Bioteknologi
Dire Wolves Klonet: Bioteknologisk Gennembrud Omdefinerer Udryddelse
Føj Securities.io til dine foretrukne kilder på Google
Videnskabelig Genoplivning
Allerede før civilisationens begyndelse uddøde mange arter, typisk som følge af en kombination af klimaopvarmning i slutningen af istiden samt overjagt eller konkurrence med tidlige menneskelige populationer.
Da dette skete “kun” for 10.000 år siden, betyder det, at disse nyligt uddøde arter efterlod kroppe, især i kolde regioner, med DNA, der stadig kan genoprettes. Så selvom idéen fra Jurassic Park om at finde dinosaurers DNA sandsynligvis forbliver science fiction, kunne nogle uddøde arter potentielt blive genoplivet.
Og det er præcis, hvad et biotekfirma kaldet Colossal Biosciences hævder at have opnået med en uddød ulveart: Dire ulv.
Dyret har været uddødt i 12.500 år og blev et populært “mytisk” dyr takket være sin centrale rolle i G.R.R. Martins fantasyhistorie og HBO-serien Game of Thrones.
Selvfølgelig indså Colossal PR-potentialet her og fik de nyfødte “genopstandte” dire ulvehvalpe på et billede sammen med den berømte forfatter, samt navngav en af ulvene efter en karakter i bøgerne.
“Vi har lavet tre dire ulvehvalpe. Der er Romulus og Remus, som er fem måneder gamle og vejer omkring 80 pund. De er smukke.
Så er der Khaleesi, lidt over seks uger gammel. Hun er en baby, vores første pige.”
Men er disse dyr virkelig dire ulve? Og hvad betyder dette for fremtiden for bevarelse af vilde dyr, såvel som andre ambitiøse planer fra Colossal om at næste gang genoplive den uldne mammut?
Dire Ulve
Måske det mest overraskende ved dire ulve er, at de teknisk set overhovedet ikke er ulve. Selvom de er en del af familien Canidae og understammen Canina i evolutionær klassifikation, har de deres eget slægtsnavn: Aenocyon (betydning “forfærdelig hund”), mens “normale” ulve tilhører slægten Canis .
Kilde: Thallaso Atrox
Dire ulven var omtrent lige så stor som de største moderne former for grå ulv, og nogle gange større, med nogle unikke morfologiske træk: mindre fødder, større hoved, sandsynligvis tilpasninger til jagt på den arktiske megafauna på den tid.
Dette større hoved og større tænder gav dire ulven en bidstyrke, der var 20 % stærkere end selv de stærkeste ulve og hunde i dag.
Kilde: The Armory
Mens årsagen til deres uddøen er omdiskuteret, er den videnskabelige konsensus, at den skyldtes en kombination af virkningerne af klimaforandringer og konkurrence med andre arter, herunder overjagt af menneskelige jægere, der for nylig ankom til Nordamerika.
Colossal De-Udryddelsesproces
Mål for De-Udryddelse
At bringe dire ulven eller en dire ulve-lignende skabning tilbage (mere om den debat nedenfor) er ikke den første genetiske ingeniørpræstation for Colossal.
En måned tidligere offentliggjorde virksomheden nyheder om den nyoprettede “wooly mouse”.
Disse testmus har modtaget syv forskellige gener, der koder for den uldne mammuts pels, gennem en kompleks og meget avanceret multiplexed genomingeniørteknik.
Kilde: IFL Science
Disse genetiske manipulationer dækker ikke kun den overfladiske æstetiske del af pelsen, men også modstand mod kulde og ændringer i dyrets lipidmetabolisme, som vil være nødvendige for at omdanne en tropisk levende elefant til en arktisk levende “de-udryddet” mammut.
Kilde: IFL Science
Colossal var også tidligere involveret i et forsøg på at hjælpe med at forhindre uddøen af røde ulve, hvor kun 16 stadig lever i naturen, alle i et landligt fem-county område i det nordøstlige North Carolina. Men faktum er, at disse dyr var mere coyote-rød ulv hybrider end “rigtige” røde ulve, hvilket gør det til en kontroversiel holdning blandt bevaringsforkæmpere.
Hvordan Det Virker
Den grundlæggende idé bag de-udryddelse er at analysere DNA fra den uddøde art og sammenligne det med stadig levende arter, der er nært beslægtede.
“Colossal har de-udryddet dire ulven. Vi tog en 13.000 år gammel tand, en 74.000 år gammel kranium, og lavede hvalpe, og så brugte vi også noget af den samme teknologi til at hjælpe med at redde de røde ulve, hvilket er virkelig spændende.”
- At bringe de nøglegener tilbage, som gav den uddøde art sine unikke egenskaber.
- At hjælpe den tilbagebragte art med at tilpasse sig og overleve under de nuværende miljøforhold med andre genetiske modificeringer.
- At udvikle modstandskraft mod sygdomme og andre trusler for at gøre arten levedygtig i naturen.
Kilde: Colossal
Dette kræver mere end blot genetisk ingeniørkunst, selvom det er kernen i projektet, med CRISPR-Cas9 som det vigtigste værktøj for Colossal.
Virksomheden skal også korrekt anvende AI & maskinlæring til at håndtere meget komplekse biologiske data, noget de forventer at kunne kommercialisere i andre felter i fremtiden.
Derudover kræves god håndtering af embryologi (videnskaben om embryoudvikling) for succesfuldt at implantere de modificerede æg i den “surrogat”-moder, som vil bære den nye art til termin, uanset om det er en ulv eller en elefant.
Omvendes Udryddelse?
Biologer og bevaringsforkæmpere verden over debatterer, om det, Colossal gør, virkelig er nyttigt eller overhovedet bringer døde arter tilbage.
Kernen i problemet er definitionen af en art. I den tidlige æra af biologiske videnskaber ville ethvert dyr, der lignede en given art (fenotype), blive betragtet som en del af den art. Men en moderne forståelse af genetik gør det klart, at den genetiske diversitet i en anden art er meget større end blot udseendet.
Så selvom 20 genetiske forskelle identificeret af Colossal kan få de nye hvalpe til at ligne dire ulve, er de fra et genetisk synspunkt blot grå ulve, der ligner dire ulve, ikke “rigtige”.
“Ancient DNA er som om du lægger frisk DNA i en 500-graders ovn natten over. Det kommer ud fragmenteret – som splinter og støv. Du kan rekonstruere det, men det er ikke godt nok til at gøre noget andet med.
Dyrene er “genetisk modificerede grå ulve. Så det, Colossal har produceret, er en grå ulv, men den har nogle dire ulve-lignende egenskaber, såsom et større kranium og hvid pels.”
Alligevel ignorerer disse kritikpunkter, at dette er en stor præstation, og at man i sidste ende kan opnå endnu mere genetisk diversitet gennem den teknologi.
Hvorfor Forsøge De-Udryddelse?
Colossal forsøger i høj grad at drage en parallel til Apollo-missionen og hævder, at deres de-udryddelsesindsats kun er et springbræt i en meget større og mere indflydelsesrig revolution inden for genetisk ingeniørkunst.
Ligesom Apollo-programmet bidrager de videnskabelige bestræbelser hos Colossal løbende til det videnskabelige fællesskab. I dag er vi også inden for rækkevidde af et andet enormt videnskabeligt gennembrud, som vil skabe en positiv indvirkning på Jordens langsigtede sundhed og dens indbyggere, både fortidens og nutidens, mens vi ser frem til at genvildtætte fremtiden.
Dog besvarer disse ambitiøse mål ikke spørgsmålet om, hvad man skal gøre med nyopstandne arter (eller opfundne afhængigt af den definition, du bruger). Skal de frigives i naturen, uden at kende de fordele eller risici, de kan forårsage for de berørte økosystemer og lokale arter?
I hvert fald for nu betyder virksomhedens fokus på store dyr, at enhver fejl sandsynligvis kan løses ved at jage dem ned. Men den samme teknologi anvendt på insekter, marine dyr eller planter kan forårsage uopremselige og irreversible økologiske skader, svarende til at introducere invasive arter i nye levesteder.
En anden kilde til økosystemvariation stammer fra vores nye teknologier til at de-udrydde tabte gener, herunder dyb gammel DNA-sekventering, polyfyletiske egenskabsanalyser, multiplex germlinje-redigering og kloning. Dire ulven er et tidligt eksempel på dette, inklusive det største antal præcise genomredigeringer i en sund hvirveldyr indtil nu. En evne, der vokser eksponentielt.
George Church, Ph.D. / Colossal medstifter
Fremtidige Anvendelser
Genoplivede Arter
Indtil videre ser Colossal ud til at fokusere primært på at genoplive den uldne mammut som virksomhedens emblematiske projekt.
Colossal analyserede 59 uldne, Columbian og steppe mammutgenomer, der spænder fra 3.500 til over 1,2 millioner år gamle, og brugte beregningsanalyse til at sammenligne et datasæt på 121 mammut- og elefantgenomer, inklusive de høj‑kvalitets referencegenomer for asiatiske og afrikanske elefanter, som virksomheden tidligere har skabt.
Det kunne også blive en interessant forretningsmodel for virksomheden, som gør det muligt at opdrætte mammutter til turisme eller endda kødproduktion, et monopol, som de sandsynligvis kan kræve premiumpriser for.
Kilde: Colossal
Andre arter er også på planen, især dodo-fugle og Tasmanisk ulv / Tasmanisk tiger / Thylacine.
Det er dog sandsynligt, at dire ulve- og mammutprojekterne i nogen grad i bund og grund kun er læringserfaringer og PR for Colossal.
Virksomhedens videnskabelige satsning ledes af George Church, som var en pioner inden for genomsekventeringsmetoder, chip‑baserede DNA‑biblioteker, genomredigering og stamcelleingeniørkunst.
Forbedring af Eksisterende Arter
Måden, hvorpå elefanter kan tilpasses til at leve i kolde klimaer, kvæg og andre husdyr samt afgrøder, kan gennem genetisk ingeniørkunst tilpasses for højere udbytter eller bedre modstandsdygtighed.
Colossals fire primære laboratorier arbejder allerede på sådanne temaer, da de sigter mod “præcisionsløsninger for husdyr” og bæredygtige landbrugspraksisser.
Kilde: Colossal
På lang sigt kunne dette koncept skubbes endnu længere for at konstruere de‑facto nye arter til specifikke menneskelige formål. For eksempel kunne neo‑arter producere silkeproteiner i planter eller i dyrepels, menneskelige lægemidler i frugter osv.
Bioengineeret Depollution
Colossal undersøger også potentialet i planter og andre organismer til at reducere forurening. Dette inkluderer miljørenovering, men også plastspisende bakterier, med et spin‑off‑firma, der tidligere blev inkuberet i Colossals laboratorier: Breaking.
I samarbejde med Harvard / Wyss Institute har Breaking udviklet MICROBE X-32™, som potentielt kan fremskynde nedbrydningen af alle eksisterende typer af plast.
Bioteknologiske Værktøjer
For at lykkes med at skabe dire ulven og måske mammutten, havde Colossal brug for bedre bioinformatikværktøjer, især til behandling og fortolkning af store biologiske datasæt.
De videreudvikler også teknologien for DNA-barcode‑multiplexing, som muliggør samtidig identifikation af flere genetiske markører.
Medicin & In-Silico Værktøjer
Colossal har anvendt sin ekspertise inden for CRISPR-Cas9 genredigering til at skabe bedre sygdomsmodeller i dyr og cellekulturer, som er nyttige for forskere og fremskynder udviklingen af medicin.
Dette inkluderer genterapi ved brug af en virus (AAV) som vektor, med et selskab, der er spundet af fra Colossal for at kommercialisere fremskridtet inden for denne teknologi, FormBio. FormBio bruger AI og maskinlæring til validering af celle- og genterapikandidater og gør produktion af AAV‑medicin mere effektiv og tilgængelig.
Regenerativ medicin kunne også drage fordel af virksomhedens opdagelser inden for embryologi og in vitro fertilisering (IVF), hvilket kan føre til anvendelser inden for vævsteknologi, stamcelleforskning og organtransplantation.
Konklusion
Udover debatten om, hvorvidt Colossals dire ulve er en sand genoplivning af en uddød art eller visdommen ved at frigive sådanne skabninger i naturen, er virksomhedens teknologiske præstation imponerende.
Mellem dire ulve og uldne mus ser de ud til at kunne relativt rutinemæssigt modificere dyrenes genom på tocifrede steder, hvilket radikalt ændrer deres metaboliske aktivitet og kropsstruktur.
Denne evne vil sandsynligvis have enorme anvendelser i andre felter, hvor husdyrbrug og landbrug er de mest åbenlyse kandidater.
Udover dyremodificering kan teknologien, der anvendes her, anvendes til at bioengineere nye planter, mikrober og andre organismer for at løse specifikke problemer, som for eksempel plastforurening.
I processen har Colossal også udviklet en kraftfuld teknologistak af virale vektorer, bioinformatiske løsninger, AI & maskinlæring og cellemanipulation, som kan anvendes i mange andre sektorer, fra genterapi til sygdomsmodeller og organtransplantation.
