De-extinction i zachowanie gatunków: Nowe kamienie milowe wskrzeszenia wilka workowatego (tygrysa tasmańskiego)

Projekt de-extinction wilków workowatych ogłoszony w 2022 r. osiągnął nowe kamienie milowe w generowaniu najwyższej jakości starożytnego genomu, edycji genomu torbaczy i nowych wspomaganych technologii reprodukcyjnych (ART) dla torbaczy. Teawansowaćments nie tylko wesprą wskrzeszenie tygrysów tasmańskich (które wyginęły w 1936 r. z powodu ludzkich grabieży), ale także pomogą w zachowaniu gatunków zagrożonych wyginięciem. Wskrzeszenie i powrót wilków tasmańskich do rodzimej Tasmanii przywróci zdrowe funkcjonowanie lokalnego ekosystemu. Nowo nabyte zdolności pomogą również w zachowaniu krytycznie zagrożonych gatunków.

Nowo zrekonstruowany genom wilka workowatego, który ma około 3 miliardy zasad długości, jest najbardziej kompletnym i ciągłym starożytnym genomem jakiegokolwiek gatunku do tej pory. Jest on zmontowany na poziomie chromosomów i szacuje się, że jest dokładny w >99.9%. Obejmuje trudne do zmontowania powtarzalne cechy, takie jak centromery i telomery, które są trudne do zrekonstruowania nawet dla żyjących gatunków. Genom ma tylko 45 luk, które zostaną zamknięte dzięki dodatkowym wysiłkom sekwencjonowania w nadchodzących miesiącach.

Większość starożytnych okazów zachowuje tylko krótkie sekwencje DNA z niewielką ilością lub brakiem RNA, z powodu degradacji po śmierci organizmu. Nowy genom wilka tasmańskiego jest wyjątkowy pod względem niezwykłego zachowania długich sekwencji DNA i RNA. RNA ulega degradacji znacznie szybciej, stąd zachowanie RNA jest rzadkie w historycznych próbkach. W tym przypadku zespołowi badawczemu udało się wyizolować długie cząsteczki RNA z zachowanych tkanek miękkich z próbki sprzed 110 lat. Jest to ważne, ponieważ ekspresja RNA różni się w tkankach, stąd obecność RNA w tkankach daje wyobrażenie o aktywnych genach wymaganych do prawidłowego funkcjonowania tkanek. Nowa warstwa RNA sprawia, że genom wilka tasmańskiego zbudowany z DNA jest znacznie bardziej przydatny w de-ekstynkcji.

Po rekonstrukcji genomu wilka workowatego, następnym logicznym krokiem było zidentyfikowanie genów, które leżą u podstaw podstawowej cechy wilka workowatego, charakterystycznej morfologii szczęki i czaszki. Aby to ustalić, zespół badawczy porównał genomy wilków workowatych z genomami wilków i psów o podobnych kształtach czaszkowo-twarzowych i zidentyfikował obszary genomu zwane „Thylacine Wolf Accelerated Regions” (TWAR), które później okazały się napędzać ewolucję kształtu czaszki u ssaków.

Po potwierdzeniu, że białka TWAR odpowiadają za morfologię twarzoczaszki, zespół badawczy dokonał takich samych zmian genetycznych, obejmujących ponad 300, w linii komórkowej dunnarta gruboogonowego, który jest najbliższym żyjącym krewnym wilka workowatego i ma zostać przyszłym surogatem zarodków wilka workowatego.

Następnym krokiem jest opracowanie wspomaganych technologii reprodukcyjnych (ART) dla gatunku dunnart, który będzie zastępczym wilkiem workowatym. Przed projektem de-ekstynkcji wilka workowatego praktycznie nie istniała żadna technologia ART dla żadnego torbacza. Badania doprowadziły do opracowania kluczowej technologii indukowania kontrolowanej owulacji wielu jaj jednocześnie u wilka dunnart. Jaja mogą być używane do tworzenia nowych zarodków, które będą gospodarzami edytowanych genomów wilka workowatego. Naukowcy byli również w stanie pobrać zapłodnione zarodki jednokomórkowe i hodować je przez połowę ciąży w sztucznym urządzeniu macicowym. Nowe możliwości technologii ART mogą być stosowane w całej rodzinie torbaczy w celu de-ekstynkcji wilka workowatego, a także w celu poprawy zdolności rozrodczych zagrożonych gatunków torbaczy.

Wskrzeszenie i powrót wilków tasmańskich do rodzimej Tasmanii przywróci zdrowe funkcjonowanie lokalnego ekosystemu. Nowo nabyte zdolności pomogą również w ochronie krytycznie zagrożonych gatunków.

***

Referencje:

University of Melbourne 2024. Aktualności – Nowe kamienie milowe pomagają w rozwiązywaniu kryzysu wymierania. Opublikowano 17 października 2024 r. Dostępne na https://www.unimelb.edu.au/newsroom/news/2024/october/new-milestones-help-drive-solutions-to-extinction-crisis