Podobnie jak skazany na śmierć gołąb pasażerski w 1914 roku, różowy gołąb Mauritiusa stoi na skraju przepaści. Po obejrzeniu, jak wszyscy inni kuzyni gołębi na tej odległej wyspie wymierają - w tym dodo, jej niesławny kolega z wyspy po raz ostatni widziany w 1662 r. - ten różowo zabarwiony ptak patrzy teraz w dół na samą ciemną przepaść wyginięcia.
powiązana zawartość
- Prawdziwe powody, dla których nie powinieneś klonować swojego psa
- Jak naukowcy wykorzystują małe fragmenty resztkowego DNA do rozwiązywania zagadek związanych z dziką przyrodą
Po tym, jak w latach 90. XX wieku populacja spadła do około dziewięciu osobników, ptaki hodowlane powróciły do około 400 populacji. Ale liczba ta jest wciąż na tyle mała, że naraża ich na niebezpieczeństwo. Brak różnorodności genetycznej różowego gołębia sprawia, że jest on coraz bardziej podatny na chorobę wywoływaną przez pasożyty zwaną rzęsistkowicą, która zabija ponad połowę kurcząt i ogranicza wzrost populacji.
Na szczęście nie jest już 1662 rokiem. Obecnie ewoluujące narzędzie ochrony może pomóc odciągnąć te ptaki od krawędzi wyginięcia: ratowanie genetyczne. Działa poprzez dodanie różnorodności genetycznej do tego rodzaju niepewnie ponumerowanych populacji - poprzez wprowadzenie określonych osobników lub, potencjalnie, poprzez bezpośrednią edycję ich genów. Jeśli to zadziała, przyszłość tego gołębia może być tak różowa jak jego upierzenie.
„Chcemy dać im narzędzia do walki z tą chorobą”, mówi Camilla Ryan, absolwentka, która studiuje gołębia na Mauritiusie u Matta Clarka, badacza genomiki na uniwersytecie Earlham w Anglii. „Ptaki nie mają liczb ani potencjalnie różnorodności genetycznej, aby poradzić sobie z samą chorobą.”
Clark i Ryan mają nadzieję na podniesienie populacji z powrotem na nogi, wskazując geny, które sprawiają, że ptaki te są szczególnie wrażliwe. Następnie będą próbować uwięzionych różowych gołębi w ogrodach zoologicznych i parkach na całym świecie w poszukiwaniu genów lepiej nadających się do walki z chorobą, a ostatecznym celem jest potencjalne połączenie ich z dziką populacją. Zespół wygenerował już dane genetyczne ze 180 różnych różowych gołębi.
Mimo to para pozostaje ostrożna we wdrażaniu techniki, która wzbudziła kontrowersje, odkąd zaczęła być łatwiej wdrażana w latach 90. XX wieku, w charakterystycznych przypadkach ratowania panter z Florydy i kurczaków preriowych z Illinois. Nie są sami: wielu ekologów twierdzi, że takie podejście może stworzyć nieprzewidziane problemy dla zagrożonych gatunków i że nie rozwiązuje podstawowych problemów, które pchają tak wiele gatunków na skraj wyginięcia, w tym utraty siedlisk z powodu rozwoju człowieka.
Ale gdy ludzie nadal wkraczają w dzikie siedliska i zmieniają globalne wzorce klimatyczne, sytuacja wielu gatunków stała się bardziej tragiczna. Teraz wielu naukowców zwraca się o uratowanie genetyczne jako realne narzędzie do wyciągania tych najbardziej wrażliwych gatunków z krawędzi wyginięcia. W bardziej odległej przyszłości niektórzy naukowcy sądzą, że moglibyśmy pójść dalej, modyfikując genetycznie zwierzęta, aby lepiej dostosować się do ich szybko zmieniającego się środowiska.
Ale nie wyprzedzajmy się zbytnio. Na razie naukowcy koncentrują się na zaostrzeniu narzędzi genomicznych.
Krzyżowanie w niewoli ptaków z populacjami dzikiego ptactwa może mieć mieszany wpływ na ich genomy. Te domowe gołębie skalne wznoszą się nad Hurlstone Park, na przedmieściach Sydney. (Toby Hudson) Kiedy populacje, takie jak różowy gołąb, zmniejszają się do podwójnych lub nawet pojedynczych cyfr, doświadczają czegoś zwanego depresją wsobną. Zasadniczo oznacza to, że mają mniej różnorodności w puli genów, co utrudnia im pokonywanie wyzwań w ich środowisku. Oznaki tego znaleziono w wielu gatunkach, w tym w izolowanej populacji wilków w Michigan, gdzie osobniki zaczęły rozwijać niezwykłą łukowatą postawę i krótkie ogony - możliwe oznaki złego stanu zdrowia.
Teraz Ryan i Clark przeszukują historyczne próbki tkanek z pięciu muzeów w całej Europie w poszukiwaniu genów, które starsze różowe gołębie mogły kiedyś walczyć z chorobą, zanim zapanowała depresja wsobna. Zespół będzie następnie szukał ptaków w niewoli, które mogły zachować te historycznie pomocne geny, aby połączyć je z dziką populacją.
Brzmi dość prosto, prawda? Niestety, granie w bóstwo genetyczne nie jest takie proste.
Każdy genotyp, który wprowadzasz do istniejącej populacji, ma swoje zalety i wady. Zespół musi więc uważać, aby nie wprowadzać nowych problemów do układu odpornościowego dzikiego ptactwa, mówi Clark. „Mogłoby się skończyć hodowaniem populacji, która bardzo skutecznie zwalcza Trichomonas, ale to, co zrobiłeś, to przypadkowo zmniejszyło różnorodność w układzie odpornościowym”, mówi Clark.
Jeśli tak jest, dodaje, nowa choroba, na którą nie byli przygotowani, mogłaby teoretycznie uderzyć i zniszczyć całą populację.
Kojarzenie ptaków w niewoli z dzikimi ptakami wiąże się również z ryzykiem wprowadzenia genów, które ewoluowały w niewoli, co osłabia zdolność dzikiego ptactwa do przetrwania na wolności. „Próbując im pomóc, pogorszyłeś sytuację” - mówi Clark. Zagrożenie to, zwane depresją krzyżową, budzi haczyki wśród biologów zajmujących się ochroną przyrody i jest głównym argumentem przeciwko szerszemu stosowaniu ratownictwa genetycznego.
Pantera na Florydzie jest znakiem rozpoznawczym, w jaki sposób ratowanie genetyczne może pomóc wyciągnąć gatunki ze skraju wyginięcia. (US Fish and Wildlife Service) Jednak pomimo tych zagrożeń kilka sukcesów pokazało, że ratowanie genetyczne może zadziałać. Jednym z głównych sukcesów, na które wskazują konserwatorzy przyrody, jest pantera na Florydzie.
Ten duży, kultowy kot niegdyś czai się w południowo-wschodniej części Stanów Zjednoczonych, ciesząc się statusem najlepszego drapieżnika i ważnego członka ekosystemu. Ale w latach siedemdziesiątych utrata siedlisk i polowania zmniejszyły populację do 12-20 osób dorosłych. Nie tylko ich liczba była ponura, ale prawie wszystkie męskie pantery wykazywały oznaki depresji wsobnej, w tym niezstąpione jądra, załamane ogony i niską liczbę plemników.
Konserwatyści nie chcieli, aby ten kot - który pomógł utrzymać populację jeleni białych, dzikich świń i innych drapieżnych zwierząt - wymarł. Tak więc w 1995 r. US Fish and Wildlife Service współpracowało z zespołem naukowców, aby przenieść osiem lwów górskich z Teksasu, aby połączyć się z panterami z Florydy. Mieli nadzieję, że lwy górskie, które są podgatunkiem pantery, zrewitalizują pulę genów i zwiększą liczebność populacji.
Stuart Pimm, ekolog zajmujący się ochroną przyrody na Uniwersytecie Duke, mówi, że początkowo miał wątpliwości. Uważał, że jeśli próbujesz uratować gatunek, który stał się tak rzadki, że wykazuje uszkodzenia genetyczne, jest już za późno, aby je uratować. Wielu jego kolegów się zgodziło. „Leczyłeś objaw, a nie przyczynę” - mówi Pimm, wskazując utratę siedlisk jako główną przyczynę w tym przypadku.
Ale naukowcy poszli naprzód i sparowali pantery i lwy górskie. O dziwo, ich wysiłki wydawały się działać. Populacja pantery rosła, a następne pokolenie wydawało się wolne od załamanych ogonów, niezstąpionych macek i innych oznak wsiadania. „Wszystkie te rzeczy zniknęły”, mówi Pimm. Dziesięć lat później Pimm przeprowadził badanie uzupełniające wykazujące, że utrzymywał rosnącą populację wolną od tych oznak depresji wsobnej.
„To był szybki, to był bardzo skuteczny proces” - mówi teraz.
Inne historie sukcesu pojawiły się w latach 90. Wielkie populacje kurczaków preriowych rosły po raz pierwszy od dziesięcioleci (chociaż nowsze badania kwestionują rolę ratowania genetycznego w tym sukcesie), wraz ze szwedzkim żmijowcem, jadowitym wężem, który cierpiał z powodu wsobu. Dzisiaj Pimm zmienił melodię: wierzy, że ratowanie genetyczne może być doskonałym narzędziem w zestawie narzędzi ekologów i rozważa użycie go do ochrony innych najlepszych drapieżników, w tym lwów w Afryce.
Pantery na Florydzie stały się ikoną genetycznego sukcesu ratunkowego. (Michaelstone428) Ponieważ naukowcy na całym świecie rozważają wdrożenie ratownictwa genetycznego, muszą lepiej zrozumieć, w jaki sposób ryzyko depresji krzyżowej może różnić się w zależności od gatunku. Niestety, ponieważ ratowanie genetyczne było tak kontrowersyjne, istnieje niewiele przypadków, które mogłyby dostarczyć takich informacji.
Nawet historie sukcesu panter, kurczaków i zwierząt hodowlanych zawierają ograniczone informacje na temat tego, w jaki sposób mechanizm może przenosić się z jednego gatunku na drugi, mówi Andrew Whiteley, badacz genomiki ochrony na Uniwersytecie w Montanie. Wynika to częściowo z tego, że sprawy te nie były przeprowadzane systematycznie - były raczej próbą ratowania zagrożonego gatunku.
„Zostały one wykonane w odpowiedzi na pilne obawy związane z zarządzaniem, tak naprawdę nie zostały zrobione w celu przetestowania koncepcji ratowania genetycznego w rygorystyczny eksperymentalnie sposób”, mówi Whiteley. „Więc te niepewności pozostaną”.
Pracując nad uzupełnieniem tych braków wiedzy, Whitely prowadzi eksperymenty z pstrągiem strumykowym - gatunkiem łatwiejszym do eksperymentów niż duże drapieżniki - w którym jego zespół przeniósł ryby do czterech różnych izolowanych populacji i wprowadził ryby z innego miejsca, aby się z nimi kojarzyć. Wstępne wyniki sugerują, że pierwsza runda kojarzeń zakończyła się sukcesem, ale prawdziwą miarą sukcesu będzie zdolność drugiego pokolenia do przeżycia i rozmnażania się - tam zwykle pojawiają się objawy depresji krzyżowania.
Planuje przeprowadzić kompleksową ocenę zdolności drugiego pokolenia do przeżycia i rozmnażania, budując tak zwany rodowód, aby zobaczyć, jak geny przepływają przez system. „I ostatecznie zajmij się genomiką, aby zrozumieć na poziomie genomu, co się stało, gdy ten puls przepływu genów dostał się do tej małej populacji”, mówi Whiteley. „To są rodzaje danych, których potrzebujemy, aby móc sformułować solidne rekomendacje”.
Krzyżowanie w niewoli ptaków z populacjami dzikiego ptactwa może mieć mieszany wpływ na ich genomy. Tutaj dzikie skały nurkują w locie. (Alan D. Wilson) Jeśli tradycyjna forma ratowania genetycznego zostanie uznana za kontrowersyjną, nowo opracowana iteracja będzie przypominać znacznie głośniejszy hullabaloo. Dzisiaj biolodzy rozważają dosłowne majsterkowanie z genomami zwierząt, inżynierii genetycznej, aby miały pewne cechy.
Robert Fleischer, szef Center for Conservation Genomics w Smithsonian's National Zoo & Conservation Biology Institute, rozważa tę opcję uczynienia ptaków na Hawajach odpornymi lub tolerancyjnymi wobec ptasiej malarii, wprowadzonego przez człowieka patogenu niszczącego dziś wiele hawajskich populacji ptaków. Ale badacze w jego grupie i gdzie indziej twierdzą, że są na wstępnym etapie badania tej techniki.
„Nie jesteśmy jeszcze na etapie ratowania, po prostu przygotowujemy się do zrobienia tego w przyszłości, jeśli to się uda” - mówi Fleischer.
Oliver Ryder, dyrektor Conservation Genetics w San Diego Zoo Global, twierdzi, że techniki te mogą kiedyś okazać się bezcenne, ale szersze dyskusje na temat etyki i logistyki powinny być na pierwszym miejscu. W ramach tych dyskusji badacze musieliby rozważyć ryzyko związane z każdym przypadkiem - w tym ryzyko, że wysiłki po prostu nie zadziałają.
„Pomimo wysiłków patogen znalazłby sposób na rozwiązanie lub inżynierię”, mówi Ryder, „więc cały wysiłek nie byłby wystarczający, aby powstrzymać gatunek przed wymarciem”.
Ryder jest zaangażowany w szerszy wysiłek na rzecz opracowania kolejnego genetycznego podejścia ratunkowego i jest zainteresowany wykorzystaniem go do uratowania nosorożca północnego białego. Technika, która jest jeszcze za wiele lat, wykorzystywałaby technologię komórek macierzystych do produkcji jaj i nasienia z zamrożonych komórek Północnej Białej Nosorożca przechowywanych w San Diego Zoo Global. Jego zespół zastanawia się również nad wykorzystaniem zamrożonego nasienia do tworzenia zarodków z jaj uzyskanych od ostatnich żywych samic lub techniką komórek macierzystych. Następnie teoretycznie przenoszą zarodki do blisko spokrewnionych nosorożców, które służą jako surogaty.
Ta nosorożec jest idealnym kandydatem na takie podejście, po części dlatego, że pozostały tylko trzy z tych osobników, które nie są w stanie rozmnażać się naturalnie, mówi Ryder. „Nosorożec biały jest wymarły funkcjonalnie” - mówi Ryder. „Jedynym sposobem na powstrzymanie go przed wyginięciem byłoby genetyczne uratowanie go za pomocą zaawansowanych technologii genetycznych i reprodukcyjnych”.
Na razie badacze ogólnie zgadzają się, że tradycyjny ratownictwo genetyczne bez modyfikacji genetycznej oferuje najbardziej natychmiastowe rozwiązanie ochronne. Jednak nigdy nie będzie to ostateczne rozwiązanie w zakresie ratowania degradujących populacji. Chris Funk, badacz z Colorado State University, który przeprowadził badania nad gupikami z Trynidadu, aby sprawdzić, kiedy i jak może wystąpić depresja outbreeding, oferuje zamiast tego okazję do zajęcia się innymi problemami, takimi jak zmniejszenie izolacji i poprawa siedlisk.
Funk, podobnie jak Pimm, z początku nazywał siebie sceptykiem - nie dlatego, że nie wierzył, że ratowanie genetyczne może zadziałać, ale dlatego, że uważał się za purystę, jeśli chodzi o ochronę. Ale gdy coraz więcej populacji zostaje odizolowanych i zagrożonych przez rosnącą ludzką presję i rozwój, mówi, że zdał sobie sprawę, że pewne kompromisy mogą być konieczne. „Istnieje coraz więcej dowodów na to, że może działać w wielu okolicznościach”, mówi Funk.
„Nie będziemy mieć luksusu, aby mieć takie purystyczne podejście” - kontynuuje. „Jeśli chcemy tych populacji w krajobrazie, będziemy musieli użyć ratownictwa genetycznego, aby powstrzymać ich przed wymarciem”.
