چگونه می‌توان حیوانات منقرض‌شده را به زندگی بازگرداند؟
چهارشنبه ۵ بهمن ۱۴۰۱ - ۲۲:۳۰مطالعه 8 دقیقه
میلیون‌ها سال پیش گرگ تاسمانی که به ببر تاسمانی هم معروف است، در سراسر استرالیا پراکنده بود. این موجودات سگ‌مانند که اندازه آنها حدود یک کایوت آمریکایی بود و خطوطی روی بدنشان داشتند، حدود دو هزار سال پیش در سرزمین اصلی ناپدید شدند. گرگ‌های تاسمانی تا دهه ۱۹۲۰ در تاسمانی ماندند و سپس توسط استعمارگران اروپایی که آنها را به‌عنوان تهدیدی برای دام‌های خود درنظر می‌گرفتند، سلاخی شدند. اندرو پاسک، متخصص ژنتیک از دانشگاه ملبورن میگوید: «این انقراض ناشی از انسان بود. مهاجران اروپایی به استرالیا آمدند و این حیوان را به‌طرز وحشیانه‌ای نابود کردند.»
به‌گزارش بی‌بی‌سی، پاسک هدایت گروهی از دانشمندان را برعهده دارد که با همکاری شرکت Colossal Biosciences که درزمینه‌ی انقراض‌زدایی کار می‌کند، قصد دارند این موجودات گرگ‌مانند را بازآفرینی کنند و آنها را به زندگی برگردانند.
به لطف پیشرفت‌های اخیر در زمینه‌ی ژنتیک یعنی ظهور فناوری ویرایش ژن Crispr-Cas9، گرگ تاسمانی تنها گونه‌ی نابودشده‌ای نیست که می‌توانیم دوباره آن را ببینیم. اما علم انقراض‌زدایی چگونه عمل می‌کند و چه نوع سوالات اخلاقی را ایجاد می‌کند؟
درمورد گرگ تاسمانی، اولین قدم تعیین توالی DNA حیوانی است که منقرض شده است. دی‌ان‌ای الگوی ژنتیکی است که در سلول‌های بدن وجود دارد. پاسک این کار را در سال ۲۰۱۷ انجام داد. او میگوید: «نکته مهم درباره گرگ تاسمانی این است که چون کیسه‌دار مهمی بود، همه‌ی موزه‌های بزرگ می‌خواستند یک نمونه از آن را در مجموعه خود داشته باشند، بنابراین صدها نمونه از آن در سراسر جهان وجود دارد و برخی از آنها به خوبی حفظ شده است.»
پاسک گفت: «نمونه ما توله‌ای بود که از کیسه مادرش برداشته شد. آنها به مادرش شلیک کردند و بلافاصله توله را در الکل قرار دارند که DNA را حفظ می‌کند. این نمونه معجزه‌آسایی برای ما بود که با استفاده از آن بتوانیم ژنوم را بسازیم.»
اگرچه شرایط DNA حاصل از نمونه مذکور بسیار خوب است، کامل نیست. در طول زمان، قرار گرفتن درمعرض اشعه فرابنفش و تاثیر باکتری‌ها موجب می‌شود دی‌ان‌ای به قطعات کوچک‌تری تجزیه شود. هرچه نمونه قدیمی‌تر باشد، قطعات کوچک‌تری برجای می‌مانند تا اینکه درنهایت مقدار کافی باقی نمی‌ماند (به این دلیل شانسی برای بازگرداندن دایناسورها وجود ندارد).
ناقص بودن دی‌ان‌ای دانشمندان را با این چالش مواجه می‌کند که چگونه تکه‌های دی‌ان‌ای را در کنار هم قرار دهند تا به ژنوم گرگ تاسمانی برسند. خوشبختانه کیسه‌دار کوچکی که به اندازه موش است و ریزموش نام دارد، می‌تواند نقشه‌ای ارائه دهد. پاسک میگوید: «نزدیک‌ترین خویشاوند زنده گرگ تاسمانی را پیدا کردیم که ریزموش بود.»
۹۵ درصد از توالی دی‌ان‌ای ریزموش‌‌ها و گرگ‌های تاسمانی مشابه است و این توالی‌ها در طول زمان حفاظت شده‌اند یعنی خیلی تغییر نکرده‌اند. پاسک میگوید: «توالی ژنوم ریزموش را مشخص کردیم و آن را با کد ژنتیکی گونه منقرض‌شده خود مقایسه کردیم، سپس آنها را با هم مطابقت دادیم و جایگاه‌های متفاوت را پیدا کردیم.»
- بازگرداندن گرگ تاسمانی از مرگ؛ هدف جدید شرکتی که درصدد احیای ماموت پشمالو است29 مرداد 01مطالعه '6
- آیا ماموت پشمالویی که احیا می‌شود، ثبت اختراع خواهد شد؟29 بهمن 00مطالعه '13
- کدام حیوانات ممکن است تا سال ۲۰۵۰ منقرض شوند؟6 مهر 01مطالعه '7
- کریسپر، ده سال بعد: چگونه دانشمندان بازنویسی کد حیات را یاد گرفتند20 تیر 01مطالعه '13
اگرچه دانستن توالی دی‌ان‌ای حیوان برای بازگرداندن آن کافی نیست. مرحله بعدی تغییر ژن‌های ریزموش به شکلی است که با ژن‌های گرگ تاسمانی مطابقت داشته باشد. این کار را می‌توان با استفاده از Crispr-Cas9 انجام دارد. کریسپر روشی برای ویرایش ژنوم است که برنده جایزه نوبل شد. پاسک میگوید: «کار خود را با سلول‌های زنده ریزموش آغاز می‌کنیم و شروع به ویرایش همه آن تغییرات می‌کنیم، بنابراین اساسا سلول ریزموش را به سلول گرگ تاسمانی تبدیل می‌کنیم که دارای کروموزوم‌های گونه خود است.»
پیش‌از‌این، ویرایش ژن به اندازه کافی پیشرفته نبود که بتوان به‌طور همزمان توالی‌های متفاوت دی‌ان‌ای را به توالی‌های گرگ تاسمانی تبدیل کرد. با درنظر گرفتن میلیون‌ها ویرایش موردنیاز، فرض بر این بود که پژوهشگران باید مهم‌ترین توالی‌های دی‌ان‌ای را در اولویت قرار دهند و ژنوم حیوانی را به دست بیاورند که به‌طور کامل مشابه ژنوم گونه منقرض‌شده نیست. پاسک معتقد است که دیگر نیازی به این کار نخواهد بود او میگوید: «این فناوری‌ها وجود دارد. قبلا کسی این کار را در این مقیاس گسترده انجام نداده است، زیرا فناوری ویرایش دی‌ان‌ای به اندازه کافی دقیق یا سریع نبود. اما اکنون آن‌قدر پیشرفت کرده‌ایم که به این فناوری دسترسی داریم و سرمایه‌گذاری قابل‌توجهی برای کار کردن روی آن وجود دارد.»
وقتی پژوهشگران سلول گرگ تاسمانی را داشته باشند، باید آن را به رویانی تبدیل کنند که توانایی رشد داشته باشد و سپس آن را به رحم خویشاونده زنده نزدیکی منتقل کنند. اگرچه این کار آن‌طور که ممکن است به‌نظر برسد، ساده نیست. پاسک میگوید: «کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد. قبلا سلول‌های بنیادی کیسه‌داران را ساخته‌ایم و این کار حدود پنج سال طول کشید. اکنون آن سلول‌های بنیادی را درون رویان‌ها قرار می‌دهیم تا ببینیم که آیا می‌توانیم کاری کنیم که آنها به حیوان زنده کاملی تبدیل شوند.»
فقط گرگ تاسمانی نیست که می‌تواند به شیوه توصیف‌شده بازگردانده شود. تکه‌های حفظ‌شده از دی‌ان‌ای ماموت پشمالو که در توندرای منجمد شمالگان پیدا شده است، به این معنا است که این پستانداران بزرگ نیز می‌توانند بازگردند. بیشتر ماموت‌های پشمالو حدود ده هزار سال پیش از بین رفتند.
دانشمندان شرکت Colossal Bioscience که توسط پژوهشگران دانشگاه هاروارد تاسیس شده است، درحال استفاده از کریسپر برای اضافه‌کردن قطعاتی از دی‌ان‌ای ماموت‌ها به ژنوم فیل آسیایی هستند که نزدیک‌ترین خویشاوند زنده ماموت‌ها است. هیبرید حاصل که به‌عنوان «ماموفانت» شناخته می‌شود، به توندرای سرد سیبری سازگار خواهد بود و می‌تواند به پر کردن خلاء اکولوژیکی ناشی از بین رفتن ماموت‌ها کمک کند.
اگرچه فناوری مذکور محدودیت‌هایی دارد و موانعی وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد. مایکل آرچر، دیرین‌شناس دانشگاه نیوساوت‌ولز در سیدنی میگوید: «بسیاری از ویژگی‌هایی که به‌عنوان حیوانات زنده داریم، به چندین نسخه از ژن‌ها نیاز دارند. آسان نیست که با نگاه کردن به ژنوم بازسازی‌شده متوجه شویم به چه تعداد از آنها نیاز است. آرزو می‌کنید که یک نسخه برای ایجاد ویژگی‌های موردنظر شما کافی باشد، اما این پروژه‌ها همیشه مولفه ناشناخته بزرگی دارند.»
کریسپر چیست؟
کریسپر (Crispr-Cas9) در سال ۲۰۱۲ توسط دانشمندان برنده جایزه نوبل یعنی امانوئل شَرپانتیه و جنیفر دودنا ایجاد شد. این فناوری از مجموعه‌ای از قیچی‌های ژنتیکی استفاه می‌کند که بخشی از مکانیسم دفاعی هستند که باکتری‌ها استفاده می‌کنند.
وقتی باکتری‌ها با تهدید ویروسی مواجه می‌شوند، بخشی از دی‌ان‌ای مهاجم را نسخه‌برداری می‌کنند و در ژنوم خود قرار می‌دهند تا قیچی‌های ژنتیکی را ایجاد کنند که فقط همان توالی دقیق را شناسایی می‌کنند.
اختراع کریسپر سرعت و هزینه ویرایش ژن‌ها را تغییر داده است و به دانشمندان اجازه داده است تا به‌طور دقیق بخش‌هایی از دی‌ان‌ای را حذف کنند و برش‌هایی ایجاد کنند تا بتوانند ژن‌های جدید را وارد کنند.
اگرچه بازسازی ژنوم تنها روشی نیست که دانشمندان می‌توانند از آن برای احیای حیوانات منقرض‌شده استفاده کنند.
نیاگاو (auroch)، نوعی گاو ماقبل تاریخ موضوع نقاشی‌های غار باستانی در سراسر جهان است. این جانور زمانی در دشت‌های اروپا پرسه می‌زد و قدی به اندازه فیل داشت. نیاگاو در دهه ۱۶۰۰ منقرض شد.
اگرچه نیاگاوها مدت‌ها است منقرض شده‌اند، هنوز هم می‌توان ژن‌های آنها را در نژادهای مختلف گاو یافت و نوادگان آنها در اسپانیا، پرتغال، ایتالیا و بالکان وجود دارند. ژنتیک‌دانان درحال انجام تلاقی برگشتی این گونه‌ها با هم برای تولید فرزندانی هستند که به ویژگی‌های نیاگاو نزدیک‌تر باشد.
ایده دیگر این است که حیوان مرده را با گرفتن هسته یک سلول سالم و سپس انتقال آن به تخمک یک خویشاوند زنده نزدیک به امید تشکیل رویان، شبیه‌سازی کرد. البته برای این کار به سلول کامل نیاز است و سلول‌ها بلافاصله پس از مرگ متلاشی می‌شوند. جانوری مانند گرگ تاسمانی را که تقریبا صد سال پیش از بین رفته است، نمی‌توان به کمک این روش بازگرداند. اما این روش می‌تواند گزینه‌ای برای گونه‌هایی باشد که اخیرا منقرض شده‌اند.
در سال ۲۰۰۳، پژوهشگران با موفقیت بز کوهی پیرنیان را کلون کردند که نوعی بز است که با کشته‌شدن آخرین عضو گونه براثر سقوط درخت منقرض شد. متاسفانه نوزاد تازه متولدشده مدت کوتاهی پس از تولد به علت نقص ریوی مرد.
آرچر درحال استفاده از نوعی فناوری شبیه‌سازی برای بازگرداندن قورباغه‌ی بومی کویینزلند است. این قورباغه (Rheobatrachus silus) که در سال ۱۹۸۳ منقرض شد، روش تولیدمثل عجیبی داشت و تخم‌های بارورشده خود را می‌بلعید و از معده خود به‌عنوان نوعی رحم استفاده می‌کرد.
آرچر در سال ۲۰۱۳ اولین مرحله را به پایان رساند (انتقال هسته از سلول منجمدشده قورباغه به تخمک خالی دوزیست خویشاوند نزدیک). به‌طور باورنکردنی سلول‌ها شروع به تقسیم کردند و رویانی تشکیل شد. آرچر میگوید: «صدها بار این کار را انجام دادیم و نتیجه نداد و سپس ناگهانی یکی از آنها موفق شد و زیر میکروسکوپ رویان هیبرید را دیدیم که شروع به تقسیم شدن کرد. بسیار هیجان‌انگیز بود.»
اگرچه پس از هیجان اولیه، وقتی هیچ یک از رویان‌ها به نوزاد قورباغه تبدیل نشد، پروژه به مانع برخورد کرد. آرچر میگوید: «رویان‌های قورباغه به توده‌ای از سلول تبدیل شدند که مرحله ابتدایی و طبیعی رشد رویان است، اما پس از آن متوقف شدند. به‌طور معمول، لایه بیرونی سلول‌ها به داخل تا می‌خورد و ساختار دولایه‌ای تشکیل می‌شود که منجر به یک بچه قورباغه می‌شود، اما توده‌های سلولی ما وارد این مرحله نشدند.»
زمانی که تیم در تلاش بود تا با استفاده از دو گونه قورباغه، رویانی ایجاد کند، هم همین اتفاق افتاد. بنابراین، جنبه‌ای از کار آزمایشی آنها بود که رشد رویان را مختل می‌کرد؛ نه اینکه مشکلی درزمینه‌ی دی‌ان‌ای قورباغه منقرض‌شده وجود داشته باشد. آرچر میگوید: «در تلاش هستیم تا قبل از اینکه روی دی‌ان‌ای حیوان منقرض‌شده کار کنیم، اول این مانع را در قورباغه‌های زنده درک کنیم.»
ملاحظات اخلاقی برگرداندن حیوانات منقرض‌شده
حتی اگر بتوانیم حیوانات منقرض‌شده را برگردانیم، ملاحظات اخلاقی وجود دارد. واردسازی مجدد ماموت‌ها و گرگ‌های تاسمانی ممکن است اکوسیستم‌های موجود را آشفته کند. وقتی این حیوانات منقرض شدند، حیوانات دیگر تکامل پیدا کردند و برای پر کردن جای آنها سازگاری پیدا کردند. آیا درنتیجه‌ی واردسازی مجدد موجودات منقرض‌شده، موجودات فعلی آسیب خواهند دید؟
به خاطر تغییرات اقلیمی، محیط‌هایی که زمانی موجودات منقرض‌شده در آن زندگی می‌کردند، ممکن است به‌شدت تغییر کرده باشد. برخی از گیاهانی که ماموت‌های پشمالو از آنها تغذیه می‌کردند، نیز مدت‌ها است از بین رفته‌اند. آیا ماموت‌ها هنوز می‌توانند به تنهایی در طبیعت زنده بمانند و اگر نه، چه کسی مسئول مراقبت از آنها خواهد بود؟ آیا آنها درنهایت کارشان به باغ وحش خواهد کشید؟
پاسک میگوید: «فکر نمی‌کنم که باید همه حیوانات را برگردانیم. فکر می‌کنم که باید با معیارهای خاصی مطابقت داشته باشند. درمورد گرگ‌های تاسمانی، انقراض اخیرا اتفاق افتاده است، بنابراین زیستگاه آنها در تاسمانی و همچنین غذاهایی که قبلا می‌خوردند، هنوز وجود دارد، بنابراین جایی برای ماندن آنها وجود دارد و می‌توانند در آن محیط دوباره شکوفا شوند. این جانور همچنین نقش مهمی در اکوسیستم داشت. گرگ تاسمانی شکارچی راس هرم بود که در بالای زنجیره غذایی قرار داشت. هیچ شکارچی کیسه‌دار راس هرم دیگری وجود ندارد، بنابراین با انقراض گرگ تاسمانی شکاف عظیمی ایجاد شد.»
برخی پژوهشگران استدلال می‌کنند که تلاش برای بازگرداندن گونه‌هایی که مدت‌ها است از بین رفته‌اند، می‌تواند از تلاش‌های حفاظتی برای نجات حیوانات موجود کم کند و حتی خطر کاهش تنوع زیستی را افزایش دهد.
اما از فناوری‌های انقراض‌زدایی می‌توان برای نجات گونه‌هایی که در آستانه انقراض قرار دارند، خصوصا آن‌هایی مانند کرگدن سفید که مخزن ژنی کوچکی دارند، نیز استفاده کرد.
راسوهای اهلی سرسیاه یکی از حیوانات آمریکای شمالی هستند که به شدت درمعرض خطر انقراض قرار دارند. امروزه اجداد تمام راسوهای اهلی زنده فقط به ۷ فرد می‌رسند. با‌این‌حال، محققان در باغ‌وحش سانتیاگو در شیلی اخیرا سلول‌های منجمد را از راسوی سرسیاهی که ۳۰ سال پیش مرده بود، گرفتند و از آنها برای ایجاد کلونی به نام الیزابت استفاده کردند. دی‌ان‌ای الیزابت گوناگون است، بنابراین می‌تواند تنوع ژنتیکی جمعیت را افزایش دهد. پاسک میگوید: «فناوری انقراض‌زدایی فقط درزمینه‌ی بازگرداندن گرگ‌های تاسمانی به کار نمی‌آید، بلکه به پیشگیری از انقراض حیوانات دیگر نیز کمک می‌کند. در استرالیا آتش‌سوزی‌های زیادی داریم و با افزایش دمای جهان در دهه‌های آینده بیشتر شاهد رویدادهای آب‌و‌هوایی نامطلوب خواهیم بود. استرالیا نمونه‌های بافت جانوران کیسه‌دار مناطقی را که بیشتر در معرض خطر دارند، جمع‌آوری و منجمد کرده است. بنابراین، اگر آتش‌سوزی رخ دهد، با رشد مجدد پوشش گیاهی، می‌توانید آن گونه‌ها را دوباره به آن ناحیه برگردانید.»
آرچر درمورد ملاحظات اخلاقی مرتبط با احیای حیوانات منقرض‌شده میگوید: «فکر می‌کنم انجام ندادن این کار غیراخلاقی باشد. کار غیراخلاقی که در وهله‌ی اول انجام شد، نابودی این حیوانات به دست انسان‌ها بود و این روشِ انسان هوشمند برای لغو اشتباهی است که انجام داده است.»
نظرات