Biotecnologia
Lupi Giganti Clonati: La Biotecnologia Fa Un Grande Passo Avanti E Ridefinisce L’estinzione
Risurrezione Scientifica
Anche prima dell’alba della civiltà, molte specie si sono estinte, di solito a causa di un mix di riscaldamento climatico alla fine dell’era glaciale e di caccia eccessiva o competizione con le prime popolazioni umane.
Poiché ciò è accaduto “solo” 10.000 anni fa, ciò significa che queste specie recentemente estinte hanno lasciato corpi, specialmente in regioni fredde, con DNA ancora recuperabile. Quindi, mentre l’idea di Jurassic Park di trovare il DNA dei dinosauri probabilmente rimarrà fantascienza, alcune specie estinte potrebbero potenzialmente essere riportate in vita.
Ecco esattamente ciò che una società di biotecnologia chiamata Colossal Biosciences afferma di aver realizzato con una specie di lupo estinta: il lupo gigante.
L’animale è estinto da 12.500 anni ed è diventato un animale “mitico” popolare grazie al suo ruolo centrale nella storia fantasy di G.R.R. Martin e nella serie TV HBO Game of Thrones.
Naturalmente, Colossal ha capito il potenziale di PR qui e ha messo i cuccioli di lupo gigante appena “resuscitati” in una foto con l’autore famoso, oltre a chiamare uno dei lupi come un personaggio dei libri.
“Abbiamo fatto tre cuccioli di lupo gigante. Ci sono Romolo e Remo, che hanno cinque mesi e pesano circa 36 chili. Sono bellissimi.
Poi c’è Khaleesi, che ha poco più di sei settimane. È una bambina, la nostra prima femmina.”
Ma questi animali sono veramente lupi giganti? E cosa significa questo per il futuro della conservazione della fauna selvatica, nonché per altri ambiziosi piani di Colossal per resuscitare la prossima la mammoth pelosa?
Lupi Giganti
Forse la cosa più sorprendente sui lupi giganti è che, tecnicamente, non sono lupi affatto. Mentre fanno parte della famiglia Canidae e della sottotribù Canina nella classificazione evolutiva, appartengono a un loro genere: Aenocyon (che significa “cane terribile”), mentre i “normali” lupi fanno parte del genere Canis .
Source: Thallaso Atrox
Il lupo gigante era delle stesse dimensioni delle forme più grandi di lupo grigio moderno, e a volte più grande, con alcune caratteristiche morfologiche uniche: piedi più piccoli, testa più grande, probabilmente adattamenti per cacciare la megafauna artica dell’epoca.
Questa testa più grande e denti più grandi diedero al lupo gigante una potenza di morso del 20% più forte di quella dei lupi e cani più forti di oggi.
Source: The Armory
Mentre la causa della loro estinzione è dibattuta, il consenso scientifico è che derivava da un mix di impatti del cambiamento climatico e competizione con altre specie, compresa la caccia eccessiva da parte dei cacciatori umani appena arrivati in Nord America.
Il Processo Di De-estinzione Di Colossal
Obiettivi Di De-estinzione
Riportare indietro il lupo gigante, o una creatura simile al lupo gigante (più sul dibattito sotto), non è il primo exploit di ingegneria genetica per Colossal.
Un mese prima, la società ha rilasciato la notizia del topo “peloso” appena creato. Questi topi di prova hanno ricevuto sette diversi geni che codificano per la pelosità della mammoth pelosa attraverso una tecnica di ingegneria genetica multiplex avanzata e complessa.
Source: IFL Science
Queste manipolazioni genetiche non coprono solo l’aspetto estetico superficiale del mantello, ma anche la resistenza al freddo e il cambiamento nel metabolismo lipidico dell’animale che sarà necessario per trasformare un elefante che vive nei tropici in una “de-estinta” mammoth artica.
Source: IFL Science
Colossal era anche precedentemente coinvolta in uno sforzo per aiutare a prevenire l’estinzione dei lupi rossi, dei quali solo 16 vivono ancora in natura, tutti in una sezione rurale di cinque contee del nord-est della Carolina del Nord. Tuttavia, il fatto che questi animali fossero più ibridi di coyote-lupo rosso che “veri” lupi rossi lo rende un punto di vista controverso tra i conservazionisti.
Come Funziona
L’idea di base della de-estinzione è analizzare il DNA della specie estinta e confrontarlo con specie ancora vive che sono strettamente correlate.
“Colossal ha de-estinto il lupo gigante. Abbiamo preso un dente di 13.000 anni fa, un cranio di 74.000 anni fa, e abbiamo fatto cuccioli, e poi abbiamo anche usato una parte della stessa tecnologia per aiutare a salvare i lupi rossi, il che è molto emozionante.”
La società definisce il processo di de-estinzione come la convergenza di tre idee contemporaneamente:
- Portare indietro i geni chiave che hanno dato alla specie estinta le sue caratteristiche uniche.
- Aiutare la specie riportata indietro ad adattarsi e sopravvivere alle condizioni ambientali attuali con altre modifiche genetiche.
- Ingegnere la resistenza alle malattie e ad altre minacce per rendere la specie vitale in natura.
Source: Colossal
Ciò richiede più della sola ingegneria genetica, anche se è il nucleo del progetto, con CRISPR-Cas9 lo strumento più importante per Colossal.
La società deve anche utilizzare correttamente l’AI e il machine learning per gestire dati biologici molto complessi, qualcosa che si aspetta di poter monetizzare in altri campi in futuro.
Inoltre, è necessaria una buona gestione dell’embriologia (la scienza dello sviluppo dell’embrione) per impiantare con successo le uova modificate nella “madre surrogata” che porterà a termine la nuova specie, sia essa lupo o elefante.
È La Fine Dell’estinzione?
Biologi e conservazionisti di tutto il mondo stanno dibattendo se ciò che Colossal sta facendo sia veramente utile o se stia realmente riportando in vita specie morte.
Il nucleo della questione è la definizione di una specie. Nell’era iniziale delle scienze biologiche, qualsiasi animale che somigliava a una data specie (fenotipo) sarebbe stato considerato parte di quella specie. Tuttavia, una comprensione moderna della genetica rende chiaro che la diversità genetica di un’altra specie è molto più grande di quanto appaia.
Quindi, mentre 20 differenze genetiche identificate da Colossal possono far sembrare i nuovi cuccioli come lupi giganti, da un punto di vista genetico, sono solo lupi grigi che sembrano lupi giganti, non “veri” lupi giganti.
“Il DNA antico è come se si mettesse DNA fresco in un forno a 500 gradi per una notte. Esce frammentato – come schegge e polvere. Si può ricostruire, ma non è abbastanza buono per fare altro.
Gli animali sono “lupi grigi geneticamente modificati. Quindi ciò che Colossal ha prodotto è un lupo grigio, ma ha alcune caratteristiche simili a quelle del lupo gigante, come un cranio più grande e pelo bianco.”
Tuttavia, queste critiche ignorano che questo è un grande risultato e che, alla fine, anche più di diversità genetica potrebbe essere raggiunta attraverso questa tecnologia.
Perché Tentare La De-estinzione?
Colossal sta cercando di tracciare un parallelo con la missione Apollo, affermando che i loro sforzi di de-estinzione sono solo un passo in una rivoluzione molto più grande e più impattante della ingegneria genetica.
Come il programma Apollo, gli sforzi scientifici di Colossal fanno contributi continui alla comunità scientifica. Oggi, noi anche siamo alla portata di un altro grande avanzamento scientifico, uno che creerà un impatto positivo sulla salute a lungo termine della Terra e dei suoi abitanti, passati e presenti, mentre guardiamo avanti per ri-selvaggizzare il futuro.
Tuttavia, questi obiettivi ambiziosi non rispondono alla domanda di cosa fare con le specie appena resuscitate (o inventate a seconda della definizione che si utilizza). Dovrebbero essere rilasciate in natura, senza sapere i benefici o i rischi che potrebbero causare agli ecosistemi e alle specie locali?
Almeno per ora, l’attenzione della società sugli animali di grandi dimensioni significa che qualsiasi errore potrebbe probabilmente essere risolto cacciandoli. Tuttavia, la stessa tecnologia applicata a insetti, animali marini o piante potrebbe causare danni ecologici incontrollabili e irreversibili, simili all’introduzione di specie invasive in nuovi habitat.
Un’altra fonte di varietà degli ecosistemi deriva dalle nostre nuove tecnologie per de-estinguere geni persi, compresa la sequenziazione del DNA antico, l’analisi dei tratti polifiletici, la modifica multiplex del germline e il cloning. Il lupo gigante è un esempio precoce di ciò, compreso il più grande numero di modifiche genomiche precise in un vertebrato sano fino ad ora. Una capacità che sta crescendo esponenzialmente.
George Church, Ph.D. / Co-fondatore di Colossal
Applicazioni Future
Specie Resuscitate
Finora, Colossal sembra concentrato principalmente sul resuscitare la mammoth pelosa come progetto emblematico della società.
Colossal ha analizzato 59 genomi di mammut pelosa, colombiana e della steppa che vanno da 3.500 a oltre 1,2 milioni di anni fa, e ha utilizzato l’analisi computazionale per confrontare un set di dati di 121 genomi di mammut ed elefanti, compresi i genomi di riferimento di alta qualità per elefanti asiatici e africani che la società ha creato in precedenza.
Potrebbe anche trasformarsi in un modello di business interessante per la società, permettendole di allevare mammut per il turismo o addirittura per la produzione di carne, un monopolio su cui potrebbe chiedere prezzi premium.
Source: Colossal
Altre specie sono anche in programma, in particolare gli uccelli dodo e il tilacino / lupo della Tasmania / tilacino.
Tuttavia, è probabile che, in un certo senso, i progetti del lupo gigante e della mammoth siano essenzialmente solo esperienze di apprendimento e PR per Colossal.
La spinta scientifica della società è guidata da George Church, che è stato un pioniere nei metodi di sequenziamento genetico, librerie di DNA a chip, editing del genoma e ingegneria delle cellule staminali.
Miglioramento Delle Specie Esistenti
Il modo in cui gli elefanti possono essere adattati per vivere in climi freddi, il bestiame e altri animali da fattoria, nonché le colture, potrebbero essere adattati attraverso l’ingegneria genetica per aumentare i rendimenti o migliorare la resilienza.
I quattro laboratori principali di Colossal stanno già lavorando su questi temi, poiché stanno puntando a “soluzioni di allevamento di precisione” e pratiche agricole sostenibili.
Source: Colossal
A lungo termine, questo concetto potrebbe essere spinto ancora più avanti per ingegnerizzare di fatto nuove specie per scopi umani specifici. Ad esempio, neo-specie potrebbero produrre proteine della seta in piante o nel pelo degli animali, medicine umane nei frutti, ecc.
Depurazione Bioingegnerizzata
Colossal sta anche esplorando il potenziale di piante e altri organismi per ridurre l’inquinamento. Ciò include il miglioramento ambientale, ma anche batteri che mangiano plastica, con una società spin-off precedentemente incubata nei laboratori di Colossal: Breaking.
In collaborazione con Harvard / Wyss Institute, Breaking ha ingegnerizzato il MICROBE X-32 ™, che potrebbe potenzialmente accelerare la degradazione di tutti i tipi di plastica esistenti.
Strumenti Biotech
Per riuscire a creare il lupo gigante e forse la mammoth, Colossal ha bisogno di migliori strumenti bioinformatici, in particolare per l’elaborazione e l’interpretazione di grandi dati biologici.
Hanno anche spinto ulteriormente la tecnologia del multiplexing del codice a barre del DNA, che consente l’identificazione simultanea di più marcatori genetici.
Medicina E Strumenti In-Silico
Colossal ha applicato la sua esperienza nell’editing del gene CRISPR-Cas9 per creare migliori modelli di malattie negli animali e nelle colture cellulari, che sono utili per i ricercatori e accelerano lo sviluppo dei farmaci.
Ciò include la terapia genica che utilizza un virus (AAV) come vettore, con una società spin-off da Colossal per commercializzare i progressi su questa tecnologia, FormBio. FormBio utilizza AI e machine learning per la convalida dei candidati per la terapia cellulare e genica e rende la produzione di medicina AAV più efficiente e accessibile.
La medicina rigenerativa potrebbe anche beneficiare delle scoperte della società in embriologia e nella fecondazione in vitro (IVF), che potrebbero portare a applicazioni nell’ingegneria dei tessuti, nella ricerca sulle cellule staminali e nel trapianto di organi.
Conclusione
Al di là del dibattito che sostiene se i lupi giganti di Colossal siano una vera resurrezione di una specie estinta o la saggezza di rilasciare tali creature in natura, il risultato tecnologico della società è impressionante.
Tra i lupi giganti e i topi pelosi, sembrano essere in grado di modificare in qualche modo regolarmente il genoma degli animali in posizioni a due cifre, cambiando radicalmente la loro attività metabolica e la struttura del corpo.
Questa capacità avrà probabilmente applicazioni enormi in altri campi, con l’allevamento e l’agricoltura i candidati più ovvi.
Oltre alla modifica degli animali, la tecnologia utilizzata qui può essere utilizzata per bioingegnerizzare nuove piante, microrganismi e altri organismi per risolvere problemi specifici, come ad esempio l’inquinamento da plastica.
Nel processo, Colossal ha anche sviluppato un potente set di tecnologie di vettori virali, soluzioni bioinformatiche, AI e machine learning e manipolazione cellulare che potrebbero essere utilizzati in molti altri settori, dalla terapia genica ai modelli di malattie e al trapianto di organi.
