorda arter med DNA som inte kan särskiljas från de döda djur som de modelleras efter. Exakt när ett hybriddjur blir en passagerarduva är en filosofisk fråga som plågar alla utrotningsrörelser.
det är en strategi som de flesta utrotningsansträngningar antar. Men Novaks lag har redan ett ben upp.,
jämfört med dodo, till exempel, ”det finns användbar DNA eftersom det finns mer fyllda passagerarduvor vilar i museilådor och privata samlingar än någon annan utdöd fågel”, säger Novak. Lägga till det faktum att vi har tillgång till band svans duvor och förstå deras reproduktiva mönster, ”vetenskapen om väckelse verkade som om det skulle falla på plats med rätt innovation och uthållighet.”
de-Extinction i praktiken
sedan 2012 har Novaks team kanske gjort större framsteg än något annat de-extinction-projekt.,
först, i en serie papper och samarbeten, presenterade laget bit-by-bit de kritiska effekterna passagerarduvor hade på deras ekosystem, och svarade den urgamla frågan om hur deras antal krympte snabbt från miljarder till ingen. CliffsNotes-versionen: fåglarna utvecklades för att anpassa sig utsökt till livet i en stor befolkning. Även om de kunde ha kunnat studsa tillbaka från låg genetisk mångfald, drev mänsklig jakt den sista spiken i sin kista.
dessa studier hjälper tillsammans till att informera passageraren duva comeback., Novak förklarade att enligt dessa resultat måste vi först ge band-tail duvor de nödvändiga mutationerna som får dem att odla på det sätt som passagerarduvor gjorde, för att stödja dem att leva i högsociala densiteter. Därefter måste vi ge fåglarna de nödvändiga anpassningarna för att leva i höga densiteter effektivt, till exempel egenskaper som gör det möjligt för dem att vara mer känsliga mot sociala signaler eller snabba ungdomstillväxt, så de lägger mindre belastning på föräldraskapsinsatser vid höga tal.
tillkomsten av CRISPR ändrade allt., För första gången har Novak och team tillgång till ett relativt enkelt och billigt genredigeringsverktyg som gör det möjligt för dem att tinker med den gemensamma duvans DNA.
hittills har de försökt flera metoder för att öka effektiviteten i verktyget. Det bästa sättet är att direkt redigera en duvas sperma eller ägg, eftersom dessa ändringar kommer att vidarebefordras till nästa generation. Problemet? Forskare har hittills inte kunnat odla cellerna i ett provrör.
nästa bästa: injicera DNA—redigeringsverktyget—tillsammans med nödvändiga ändringar-i ett embryo., Men forskare stötte också på problem här: de var tvungna att förlita sig på virus för att leverera CRISPR-maskinen, vilket gör paketet för stort för att injiceras säkert.
För att komma runt dessa vägspärrar fokuserade Novaks team sina ansträngningar på att göra en helt ny rad duvor, som var och en hyser genetiskt material som möjliggör enklare DNA-redigering.
CRISPR-Cas9 är en dubbelstegsprocess, förklarade Novak. CRISPR-delen fångar in på mål-DNA, medan Cas9 gör själva snippningen., Fåglar uppfödda med Cas9 i varje cell har väsentligen en del av ett funktionellt genredigeringsverktyg inom sina kroppar, vilket gör det mycket lättare att leverera de andra nödvändiga komponenterna.
”under de kommande tre åren kan världen se de första genetiska egenskaperna hos passagerarduvan återupplivad i levande, andningsfåglar”, säger Novak.
och om allt går som planerat, kommer vi under de närmaste två decennierna att bevittna—för första gången-återupplivandet av en utdöd art. Dodo fåglar och ulliga mammutar kan följa. Med tiden kan utrotning vara en sak av det förflutna – för bättre eller sämre.,
bild kredit: Nicolas Primola/. com