גן החיות הקפוא של סן דייגו מציע תקווה למינים בסכנת הכחדה ברחבי העולם

הקרנף הלבן הצפוני האחרון - שמו היה סודן - נפטר במרץ, והותיר אחריו רק שני חברי תת-המינים: בתו ונכדתו.

בעבר עובדות גסות אלה היו מאייתות את הסוף. אולם חוקרים במכון לגן השימור בגן החיות בסן דייגו - ביתם של בית כנסת כפור המכונה גן החיות הקפוא - עובדים על מנת לתת לקרנפים לבנים בצפון הזדמנות שנייה. מאז 1975, מכון המכון אוסף רקמות מיצורים, חלקם בסכנת הכחדה וחלקם לא, ואז מגדל את התאים במעבדה ומשמר אותם בגובה 321 מעלות קריר מתחת לאפס פרנהייט.

גני החיות כבר משתמשים בטכנולוגיות רבייה כמו הפריה חוץ גופית לבעלי חיים כמו גורילות, והזרעה מלאכותית לפנדות. (במקומות אחרים מדענים שוקלים את היתרונות של מינים להחיות מחדש כמו הממותה הצמרונית ויונה הנוסעים, אם כי הם יצטרכו להשתמש ב- DNA עתיק לשם כך.) גן החיות הקפוא השתמש בזרע השמור שלו כדי ליצור אפרוחים פסיון, למשל, והרחיקה ככל שעשתה ייצור עוברים של ברדלס והפרה של ביצי קרנף לבן דרומי.

כעת מקווים שעובדי הזוהר שלהם כי תריסר דגימות הקרנף הלבן הצפוני שלהן יהפכו הורים לדור חדש בצורה שונה: באמצעות טכנולוגיית תאי גזע כדי להפוך רקמות עור קרנף לבן שמורות לביצים ולזרע.

מחקרי המכון חורגים מהופעת תינוקות. מדענים שם עובדים על שיטות לאיתור גנטית של בשר מפרימטים ואנטילופות דואריות שנצודו באופן לא חוקי. ובעתיד, הם עשויים להשתמש באוסף שלה כדי להחזיר את הגיוון הגנטי לחמוסים עם רגליים שחורות בסכנת הכחדה.

הרחבת מאמצים כאלו תדרוש רשת עולמית של גני חיות קפואים, כותבים אוליבר ריידר, מנהל המכון לגנטיקה לשימור, ושותף למנבו מנואה בסקירה השנתית של מדעי הביולוגיה של בעלי החיים .

ריידר, שנמצא במכון מאז הקמתו, שוחח עם הידע על העבר, ההווה והעתיד של גן החיות הקפוא. שיחה זו נערכה לאורכה ובהירות.

איך התחיל גן החיות הקפוא?

אנו רוצים לומר שגן החיות הקפוא התחיל כאשר ד"ר קורט בנירשקה הגיע לגן החיות בסן דייגו בשנת 1975. ד"ר בנרשקה, שנפטר בשנת 2018, התעניין בפוריות וכרומוזומים. הטכנולוגיה להקפאת תאים ולהפשירם בפונקציה משוחזרת הייתה עדיין חדשה למדי - היא נעשתה לראשונה עם זרע בשנת 1949 - אך היא פתחה כל מיני הזדמנויות. קיום תרבויות תאים להקפאה, להחיות ולהצמיח יותר תאים, להביט בכרומוזומים, היה התקדמות משמעותית באמת. מדענים אחרים עשו זאת, אך בעיקר במחקר רפואי אנושי.

ד"ר בנרשקה התעניין במיוחד בתיאור הכרומוזומים של מינים מגוונים. ניצלנו כל הזדמנות שעלתה לאסוף מין חדש. היה אמון כי תאים המוצבים ימצאו שימושים הרבה מעבר למה שניתן היה לחזות באותה עת.

בגן החיות הקפוא, בקבוקונים כמו אלה הם "המתחמים לבעלי חיים". כל אחד מהם מכיל זרע, או תאים הגדלים מקצת עור בעלי חיים או רקמות אחרות. הם מאוחסנים בחנקן נוזלי ב -321 מעלות פרנהייט והופשרו כאשר החוקרים רוצים להשתמש בהם. (גן החיות של סן דייגו גלובל)

הצטרפת גם לגן החיות הקפוא, שנקרא אז מרכז רבייה של מינים בסכנת הכחדה, בשנת 1975. האם אתה זוכר את החיה הראשונה ששמרת עליה תאים אי פעם?

זה היה מונצ'אק סיני, אייל נובח. היה אחד שעבר שבר ותוקן על ידי מנתחים אורטופדיים. הם היו צריכים לתפוס אותו ולהרדים אותו כדי להחליף את הגבס, כך שהצלחתי לבוא לבצע ביופסיה בעור.

האיילים הנובחים מעניינים. ישנם מונצ'קים סיניים והודיים כאחד, והאדם הממוצע יאתגר לזהות הבדל רב בין השניים. עם זאת, בעוד שלמונץ 'הסיני יש 46 כרומוזומים, יש למונץ' ההודי המספר הנמוך ביותר הכרומוזום הידוע אצל יונקים: שישה אצל נקבות, שבעה אצל זכרים.

אלה מאיתנו שהתעניינו באבולוציה, כיצד התפתחו הכרומוזומים ואיך נוצרים מינים, התמודדו על ידי "שערורייה" זו, כפי שהיא נקראה. אנו יודעים כעת כי הכרומוזומים התמזגו יחד עם אב הקדמון של המונץ 'ההודי. מה שגרם לאיחוי זה לא ידוע, אך הוא בטח התרחש. הכלאה בין השניים נעשתה בסין; היו בו שלושה כרומוזומים גדולים ו 23 קטנים. זה חי, אבל הוא לא הצליח להתרבות.

בפעם אחרת, בשנת 1980, אני זוכר שהפתולוג אמר לי, "יש לנו חיה ממש מעניינת ונדירה בחדר הנקטרופיה. אתה צריך לקבל מדגם. "וזה היה קרנף לבן צפוני. מדגם זה סיפק את החומר, שנים לאחר מכן, כדי לבצע את המחקר הגנטיקה הראשון בהשוואה בין קרנפים לבנים בצפון ודרום.

עכשיו קדימה, קדימה אל ההווה, ויש לנו פרויקט הצלה גנטי שאפתני למניעת הכחדת הקרנף הלבן הצפוני, וזה תלוי ב -12 תרבויות הקרנף הלבנות הצפוניות שבנקענו לאורך השנים.

איך אתה יכול להשתמש בתאים האלה כדי להציל את הקרנף הלבן הצפוני?

מאותן דגימות עור מבושלות יש לנו תאים קפואים הנקראים פיברובלסטים. אנו מפשירים את התרבויות הללו והופכים אותם למה שמכונים תאי גזע המושרים. תיאורטית אלה יכולים להפוך כמעט לכל סוג של תא בגוף: הם יכולים ליצור תאי לב מכים, הם יכולים ליצור תאי עצב.

המטרה הסופית שלנו היא להפוך את תאי הגזע לביצים ולזרע, כך שנוכל ליצור עוברים. במילים אחרות, אותם פיברובלסטים יוכלו ללדת תינוקות.

זה נעשה בעכברי מעבדה, אך עדיין לא קיים זן אחר. עד כה הגענו לתאי גזע פלוריפוטנטיים מהקרנפים הלבנים הצפוניים. כעת אנו משכללים שיטות כדי לאשר שהם פלוריפוטנטים. יש צוות אחר שעובד עם עדר קרנפים לבנים דרומיים שאנו מתכננים להשתמש בהם כפונדקאיות. אנחנו לפחות עשור רחוק מתינוק קרנף לבן צפוני, אבל אנחנו מתקדמים.

אם הייתם שואלים אותי בשנת 1985, האם תוכלו לקחת תא מגן החיות הקפוא ולהפוך אותו לבעל חיים, הייתי אומר לא. עכשיו אנחנו מתכננים לעשות את זה במעבדה כאן.

ביציות טריות (ביצים) שנאספו מקרנף לבן דרומי. כדי לסייע להחזיר את הקרנף הלבן הצפוני עד סף הכחדה, חוקרי גן החיות הקפוא מקווים להפוך את תאי העור של הקרנף הלבן הצפוני לביצים ועוברי זרע ושתל לאם קרנף לבנה דרומית. (TB Hildebrandt et al. / Nature Communications 2018)

מה עוד אתה עושה עם דגימות מגן החיות הקפוא?

אנו מקור מצוין לפרויקטים בגנום. תרמנו דוגמאות למשהו כמו 140 פרויקטים של רצף גנום שלם.

אנו משתפים פעולה עם המכון הרחב בקיימברידג ', מסצ'וסטס, על פרויקט 200 היונקים, שישווה את ה- DNA האנושי לזה של 199 יונקים אחרים. זה יעזור לחוקרים להבין איזה מערך הגנים העיקרי כל כך חשוב שהם נשמרו בנו ובעלי חיים אחרים. ואני מעורב בפרויקט גנוני החוליות כדי לרצף את כל 66, 000 המינים בעלי החוליות. הגנומים האלו חושפים דברים מעניינים רבים על ההיסטוריה של אוכלוסיית בעלי חיים, דפוסי הנדידה שלה ואם זה הכלאה עם מינים אחרים. ניתוח גנטי מסוג זה עומד לפתוח חלון חדש ומדהים כיצד החיים עובדים.

בסקירתך דנת ביצירת בנק ביולוגי עולמי לחיות בר. מדוע זה חשוב?

למרות שבגן החיות בסן דייגו יש את גן החיות הקפוא שלו, עם יותר מ -1, 000 מינים, זהו חלק קטן מהמגוון הביולוגי בעולם. ישנם כ 26, 500 מינים מאוימים ששמו נקראו - ועוד שלא הועמדו ברשימה.

בשנה הבאה תהיה המגוון הביולוגי פחות ממה שיש עכשיו. אז אנחנו צריכים להיות בנקאיים בזמן שאנחנו יכולים. זה צריך להיעשות במדינות שונות כדי שיהיו להם משאבים גנטיים משלהם.

אמרת שכאשר הגעת לגן החיות הקפוא לפני 44 שנים, לא יכולת לדמיין שגדל חיות שלמות מתאים. איזה פרויקט הייתם שמחים לראות שגן החיות הקפוא ייקח ב 44 השנים הקרובות?

ככל שאוכלוסיות המינים מתכווצות, הן מאבדות גם גרסאות חשובות לגנים שנמצאו רק בבעלי חיים מסוימים. מאגר הגנים הופך לשלולית גנים. אני מתאר לעצמי שבעתיד, בעזרת חומר בנקאי, נוכל להחזיר את השונות הגנטית.

איך היית עושה את זה?

נצטרך להפוך תאים לבעלי חיים. לדוגמה, אתה יכול לקחת חיה נשית, גרה בטבע, ולהעביר לתוכה עובר עם כמה גנים שימושיים.

יש שיגידו שהחזרת גנים אבודים, או מינים כמעט נכחדים, משחקת את אלוהים.

אבל בני אדם עושים זאת הרבה זמן: אנחנו גרמנו להכחדת מינים. שינינו באופן בלתי הפיך את בתי הגידול שלהם. שינינו את ההתנהגות שלהם. שילבנו אותם. שינינו את הסביבה שלהם, את הטורפים שלהם, את המחלות שלהם. את כל הדברים האלה כבר עשינו.

שימוש במדגמים בנקאיים לקידום המגוון ייתן לנו סיכוי לשנות את העולם הטבעי בצורה חיובית.