yllä: © ISTOCK.COM, RODIMOVA

kysymykset nyt luonnontieteellisissä museoissa istuvien sukupuuttoon kuolleiden lintujen elämästä ovat jatkuneet pitkään niiden poismenon jälkeen: miltä ne kuulostivat? Miltä he näyttivät lennolla? Minkä ekologisen lokeron he asuttivat?

vaikka sukupuuttoon kuolleita nisäkkäitä, kuten villamammuttia ja kvaggaa, yritetään elvyttää kloonaamalla, keinosiemennyksellä ja jalostusprosessilla, jonka tarkoituksena on palauttaa kesyt lajit niiden luonnonvaraisia esi-isiä läheisesti muistuttaviin fenotyyppeihin, lintujen lisääntymisjärjestelmät eivät ole yhtä alttiita näille tekniikoille.

niinpä tutkijat ovat siirtymässä viljeltyihin sukusolujen siirtoon, lupaavaan tekniikkaan, jota on käytetty geenien muokkaamien kesykanaloiden levittämiseen yli vuosikymmenen ajan. Ajatuksena on, että sukupuuttoon kuolleiden lintujen geenejä voitaisiin monistaa ja siirtää isäntäalkioiden sukusoluihin.

aloitamme paikasta, jossa on ainakin toimiva teknologia, ja sitten astumme ulos biologisesti.

—Rosemary Walzem, Texas a&M University

vaikka tekniikka toimii hyvin kanoilla, nykyiset soluviljelmät eivät tue luonnonvaraisten lintujen alkusoluja, siittiöiden ja munasolujen esiasteita. PGCs lähettää geneettisiä sekvenssejä isäntään, jotta ne voidaan siirtää sukupolvelta toiselle. Revive & Restore-järjestö, joka pujottaa bioteknologiaa villieläinten suojeluun ja tukee suurta osaa sukupuuton poistamista koskevasta tutkimuksesta, on asettanut etusijalle tällaisten välineiden kehittämisen. Se mahdollistaisi luonnonvaraisten lintujen, mahdollisesti myös uhanalaisten lintujen, laajamittaisen vahvistamisen ja tarjoaisi Alustan geenimuuntelulle, joka voisi auttaa palauttamaan sukupuuttoon kuolleet lajit eloon.

”viljely on rankkaa”, sanoo Ligand Pharmaceuticalsin varatoimitusjohtaja Marie-Cecile Van de Lavoir, joka vuonna 2006 tehdyssä tutkimuksessa kehitti tekniikkaa kanoilla kehittämällä ensimmäiset muunneltujen PGC: iden viljelmät, jotka eivät erottuneet fenotyypistään vaan omistautuivat itulinjojen siirtoon. Hänellä on useita alaan liittyviä patentteja, ja hän toimitti alustavia toteutettavuustutkimuksia & Restore-elvyttämiseksi lintujenpoistoponnisteluihin. ”Toistaiseksi en ole nähnyt kanojen lisäksi missään muussa lajissa viljelmäjärjestelmää, joka osoittaisi toivottua tehoa, hän sanoo. ”Jokaisella lintulajilla on erilainen kulttuurivaatimus. Emme vielä tiedä, mitkä ne vaatimukset ovat.”

Rosemary Walzem, Texasin a&M-yliopiston ravitsemuksellinen biokemisti, yhdessä pienen opiskelija-ja tutkijatohtoriryhmän kanssa, yrittää korjata asiaa.

”lähdemme liikkeelle paikasta, jossa on ainakin toimiva tekniikka, ja sitten astumme biologisesti ulos” kanan sukulaiselle, pinnatulle metsämyyrälle (”Tympanuchus cupido pinnatus”), Walzem sanoo. Ja kun viljelty sukusolutekniikka on vakiintunut pinnoitetussa metsikössä, strategia laajennettaisiin koskemaan läheistä sukua olevaa, sukupuuttoon kuollutta metsäkanalajia.

Enter—tai paremminkin exit—nummikana.

Pohjois-Amerikan itärannikon pensaikko-ja Hiekkasärkkien asuttama nummikana (T. cupido cupido) oli 1800-luvun puoliväliin asti suuri metsäkanalintu ja ravintokasvi. Lintu oli niin yleinen, että luonnontieteilijä Thomas Nuttall kertoi vuonna 1832, että ”palvelijat vaativat työnantajiltaan, ettei nummikanaa saa tuoda pöytään useammin kuin muutaman kerran viikossa.”

ylilyönti, sairaudet ja muut paineet johtivat nummien määrän äkilliseen laskuun. Vuoteen 1870 mennessä rannikkosaarilla oli jäljellä enää jäännöskantoja, muun muassa nummen viimeisellä kannalla Martha ’ s Vineyardilla, jossa linnusta tuli jonkin verran célèbre. Nummikanien suojelualue perustettiin vuonna 1908, mikä merkitsi varhaista suojeluyritystä.täällä lintuharrastajat kokoontuivat leksiksi kutsuttujen parittelualueiden lähelle todistamaan urosten ylellisiä kosintatansseja. Linnut polkaisivat jalkojaan, levittivät kaksi sarvimaista höyhentä aivan kaulassaan olevien suurten, värikkäiden ilmapussien yläpuolelle ja lähettivät pauhaavia ääniä. Viimeinen nummikana, jonka paikalliset tuntevat nimellä Booming Ben, nähtiin vuonna 1932.

molemminpuolinen kiinnostus lintujen genomien muokkaamiseen toi Walzemille avustuksen Revive & Restore-hankkeesta, jolla pyrittiin lajin sukupuuttoon kuolemiseen. Ensimmäinen askel Walzemin pyrkimyksessä tuoda nummikana takaisin oli perustaa pinnated grousen pesimäpopulaatio Teksasiin a&M. pinnated grousen morfologia on pitkälti sama kuin sen pienemmällä, sukupuuttoon kuolleella serkulla, ja vaikka se on hävinnyt suurelta osin Esikolumbiaaniselta levinneisyysalueeltaan, sitä tavataan edelleen 10 osavaltiossa. Onnistuneen siirron jälkeen kasvattajalta uuteen aitaukseensa Texas a&M kahdeksan linnun parvi tuotti 66 munaa viimeisen parittelukauden aikana vuonna 2020.

seuraava askel ”viedä hanketta eteenpäin, on saada olosuhteet, joissa voimme kasvattaa alkusoluja viljelmässä luotettavasti”, Walzem sanoo. Tätä varten PGC: t uutetaan pinnoitetuista metsäkanaluovuttajien alkioista ja viljellään in vitro, jossa ne voidaan monistaa. Tässä tilassa, PGCs ovat helposti manipuloitavissa, mukaan lukien genomin muokkaus, joka saattaa tulevaisuudessa ottaa käyttöön geneettisiä sekvenssejä kopioitu sukupuuttoon lajeja. Seuraavaksi solut ruiskutetaan kehittyvään sijaiskanan alkioon, josta ne siirtyvät sukupuolielimiin. Kun sijaissynnyttäjä kuoriutuu ja lopulta lisääntyy, sen jälkeläisten siittiöt ja munasolut hautovat luovuttajan alkiota ja mahdollisia tutkijoiden käyttöön ottamia geneettisiä muokkauksia.

Walzemin ensimmäiset yritykset lisätä ja laajentaa alkioista korjattuja PGC: Itä eivät onnistuneet kahdessa eri väliaineessa.

”voi olla satoja molekyylejä, joiden täytyy olla mukana solun ohjelmoinnissa”, Walzem selittää. Ymmärtääkseen PGC: iden ravitsemukselliset tarpeet ja kehittääkseen parhaan reseptin niiden tukemiseksi in vitro Walzem luo laajan verkon kokeillakseen käytettävissä olevia väliaineolosuhteita. Hän aikoo käyttää analyyttisiä alustoja, kuten metabolomiikka-ja sytokiiniryhmiä, ymmärtääkseen, miksi sukusolut menestyvät ja monistuvat joissakin väliaineissa eivätkä toisissa.

seuraamalla sytokiineiksi kutsuttuja signalointimolekyylejä Walzem etsii merkkejä solujen kehitysvaiheista väliaineissa kyntääkseen missä vaiheessa ne kehittyvät tai sakkaavat pois. Yhdessä metaboliittiprofiilin kanssa sytokiinit voivat edelleen määrittää tarvittavat ainesosat optimaalista PGC-kasvualustaa varten. Tai päinvastoin, se, mitä hänen tiiminsä saattaa löytää, on se, mikä estää sukusoluja menestymästä mediassa. ”Ja se voi olla suurin edistysaskel”, jotta mahdolliset esteet voidaan tunnistaa ja poistaa, Walzem sanoo.

Jos Texas a&m-ryhmä onnistuu kasvattamaan Pinnoitettuja metsäkanalintusoluja, seuraava askel itulinjan siirtämisessä on pistää nämä solut isäntäkanan alkion verenkiertoon tarkan aikaikkunan aikana, jolloin solut voisivat kotiutua ja vallata alkion sukurauhaset ja kehittyä sitten normaalisti siittiöinä tai munasoluina.

mutta isäntäkanan alkiolla on myös omat sukusolunsa, ”ja periaatteessa on koiratappelu siitä, kuka omistaa” lisääntymisen, Walzem sanoo. ”Ja täytyy kuvitella, että vastaanottajan omilla PGC: llä on kotikenttäetu.”

tästä syystä itulinjan siirtymisen onnistumisprosentti kanoilla on vain 5-8 prosenttia, kertoo Eszter Patakiné Várkonyi tutkijalle lähettämässään sähköpostissa. Vanhempana fellowina National Centre for Biodiversity and geeni Conservation, Institute for Farm Animal geeni Conservation, Unkari, hän on keskittynyt hänen työnsä säilyttää harvinaisia kanarotuja, jotka ovat suosittuja pienillä tiloilla Unkarissa ja ovat vastustuskykyisempiä tauteja ja loisia kuin linnut teollisen siipikarjan kasvatuksessa. Alkukantaisten sukusolujen siirtonopeuden vauhdittamiseksi Várkonyi ehdottaa kemiallisesti steriloitujen kanojen alkioiden käyttöä: ilman kilpailevia kotoperäisiä sukusoluja sukusolujen siirto onnistuisi jopa 99,5-prosenttisesti. Steriloitujen kanojen alkioiden käyttäminen pinnoitettujen metsäkanalintujen sukusolujen isäntänä on walzemin harkitsema taktiikka.

Jos tämä viljelty sukusolujen siirto osoittautuu onnistuneeksi, ja sijaiskana kana lisääntyy toisen kanan kanssa, jolla on myös metsäkanan itulinja, sen jälkeläiset ovat pinnoitettuja metsäkanoja.

Walzem aikoo jatkaa yhteistyötä alalla työskentelevien kollegoidensa kanssa nummikanan ja pinnoitetun metsäkanalintujen genomien erojen selvittämiseksi, mikä on jo edistynyt elvyttämällä & Restore rahoittamalla Tympanuchus-metsäkanalintujen suvun genomisekvenssiä. Kun nummikanalle ominaiset geenit tunnistetaan summassa, hän etsii Texas a&M Institute for Genomic Medicine-laitosta liittymään ponnistukseen ja muokkaamaan vastaavia geenejä pinnatuissa metsäkanan sukusoluissa antamaan nummikanan attribuutteja.

se, mikä lopulta kuoriutuu Walzemin laboratoriossa, todella replikoi nummikanan, jää nähtäväksi. Epigenetiikka ja ympäristö ovat myös kriittisessä roolissa sen ehdollistamisessa ja selviytymisessä. Jotta suojelutoimet olisivat pitäviä, ihmisten täytyy huolehtia paremmin linnun elinympäristöstä. Tätä varten Revive & Restore aikoo säilyttää kimairaparvet ja sijaiskanat samalla, kun laji palautetaan Massachusettsin saarten suojelluille hiekkatasangoille jatkotutkimusta varten. Jos nummikanan sukupuuttoon kuoleminen vie siihen pisteeseen, sellainen virstanpylväs voi olla 10 tai useamman vuoden päässä.