Poput osuđenog putničkog goluba 1914. godine, ružičasti golub Mauricijusa stoji na rubu obronaka. Nakon što je promatrao kako svi njeni rođaci golubova na ovom udaljenom otoku izumiru - uključujući dodo, svoju zloglasnu otočnu drugaricu posljednji put viđenu 1662. - ova ptica ružičaste boje gleda sada niz tamnu gužvu samog izumiranja.
Povezani sadržaj
- Pravi razlozi zbog kojih ne biste trebali klonirati vašeg psa
- Kako znanstvenici koriste tinejdžerske komade ostatka DNK za rješavanje misterija divljine
Nakon Yo-yo'ing populacije od samo oko devet jedinki u 1990-ima, studene ptice se danas vraćaju do oko 400 stanovnika. Ali taj je broj još uvijek dovoljno mali da ih opasno ugrozi. Nedostatak genetske raznolikosti ružičastog goluba učinio ga je sve osjetljivijim na bolest koja izaziva parazite zvana trihomonoza, koja ubija više od polovice pilića i ograničava rast populacije.
Srećom, to više nije 1662. Danas bi evoluirajući alat za očuvanje mogao pomoći ovim pticama da se povuku s ruba izumiranja: genetsko spašavanje. Djeluje dodavanjem genetske raznolikosti ovim vrstama neizvjesno brojčane populacije - uvođenjem određenih pojedinaca ili, možda potencijalno, jednog dana izravno uređivanjem njihovih gena. Ako uspije, budućnost ovog goluba možda će opet biti jednako ružičasta kao i njegovo perje.
"Želimo im pokušati pružiti alate za borbu protiv ove bolesti", kaže Camilla Ryan, studentica poslijediplomske studije koja proučava Mauricijusov golub na istraživanju genomike Mattu Clarku na engleskom sveučilištu Earlham. "Ptice nemaju brojnu ili potencijalno genetsku raznolikost da bi se same mogle nositi s bolešću."
Clark i Ryan nadaju se povući ovu populaciju na noge tako što će precizno odrediti gene koji čine ove ptice tako osjetljivima. Zatim će uzorkovati zatočene ružičaste golubove u zoološkim vrtovima i parkovima širom svijeta u potrazi za genima koji bi bili prikladniji za borbu protiv bolesti, s konačnim ciljem da ih potencijalno parite s divljom populacijom. Tim je već generirao genetske podatke iz 180 različitih ružičastih golubova.
Ipak, bračni par ostaje oprezan u primjeni tehnike koja je izazvala kontroverzu otkad je ona postala sve spremnija primijeniti se tijekom devedesetih, u značajnim slučajevima spašavanja floridskih pantera i preliminarnih kokoši iz Illinoisa. Nisu sami: Mnogi konzervatori tvrde da bi takav pristup mogao stvoriti nepredviđene probleme za rizične vrste i da ne rješava temeljne probleme koji guraju toliko vrsta na rub izumiranja, uključujući gubitak staništa uslijed ljudskog razvoja.
No kako ljudi i dalje posežu za divljim staništima i mijenjaju globalne klimatske obrasce, situacija je za mnoge vrste postala još strašnija. Sada se mnogi istraživači okreću genetskom spašavanju kao održivim alatom za izvlačenje ovih najosjetljivijih vrsta s ruba izumiranja. U udaljenijoj budućnosti, neki znanstvenici misle da bismo mogli ići dalje, genetski modificirajući životinje kako bi bile bolje prilagođene njihovom okruženju koje se brzo mijenja.
Ali ne dajmo se previše ispred sebe. Za sada su znanstvenici fokusirani na oštrenje svojih alata za genomiku.
Križanje ptica u zatočeništvu s populacijom divljih ptica može imati mješovite učinke na njihove genome. Ovi domaći rock golubovi lete iznad parka Hurlstone, predgrađa Sydneya. (Toby Hudson) Kada se populacija poput ružičastog goluba smanji na dvocifrenu ili čak jednocifrenu brojku, doživi nešto što se naziva inbreeding depresija. U suštini, to znači da imaju manje raznolikosti u svom genetskom fondu, što im otežava borbu sa izazovima u njihovom okruženju. Znakovi toga pronađeni su u brojnim vrstama, uključujući izoliranu populaciju vukova u Michiganu, gdje su pojedinci počeli razvijati neobično lučno držanje i tvrdoglave repove - mogući pokazatelji lošeg zdravlja.
Sada Ryan i Clark pretražuju uzorke povijesnog tkiva iz pet muzeja diljem Europe kako bi potražili gene koje su stariji ružičasti golubovi nekada morali boriti protiv bolesti prije nego što su se začeli inbreeding depresije. Tim će tada tražiti ptice u zatočeništvu koje su možda zadržale ove povijesno korisne gene kako bi ih spojile s divljom populacijom.
Zvuči prilično jednostavno, zar ne? Nažalost, igranje genetskog božanstva nije tako jednostavno.
Svaki genotip koji uvedete u postojeću populaciju ima svoje prednosti i nedostatke. Stoga tim mora biti oprezan da ne uvede nove probleme u imunološki sustav divljih ptica, kaže Clark. "Mogli biste završiti uzgojem populacije koja se vrlo uspješno bori protiv Trichomonasa, ali ono što ste učinili slučajno je smanjilo količinu raznolikosti u imunološkom sustavu", kaže Clark.
Ako je to slučaj, dodaje, nova bolest na koju oni nisu bili spremni teoretski bi mogla pogoditi i izbrisati cijelu populaciju.
Parenje ptica u zatočeništvu s divljim pticama također riskira uvođenje gena koje su ptice u zatočeništvu evoluirale za preživljavanje u zatočeništvu, slabeći sposobnost divljih ptica da prežive u divljini. "Pokušavajući im pomoći, pogoršali ste", kaže Clark. Ova prijetnja, nazvana debritijama depresije, podiže kocku među konzervatorskim biolozima i osnovni je argument protiv šireg korištenja genetskog spašavanja.
Florida pantera je znak kako genetski spas može pomoći izvlačenju vrsta s ruba izumiranja. (Američka služba za ribu i divljinu) Unatoč tim rizicima, nekoliko priča o uspjehu pokazalo je da genetsko spašavanje može djelovati. Jedna od glavnih priča o uspjehu koju konzervatori ističu je Florida pantera.
Ova velika, ikonična mačka nekoć je prolazila kroz jugoistok SAD-a, uživajući u svom vrhunskom grabežljivcu i vitalnom članu ekosustava. Ali do 1970-ih, gubitak staništa i lov smanjili su populaciju na između 12 i 20 odraslih. Njihov broj ne samo da je bio mučan, već su gotovo svi muški panteri pokazali znakove depresije inbridinga, uključujući neispuštena testisa, nagnute repove i mali broj spermija.
Konzervatori nisu željeli vidjeti ovu mačku - koja je pomogla da populacije bijelog repa, divlje svinje i drugih grabljivih životinja provjere - izumiru. Tako je 1995. američka Služba za ribu i divlje životinje radila s timom istraživača kako bi prebacili osam ženskih planinskih lavova iz Teksasa kako bi se družili s floridskim panterima. Nadali su se da će planinski lavovi, koji su podvrsta pantere, oživjeti genski fond i povećati brojnost populacije.
Stuart Pimm, konzervativni ekolog sa Sveučilišta Duke, kaže da je u početku imao svoje sumnje. Ako ste pokušali spasiti vrstu koja je postala toliko rijetka da je pokazala genetsku štetu, vjerovao je da je tada već kasno da ih spasite. Mnogi njegovi kolege su se složili. "Liječili ste simptom, a ne uzrok", kaže Pimm, navodeći gubitak staništa kao glavni uzrok u ovom slučaju.
Ali istraživači su išli naprijed i parili pantere i planinske lavove. Iznenađujuće, činilo se da njihovi napori djeluju. Populacija pantera rasla je i sljedeća se generacija pojavila bez nagnutih repova, nepušenih ticala i drugih znakova križanja. "Sve su te stvari nestale", kaže Pimm. Deset godina kasnije, Pimm je proveo naknadno istraživanje koje je pokazalo kako održavaju sve veću populaciju bez tih znakova inbreeding depresije.
"Bio je to brz, bio je to vrlo učinkovit proces", kaže on sada.
Ostale priče o uspjehu pojavljuju se u devedesetima. Velika populacija pilećih pilića porasla je prvi put tijekom desetljeća (iako novije studije dovode u pitanje ulogu genetskog spašavanja u ovom uspjehu), zajedno sa švedskim ovisnikom, otrovnom zmijom koja je patila od križanja. Danas je Pimm promijenio svoj smjer: Sada vjeruje da genetski spas može biti izvrsno sredstvo u okviru alata za zaštitu prirode i razmišlja da ga iskoristi za zaštitu ostalih vrhunskih grabežljivaca, uključujući lavove u Africi.
Florida pantere postale su ikona uspjeha genetskog spašavanja. (Michaelstone428) Dok istraživači širom svijeta razmatraju primjenu genetskog spašavanja, oni moraju bolje razumjeti kako rizik od depresije izvan brzine može biti različit od vrste do vrste. Nažalost, s obzirom na to da je genetsko spašavanje bilo toliko kontroverzno, postoji nekoliko slučajeva koji bi mogli pružiti ove informacije.
Čak i priče o uspjesima pantera, kokoši i ovisnika sadrže ograničene podatke o tome kako mehanizam može prenijeti s jedne vrste na drugu, kaže Andrew Whiteley, istraživač očuvane genomike na Sveučilištu u Montani. To je dijelom zato što se ti slučajevi nisu sustavno radili - bili su više zadnji napor da se spasi kritično ugrožena vrsta.
"To su učinili kao odgovor na hitnu zabrinutost menadžmenta, zapravo nisu učinjeni kako bi testirali koncept genetskog spašavanja na eksperimentalno strog način", kaže Whiteley. "Dakle, ta će neizvjesnost ostati".
Radeći na popunjavanju tih nedostataka u znanju, Whitely je provodio eksperimente s potočnom pastrmkom - vrstom koja je lakša za eksperimentalno proučavanje od velikih predatora - u kojoj je njegov tim preselio ribe u četiri različite izolirane populacije i uveo ribe odnekud da bi se družio s njima. Preliminarni rezultati sugeriraju da je prva runda sazrijevanja bila uspješna, ali pravo mjerilo uspjeha doći će sposobnošću druge generacije za preživljavanje i razmnožavanje - tu se obično pojavljuju simptomi depresije.
Planira provesti sveobuhvatnu procjenu sposobnosti druge generacije za preživljavanje i razmnožavanje, gradeći takozvani rodovnik da bi vidio kako geni protječu kroz sustav. "I na kraju se kopajte s genomikom kako biste na razini genoma shvatili što se dogodilo kada je taj impuls protoka gena ušao u ovu malu populaciju", kaže Whiteley. "To su vrste podataka koje trebamo omogućiti da dajemo čvrste preporuke."
Križanje ptica u zatočeništvu s populacijom divljih ptica može imati mješovite učinke na njihove genome. Evo, divlja kamena golubica u letu. (Alan D. Wilson) Ako se tradicionalni oblik genetskog spašavanja smatra kontroverznim, novorazvijena iteracija voljet će započeti daleko glasniju gužvu. Danas biolozi razmišljaju o doslovnom dotjerivanju životinjskih genoma, genetičkim inženjeringom tako da imaju određene osobine.
Robert Fleischer, voditelj Centra za očuvanje genomike Nacionalnog instituta za zoološku zaštitu i zaštitu prirode Smithsonian, razmatra ovu opciju kako bi ptice na Havajima bio otporan na ili tolerantnu ptičju malariju, patogen uveden od čovjeka koji danas uništava mnoge havajske ptičje populacije. No, istraživači iz njegove skupine i drugdje kažu da su tek u preliminarnim fazama ispitivanja ove tehnike.
"Nismo još u fazi spašavanja, samo postavljamo fazu da to učinimo u budućnosti, ako se i to dogodi", kaže Fleischer.
Oliver Ryder, direktor Conservation Genetics u San Diego Zoo Globalu, kaže kako bi se te tehnike jednog dana mogle pokazati neprocjenjivim, ali da bi prvo trebalo doći do šire rasprave o etici i logistici. Unutar tih rasprava, istraživači bi trebali izvagati rizike povezane sa svakim slučajem - uključujući rizik da napori jednostavno ne bi uspjeli.
"Unatoč naporima, patogen bi pronašao rješenje ili rješenje, " kaže Ryder, "tako da sav taj napor ne bi bio dovoljan da vrsta ne izumre."
Ryder je uključen u širi napor kako bi razvio još jedan genetski pristup spašavanja i zainteresiran je da ga koristi za spašavanje sjevernog bijelog nosoroga. Ova tehnika, koja još traje godinama, koristila bi tehnologiju matičnih stanica za proizvodnju jajašca i sperme iz smrznutih stanica sjevernog bijelog nosoroga, pohranjenih u zoološkom vrtu San Diego. Njegov tim također se bavi zamrzavanjem sperme za stvaranje embrija iz jajašaca dobivenih ili od posljednjih živih ženki ili tehnikama matičnih stanica. Tada bi teoretski prebacili embrije u usko povezane nosoroge, koji bi služili kao surogati.
Ovaj nosorog savršen je kandidat za takav pristup, dijelom i zato što su preostale samo tri osobe koje se sve ne mogu prirodno uzgajati, kaže Ryder. "Sjeverni bijeli nosorog funkcionalno je izumro", kaže Ryder. "Jedini način da se spriječi izumiranje bilo bi genetsko spašavanje pomoću naprednih genetskih i reproduktivnih tehnologija."
Za sada se istraživači uglavnom slažu da tradicionalno genetsko spašavanje bez genetske modifikacije nudi trenutno najbrže rješenje za očuvanje. Međutim, to nikada neće biti krajnje rješenje za spas degradirajuće populacije. Umjesto toga, ona nudi mogućnost zaustavljanja jaza da se riješe druga prevladavajuća pitanja poput smanjenja izolacije i poboljšanja staništa, kaže Chris Funk, istraživač sa Sveučilišta Colorado State koji je proveo studije o trinidadanskim guppijima kako bi utvrdio kada i kako depresija može nadići.
Funk se, poput Pimma, u početku nazivao skepticima - ne zato što nije vjerovao da genetski spas može uspjeti, već zato što je sebe smatrao pustosom kada je riječ o zaštiti. No kako sve više i više populacije postaje izolirano i prijeti sve većim ljudskim pritiscima i razvojem, rekao je da je shvatio da su potrebni neki kompromisi. "Nakuplja se dokaz da može djelovati u mnogim okolnostima", kaže Funk.
"Nećemo imati luksuz da imamo ovaj puistički stav", nastavlja on. "Ako želimo da se ta populacija u krajoliku, morat ćemo upotrijebiti genetsko spašavanje kako ih ne bismo izumrli."
