VÝŠE: © ISTOCK.COM, RODIMOVA

Otázky o životě zaniklý ptáci teď seděla v přírodní historie muzea přetrvávají dlouho po jejich absolvování: Co mají zvuk jako? Jak vypadaly za letu? Jaký ekologický výklenek obývali?

Zatímco úsilí probíhá přivést zpět vyhynulých savců, jako je například mamut a quagga, přes klonování, umělé oplodnění, a šlechtitelského procesu, který si klade za cíl vrátit domestikovaných druhů na fenotypy, které se podobají jejich divokých předků, ptáků reprodukční systémy nejsou tak přístupný pro tyto techniky.

vědci se obracejí na kultivovaných zárodečných buněk převodovka, slibnou techniku, která byla použita k šíření genu-editoval domestikovaných kuřat na více než deset let. Myšlenka je, že geny z vyhynulých ptáků by mohly být replikovány a zavedeny do zárodečných embryí hostitele.

začínáme z místa, kde je alespoň životaschopné technologie, a pak jdeme ven biologicky.

—Rozmarýn Walzem, Texas&M University

Zatímco technika funguje dobře v kuřata, současná média pro buněčné kultury nepodporují volně žijících ptáků primordiální zárodečné buňky (PGCs), prekurzory spermií a vajíček. PGC přenášejí genetické sekvence do hostitele, takže mohou být předávány generacemi. Oživit & Obnovit, organizace, tkaní biotechnologie v ochraně volně žijících živočichů a zálohování mnohem výzkumu do de-vyhynutí, bylo prioritou vytvořit takový médií. Umožnilo by to rozsáhlé zesílení PGC divokých ptáků, možná včetně těch ohrožených ptáků, a nabízí platformu pro modifikaci genů, která by mohla pomoci vrátit vyhynulé druhy k životu.

„Kultivace je těžká,“ říká Marie-Cécile Van de pokoje s výhledem na město, viceprezident operací na Ligand Pharmaceuticals, který v roce 2006 studii, pokročilé techniky u kuřat tím, že rozvíjí první kultur modifikovaných PGCs, které nebyly odlišit od jejich fenotyp a zůstal věnuje přes zárodečnou linii. Má několik souvisejících patentů v této oblasti a poskytla počáteční studie proveditelnosti k oživení & Restore pro jeho úsilí o vyhynutí ptáků. „Zatím jsem neviděl kultivační systém u žádného jiného druhu“ kromě kuřat, který vykazuje požadovanou účinnost, říká. „Každý druh ptáků má jiný druh kultury. A ještě nevíme, jaké jsou tyto požadavky.“

Rozmarýn Walzem, nutriční biochemik v Texasu&M University, spolu s malým týmem studentů a postdoktorských výzkumných pracovníků, se snaží napravit.

„začínáme z místa, kde je alespoň životaschopné technologie, a pak jdeme ven biologicky“ relativní kuře, pinnated tetřev (Tympanuchus cupido pinnatus), říká Walzem. A jakmile je kultivovaná technika zárodečných buněk stabilizována u zpeřeného tetřeva, strategie by se pak rozšířila na úzce příbuzný, vyhynulý poddruh tetřeva.

zadejte-nebo spíše ukončete-vřesoviště.

vzorek vřesoviště z roku 1896 na Kalifornské univerzitě v Berkeley

W. Roberts | Ptačí Kolekce, Muzeum Obratlovců Zoologie, University of California, Berkeley

Obývající Východní Pobřeží křovinaté porosty a sandplains Severní Ameriky, heath slepice (T. cupido cupido) byl velký tetřev a potravina až do poloviny devatenáctého století. Tak běžné, byl pták, který přírodovědec Thomas Nuttall hlášeny v roce 1832, že „služebníci stanoveno jejich zaměstnavatelé nemají heath slepici přinesl ke stolu častěji než několikrát týdně.“

nadměrné lovení, nemoci a další tlaky vedly k prudkému poklesu počtu slepic vřesovišť. Do roku 1870 zůstalo na pobřežních ostrovech pouze zbytkové obyvatelstvo, včetně posledního stánku vřesoviště na Marthině vinici, kde se pták stal poněkud příčinou célèbre. Označení předčasný pokus o zachování, Heath Slepice Rezerva byla založena v roce 1908; tu pták nadšenci sešli u páření stanovišť nazývá leks, nebo vzestupu důvody, aby byli svědky extravagantní tanci samců. Ptáci by razítko jejich nohy, rozšířit dva rohovitý peří těsně nad velké, barevné vzdušné vaky na krku, a poslat zpět na kaskády dunivý zvuk. Poslední vřesoviště, známé místním jako Booming Ben, bylo vidět v roce 1932.

vzájemný zájem o modifikaci ptačích genomů přistál Walzemovi grant od Revive & Restore k práci na vyhynutí druhu. Prvním krokem v Walzem je pokus přivést zpět heath slepice bylo založení chovné populace pinnated tetřev v Texasu&M. pinnated tetřev má mnohem stejnou morfologii jako jeho menší, zaniklé bratranec, a když to zmizelo z jeho pre-Columbian rozsah, to může ještě být nalezený v 10 státech. Po úspěšném přenosu od chovatele, aby jejich nový výběh v Texasu&M, hejno osmi ptáků vyrábí 66 vajec během posledního období páření v roce 2020.

dalším krokem k „posunu projektu vpřed je získání podmínek, kde můžeme spolehlivě pěstovat pravěké zárodečné buňky v kultuře,“ říká Walzem. Za tímto účelem jsou PGC extrahovány z embryí dárce tetřeva a kultivovány in vitro, kde mohou být replikovány. V tomto stavu, PGCs jsou snadno přístupné pro manipulaci, včetně editování genomu, které by mohly v budoucnu zavést genetické sekvence zkopírována z vyhynulých druhů. Dále jsou buňky injikovány do vyvíjejícího se náhradního kuřecího embrya, kde migrují do pohlavních orgánů. Když se náhradní vylíhne a nakonec se rozmnožuje, spermie a vejce jeho potomků skrývají genom embrya tetřeva dárce, spolu s jakýmikoli genetickými úpravami zavedenými vědci.

V kultivovaných zárodečných buněk, technika přenosu, PGCs jsou extrahovány z dárce a kultivované v médiu, kde mohou být také gen upravovat. PGC jsou pak injikovány do embryí příjemců, které rostou do zárodečných chimér. Když se chiméry reprodukují, genomy dárce jsou předávány potomkům.

Oživit & Obnovit

Walzem počáteční pokusy o šíření a rozšíření pinnated tetřev PGCs sklizené z embryí nebyly úspěšné ve dvou různých typech médií.

„mohou existovat stovky molekul, které je třeba zapojit do programování buňky,“ vysvětluje Walzem. Pochopit nutriční požadavky PGCs a rozvíjet nejlepší recept na jejich podporu in vitro, Walzem je casting širokou síť experimentovat s dostupnými médii podmínky. Plánuje využívat analytické platformy, jako je metabolomika a cytokinová pole, aby pochopila, proč se zárodečným buňkám daří a zesilují se v některých mediálních dávkách a ne v jiných.

sledováním signálních molekul nazývaných cytokiny bude Walzem hledat náznaky vývojových stádií buněk v médiích, aby přibil, v jakém okamžiku se dále vyvíjejí nebo zastavují. Spolu s profilem metabolitů by cytokiny mohly dále určit požadované složky pro optimální médium PGC. Nebo naopak, co by její tým mohl zjistit, je to, co brání zárodečným buňkám v prosperitě v médiích. „A to může být největší krok vpřed,“ k identifikaci a odstranění jakýchkoli překážek, říká Walzem.

Texas&M tým uspět v kultivaci pinnated tetřev zárodečných buněk, je dalším krokem v přes zárodečnou linii, je tyto buňky se vstříkne do krevního řečiště hostitele kuřecí embryo během přesný čas okno, které by umožnilo buňky, aby doma v na a obsadit zárodku pohlavní žlázy, pak se vyvinou normálně jako spermie nebo vajíčka.

ale hostitelské kuřecí embryo má také své vlastní zárodečné buňky,“ a v podstatě existuje Psí boj mezi tím, kdo vlastní “ reprodukci, říká Walzemová. „A musíte si představit, že vlastní PGC příjemce mají výhodu domácího soudu.“

z tohoto důvodu, úspěšnost přenosu přes zárodečnou linii u kuřat je pouze 5-8 procent, říká Eszter Patakiné Várkonyi v e-mailu Vědce. Jako vedoucí pracovník v Národním Centru pro biologickou rozmanitost a Uchování Genových zdrojů, Institut pro Uchování Genových zdrojů Hospodářských Zvířat, v Maďarsku, má se zaměřil na práci na zachování vzácné kuřecích plemen, která jsou populární na malých farmách v Maďarsku a jsou více odolné proti onemocnění a parazitům než ptáci v průmyslové chov drůbeže. Pro zvýšení přenosové rychlosti prvotních zárodečných buněk Várkonyi navrhuje použití chemicky sterilizovaných kuřecích embryí: bez konkurenčních nativních zárodečných buněk úspěšnost přenosu zárodečných buněk raketuje až na 99,5 procenta. Použití sterilizovaných kuřecích embryí k hostování zárodečných buněk tetřeva je taktikou, kterou Walzem zvažuje.

tento kultivovaných zárodečných buněk převodovka manévr úspěšný, a náhradní kuřecí reprodukuje s další kuře také s tetřev zárodečné linie, jeho potomstvo bude pinnated tetřev.

Walzem plánuje i nadále spolupracovat se svými kolegy v terénu a dále identifikovat rozdíly mezi heath slepice a pinnated tetřev genomů, což je proces, již pokročilý Oživit & Obnovit přes jeho financování genomu sekvenování Tympanuchus tetřev rodu. Když geny specifické pro heath slepice jsou identifikovány v součtu, ona se dívá do Texasu&M Institute for Genomic Medicine připojit se k úsilí a upravit odpovídající geny v pinnated tetřev zárodečných buněk svěřit heath slepice atributy.

jestli to, co se nakonec vylíhne ve Walzemově laboratoři, skutečně replikuje vřesoviště, se teprve uvidí. Epigenetika a životní prostředí budou také hrát rozhodující roli v jeho kondicionování a přežití. A aby bylo možné vynaložit veškeré úsilí na ochranu přírody, musí být lidé lepšími správci ptačího biotopu. Za tímto účelem Oživit & Obnovit hodlá zachovat hejna chiméry a náhradní heath slepice při reintrodukci druhů, chráněné sandplains Massachusetts ostrovy pro další studie. Pokud se snaha o vyhynutí slepice vřesoviště dostane do tohoto bodu, takový milník by mohl být 10 nebo více let daleko.