Menu
powyżej: © ISTOCK.COM, RODIMOVA
pytania o życie wymarłych ptaków, które obecnie znajdują się w muzeach Historii Naturalnej, utrzymywały się długo po ich śmierci: jak brzmiały? Jak wyglądali w locie? Jaką niszę ekologiczną zamieszkiwali?
chociaż trwają starania, aby przywrócić wymarłe ssaki, takie jak mamut włochaty i kwagga, poprzez klonowanie, sztuczne zapłodnienie i proces hodowlany, który ma na celu przywrócenie udomowionych gatunków do fenotypów, które bardzo przypominają ich dzikich przodków, systemy rozrodcze ptaków nie są tak podatne na te techniki.
więc naukowcy zwracają się do hodowli transmisji komórek zarodkowych, obiecującą technikę, która została wykorzystana do propagacji Gen edytowane udomowionych kurcząt przez ponad dekadę. Chodzi o to, że geny wymarłych ptaków mogą być replikowane i wprowadzane do linii zarodkowych zarodków gospodarza.
zaczynamy od miejsca, w którym istnieje co najmniej realna technologia, a potem wychodzimy biologicznie.
—Rosemary Walzem, Texas a&M University
chociaż technika działa dobrze u kurcząt, obecne media hodowlane nie wspierają pierwotnych komórek zarodkowych dzikich ptaków (PGC), prekursorów plemników i jaj. PGC przenosi sekwencje genetyczne do gospodarza, dzięki czemu mogą być przekazywane z pokolenia na pokolenie. Revive & Restore, organizacja zajmująca się biotechnologią w ochronie dzikiej przyrody i wspierająca wiele badań nad wyginięciem, uczyniła priorytetem rozwój takich mediów. Umożliwiłoby to amplifikację PGC dzikich ptaków na dużą skalę, być może w tym ptaków zagrożonych wyginięciem, i stanowiłoby platformę do modyfikacji genów, która mogłaby pomóc przywrócić wymarłe gatunki do życia.
„hodowla jest trudna”, mówi Marie-Cecile Van de Lavoir, wiceprezes ds. operacyjnych w Ligand Pharmaceuticals, która w badaniu z 2006 r.rozwinęła technikę u kurcząt, opracowując pierwsze Kultury zmodyfikowanych PGC, które nie odróżniały się od ich fenotypu i pozostawały poświęcone transmisji linii zarodkowej. Ma kilka powiązanych patentów w tej dziedzinie i dostarczyła wstępne studia wykonalności, aby ożywić & przywrócić w celu usunięcia ptactwa. „Do tej pory nie widziałem systemu hodowli w żadnym innym gatunku” oprócz kurcząt, które wykazują pożądaną skuteczność, mówi. „Każdy gatunek ptaka ma inny rodzaj wymagań kulturowych. Nie wiemy jeszcze, jakie są te wymagania.”
Rosemary Walzem, biochemik żywieniowy w Teksasie a & M University, wraz z małym zespołem studentów i naukowców podoktorskich, próbuje to naprawić.
„zaczynamy od miejsca, w którym istnieje co najmniej realna technologia, a następnie wychodzimy biologicznie” do krewnego kurczaka, tympanuchus cupido pinnatus (tympanuchus cupido pinnatus), mówi Walzem. Po ustabilizowaniu się techniki hodowli komórek zarodkowych u cietrzewia, strategia zostanie rozszerzona na blisko spokrewniony, wymarły podgatunek cietrzewia.
wejść-a raczej wyjść-kura Wrzosowa.
Kura Wrzosowa (T. cupido cupido) była dużym cietrzewem i podstawą pożywienia aż do połowy XIX wieku. Ptak ten był tak powszechny, że przyrodnik Thomas Nuttall w 1832 roku donosił, że ” służący zobowiązali się ze swoimi pracodawcami, aby nie przynosić do stołu kury Wrzosowej częściej niż kilka razy w tygodniu.”
przerzuty, choroby i inne presje doprowadziły do gwałtownego spadku liczby wrzosowisk. Do 1870 r.na przybrzeżnych wyspach pozostały tylko resztki populacji, w tym na ostatnim stanowisku heath hen na Martha ’ s Vineyard, gdzie ptak stał się w pewnym sensie przyczyną célèbre. W 1908 roku utworzono rezerwat Heath Hen Reserve, w którym miłośnicy ptaków gromadzili się w pobliżu siedlisk godowych zwanych leks, lub booming grounds, aby być świadkami ekstrawaganckich tańców zalotów samców. Ptaki stemplowały stopy, rozciągały dwa rogi piór tuż nad dużymi, kolorowymi workami powietrznymi na szyjach i wysyłały kaskadę huczących dźwięków. Ostatni heath hen, znany miejscowym jako Booming Ben, był widziany w 1932 roku.
wspólne zainteresowanie modyfikacją genomów ptaków zaowocowało uzyskaniem dotacji od Revive & Restore do prac na rzecz de-wyginięcia gatunku. Pierwszym krokiem Walzema w próbie przywrócenia kurki Wrzosowej było założenie populacji lęgowej cietrzewia pinnated w Teksasie a&M. cietrzew pinnated ma taką samą morfologię jak jego mniejszy, wymarły kuzyn i chociaż zniknął z znacznej części swojego prekolumbijskiego zasięgu, nadal można go znaleźć w 10 Stanach. Po udanym przeniesieniu hodowcy do nowej zagrody w Teksasie a&m, stado ośmiu ptaków wyprodukowało 66 jaj podczas ostatniego sezonu godowego w 2020 roku.
następnym krokiem do „napędzania projektu do przodu, jest uzyskanie warunków, w których możemy hodować pierwotne komórki zarodkowe w hodowli, niezawodnie”, mówi Walzem. W tym celu PGC są ekstrahowane z zarodków dawców cietrzewi i hodowane in vitro, gdzie mogą być replikowane. W tym stanie PGC są łatwo dostępne do manipulacji, w tym edycji genomu, który może w przyszłości wprowadzić sekwencje genetyczne skopiowane z wymarłych gatunków. Następnie komórki wstrzykuje się do rozwijającego się zarodka kurczaka zastępczego, gdzie migrują do narządów płciowych. Kiedy surogatka wykluwa się i ostatecznie rozmnaża, nasienie i jajko jej potomstwa zawiera Genom zarodka cietrzewia dawcy, wraz z wszelkimi modyfikacjami genetycznymi wprowadzonymi przez naukowców.
pierwsze próby rozprzestrzenienia i rozprzestrzenienia PGC pinnated grouse pobranych z zarodków nie powiodły się w dwóch różnych typach mediów.
„mogą istnieć setki cząsteczek, które muszą być zaangażowane w programowanie komórki”, wyjaśnia Walzem. Aby zrozumieć wymagania żywieniowe PGC i opracować najlepszą recepturę na ich wsparcie in vitro, Walzem rzuca szeroką sieć, aby eksperymentować z dostępnymi warunkami mediów. Ona planuje na zatrudnianie analitycznych platform tak jak metabolomics i cytokine macierze rozumieć dlaczego zarodkowe komórki prosperują i wzmacniają w niektóre media partches i nie inni.
poprzez śledzenie cząsteczek sygnałowych zwanych cytokinami, Walzem będzie szukał wskazań na etapy rozwoju komórek w mediach, aby wbić w dół, w którym momencie nadal się rozwijają lub opóźniają. Wraz z profilem metabolitów, cytokiny mogą dodatkowo wskazać wymagane składniki dla optymalnego pożywki PGC. Albo odwrotnie, jej zespół może odkryć, co powstrzymuje komórki rozrodcze przed kwitnieniem w mediach. „I to może być największy krok naprzód”, aby zidentyfikować i usunąć wszelkie przeszkody, mówi Walzem.
Jeśli zespół Texas a& m uda się wyhodować szpilkowe komórki zarodkowe cietrzewia, następnym krokiem w transmisji linii zarodkowej jest wstrzyknięcie tych komórek do krwiobiegu zarodka kurczaka gospodarza w precyzyjnym oknie czasowym, które umożliwiłoby komórkom wejście do domu i zajęcie gonad zarodka, a następnie rozwinięcie się normalnie jako plemnik lub jajko.
ale zarodek kurzego gospodarza ma też swoje własne komórki zarodkowe, „i w zasadzie jest walka psów między tym, kto jest właścicielem” – mówi Walzem. „I trzeba sobie wyobrazić, że własne PGC odbiorcy mają przewagę własnego sądu.”
z tego powodu wskaźnik powodzenia transmisji linii płciowej u kurcząt wynosi tylko 5-8 procent, mówi Eszter Patakiné Várkonyi w e-mailu do naukowca. Jako senior fellow w National Centre for Biodiversity and Gene Conservation, Institute for Farm Animal Gene Conservation na Węgrzech, skupiła się na ochronie rzadkich ras kurczaków, które są popularne w małych gospodarstwach na Węgrzech i są bardziej odporne na choroby i pasożyty niż ptaki w przemysłowej hodowli drobiu. Aby zwiększyć szybkość transmisji pierwotnych komórek zarodkowych, Várkonyi sugeruje stosowanie chemicznie sterylizowanych zarodków kurzych: bez konkurowania z rodzimymi komórkami zarodkowymi, transmisja linii zarodkowej osiąga aż 99,5 procent. Używanie sterylizowanych zarodków kurzych do hostowania pinnated grouse germ cells jest taktyką, którą rozważa Walzem.
Jeśli ten wyhodowany manewr transmisji komórek rozrodczych okaże się udany, a surogatka rozmnaża się z innym kurczakiem również noszącym linię germinalną cietrzewia, jego potomstwo zostanie przypięte cietrzew.
Walzem planuje kontynuować współpracę z kolegami w terenie w celu dalszej identyfikacji różnic między genomami kurki Wrzosowej i pinnated grouse, procesem już zaawansowanym przez Revive & przywrócić poprzez finansowanie sekwencjonowania genomu rodzaju tympanuchus grouse. Kiedy geny specyficzne dla kury Wrzosowej są identyfikowane w sumie, szuka Texas A&m Institute for Genomic Medicine, aby dołączyć do wysiłku i edytować odpowiednie geny w komórkach zarodkowych kurzych pinnated, aby nadać atrybuty kury Wrzosowej.
Jeśli to, co ostatecznie wylęgnie się w laboratorium Walzema, naprawdę powieli kurę wrzosową, okaże się. Epigenetyka i środowisko również odegrają kluczową rolę w jego uwarunkowaniu i przetrwaniu. I aby podjąć jakikolwiek wysiłek ochronny, ludzie muszą być lepszymi opiekunami siedliska ptaków. W tym celu Revive& Restore zamierza utrzymać stada chimer i zastępczych kur wrzosowatych podczas ponownego wprowadzania gatunku na chronione piaskowce Wysp Massachusetts w celu kontynuowania badań. Jeśli próba wymarcia kurki Wrzosowej dojdzie do tego punktu, taki kamień milowy może być odległy o 10 lub więcej lat.
Leave a Reply