Uitgestorven rat vertoont limieten van CRISPR voor het doen herleven van soorten

Als het vóór het begin van de twintigste eeuw liep als een Christmas Island-muis en sprak als een Christmas Island-muis, was het waarschijnlijk een Christmas Island-muis. Maar als een van deze nu uitgestorven muizen ooit weer op aarde zou rondlopen, zou het in feite een genetisch gemodificeerde Noorse bruine muis zijn. Een nieuwe studie heeft aangetoond dat de knaagdieren niet op een Christmas Island-rat zullen lijken, zoals sommigen hopen.

met advent Genbewerkingstechnologie zoals CRISPRWetenschappers zijn overgestapt van klonen naar genetische manipulatie als de meest veelbelovende manier om “uitsterven te elimineren” of om uitgestorven soorten te doen herleven (SN: 10/7/20). Maar in tegenstelling tot klonen, zal genetische manipulatie geen exacte replica van een uitgestorven soort opleveren. In plaats daarvan zal deze technologie het genoom van een bestaand dier wijzigen zodat het lijkt op het genoom van een gewenst uitgestorven dier. De uitdaging is om deze agent zo veel mogelijk op een uitgestorven soort te laten lijken.

Om de grenzen van deze methode te verkennen, probeerden de onderzoekers het genoom van de Christmas Island-rat te herstellen. Door delen van het genetische instructieboek van de uitgestorven muis te vergelijken met het genoom van een levend familielid, de Noorse bruine rat, kon het team ongeveer 95% van het uitgestorven genoom terugkrijgen. Het klinkt als veel, maar het betekent het 5% van de genen ontbreekt nogwaaronder enkele belangrijke elementen voor geur en het immuunsysteem, rapporteerden wetenschappers op 11 april huidige biologie.

“Je kunt alleen terugnemen wat je kunt vinden. Onze mening is dat we niet alles kunnen vinden”, zegt Tom Gilbert, een evolutiebioloog aan de Universiteit van Kopenhagen.

Om het genoom van de uitgestorven rat te verkrijgen, namen Gilbert en collega’s oud DNA van twee monsters van rattenhuid die op Christmas Island waren bewaard. oud DNAgewonnen uit exemplaren die ergens tussen enkele decennia en duizenden jaren zijn gestorven, zijn verre van perfect (SN: 19-05-08). Gilbert’s Genome of Extinct Species beschrijft het als een versnipperd boek. Een manier om dit gescheurde boek weer op te bouwen, is door de onderdelen te scannen en te vergelijken met een referentie.

Met behulp van een intact exemplaar van het originele boek zou iedereen het boek theoretisch perfect kunnen reconstrueren. Bij het bepalen van een referentiegenoom zoeken onderzoekers naar soorten die evolutionair afwijken van recent uitgestorven soorten – met andere woorden, een zeer vergelijkbaar boek. De genomen zullen nauw overeenkomen, maar niet volledig.

Om deze reden is de Christmas Island-muis (Ratus McClear) was een voor de hand liggende keuze van analyse voor wetenschappers. afweek van zijn naaste verwant, de Noorse bruine rat (Noorse rat), slechts ongeveer 2,6 miljoen jaar geleden.

Het team ontdekte dat het genoom van de Christmas Island-rat is toegewezen aan ongeveer 95 procent van het genoom van de bruine rat in Noorwegen. Aanvullende analyses toonden aan dat de ongeveer 5% ontbrekende niet alleen kon worden verklaard door een defect in de techniek of een ongeschikt referentiegenoom. In plaats daarvan is de meeste van die genetische informatie simpelweg verloren gegaan vanwege het evolutionaire verschil tussen de twee soorten.

Bovendien waren de ontbrekende genen niet willekeurig. Het heeft de neiging om in twee hoofdgebieden te vallen die de immuunresponsen van ratten en hun reukvermogen beheersen. Dus als het genoom van de Noorse bruine rat zou worden aangepast om op een Christmas Island-rat te lijken, zou het nieuwe wezen anders ruiken dan het prototype. Dit zou de overlevingskans van de Christmas Island-ratten kunnen belemmeren als ze in hun vroegere leefgebied worden vrijgelaten.

Gilbert denkt niet dat iemand waarschijnlijk zou proberen muizen uit te roeien. Maar hij zegt dat wat het team heeft laten zien, nuttig kan zijn voor mensen die aan ambitieuzere projecten werken, zoals het terugbrengen van wolharige mammoeten. Het verschil tussen de Noorse bruine rat en de uitgestorven Christmas Island-rat is bijvoorbeeld vergelijkbaar met de divergentie tussen de Aziatische olifant en de wolharige mammoet.

“Door dit soort analyses te doen, die niet moeilijk zijn om te doen, kun je op zijn minst bedenken wat je gaat krijgen en wat je niet krijgt, en je kunt dat gebruiken om te beslissen of het de moeite waard is om te doen ‘, zegt Gilbert.

Ondanks de hindernissen is het nog steeds de moeite waard om technologie te gebruiken om soorten terug te brengen, zegt Ben Novak, hoofdwetenschapper bij Revive & Restore, een non-profitorganisatie die genetische manipulatie gebruikt voor natuurbehoudsprojecten. Hij is van plan de analyse van Gilbert en collega’s toe te passen op zijn eigen werk aan de passagiersduif, die in 1914 uitstierven. Hij voegt eraan toe dat er mogelijke oplossingen zijn voor het vastleggen van enkele van de ontbrekende gegevens, maar het feit dat sommige gegevens altijd hetzelfde blijven. De ontbrekende is een beperking die de-extinctie wetenschappers al hebben gevonden.

“Het probleem van referentie-aggregatie zal altijd een barrière blijven om uitsterven te elimineren”, zegt Novak. “Iedereen die de-extinctie zoekt, moet genoegen nemen met het feit dat we zo dicht mogelijk bij iets willen komen dat het milieu bedriegt.”

Met andere woorden, een uitgestorven mammoet die is gemaakt met behulp van genetische bewerking, als zoiets zou gebeuren, zou niet echt een mammoet zijn; Het zou verwant zijn aan een Aziatische harige olifant die is aangepast om in de kou te overleven. De nieuwe analyse suggereert dat de alternatieve dierversie waarschijnlijk genoeg verschillen had dat het voor het wezen moeilijk zou zijn om zijn vorige ecologische niche opnieuw te bevolken. Voor sommigen kan dit voldoende zijn om het doel van de oefening teniet te doen.

“Als wetenschap is het cool”, zegt Gilbert. Maar “Is dit het beste gebruik van geld in een wereld waar we neushoorns niet in leven kunnen houden?”