Biotech
Dire Wolves na Kinopya: Pagsulong sa Biotech na Muling Binibigyang Kahulugan ang Pagkawala
Siyentipikong Pagkabuhay Muli
Even before the dawn of civilization, many species went extinct, usually from a mix of climate warming at the end of the Ice Age, and over-hunting or competition with early human populations.
Bago pa man sumikat ang kabihasnan, maraming species ang nawala, kadalasan dahil sa kombinasyon ng pag-init ng klima sa pagtatapos ng Panahon ng Yelo, at sobrang pangangaso o kompetisyon sa mga unang populasyon ng tao.
Dahil nangyari ito “lamang” 10,000 taon na ang nakalilipas, nangangahulugan ito na ang mga kamakailang nawalang species ay nag-iwan ng mga katawan, lalo na sa malamig na rehiyon, na may DNA na maaaring ma-recover pa. Kaya habang ang ideya ng Jurassic Park na makahanap ng DNA ng mga dinosaur ay malamang na manatiling siyensiyang kathang-isip, may ilang nawalang species na maaaring buhayin muli.
At iyan mismo ang sinasabing nagawa ng isang biotech na kumpanya na tinatawag na Colossal Biosciences gamit ang isang nawalang species ng lobo: Ang dire wolf.
Ang hayop ay nawala na ng 12,500 taon at naging isang popular na “mitikal” na hayop dahil sa kanyang pangunahing papel sa kwento ng pantasya ni G.R.R. Martin at sa seryeng HBO na Game of Thrones.
Siyempre, napansin ng Colossal ang potensyal na PR dito at kinuha ang mga bagong “nabuhay muli” na mga tuta ng dire wolf sa isang larawan kasama ang sikat na may-akda, pati na rin pinangalanan ang isa sa mga lobo ayon sa isang karakter sa mga libro.
“Nakagawa kami ng tatlong tuta ng dire wolf. May Romulus at Remus, na limang buwang gulang at humigit-kumulang 80 pounds. Maganda sila.
Pagkatapos ay si Khaleesi, medyo higit anim na linggo ang gulang. Siya ay isang sanggol, ang aming unang babae.”
But are these animals really dire wolves? And what does this mean for the future of wildlife conservation, as well as other ambitious plans by Colossal to next resurrect the woolly mammoth?
Dire Wolves
Marahil ang pinaka nakakagulat na bagay tungkol sa dire wolves ay na, teknikal, hindi sila tunay na mga lobo. Habang bahagi ng pamilya Canidae at subtribo Canina sa ebolusyonaryong klasipikasyon, sila ay may sariling genus: Aenocyon (na nangangahulugang “nakakatakot na aso”), samantalang ang “karaniwang” mga lobo ay kabilang sa genus na Canis.
Pinagmulan: Thallaso Atrox
Ang dire wolf ay halos katulad ng sukat ng pinakamalaking modernong anyo ng gray wolf, at kung minsan ay mas malaki, na may ilang natatanging morpolohikal na katangian: mas maliit na paa, mas malaking ulo, marahil mga adaptasyon para sa pangangaso sa arktikong megafauna noong panahong iyon.
Ang mas malaking ulo at mas malaking ngipin ay nagbigay sa dire wolf ng lakas ng kagat na 20% na mas malakas kaysa kahit sa pinakamalakas na mga lobo at aso ngayon.
Pinagmulan: The Armory
Bagaman pinagtatalunan ang sanhi ng kanilang pagkalipol, ang siyentipikong konsensus ay nagsasabing ito ay nagmula sa kombinasyon ng epekto ng pagbabago ng klima at kompetisyon sa ibang species, kabilang ang sobrang pangangaso ng mga taong bagong dumating sa Hilagang Amerika.
Proseso ng De-Extinction ng Colossal
Mga Layunin ng De-Extinction
Ang pagbabalik ng dire wolf, o isang nilalang na kahawig ng dire wolf (marami pang talakayin sa ibaba) ay hindi ang unang tagumpay sa genetic engineering para sa Colossal.
Isang buwan bago ito, naglabas ang kumpanya ng balita tungkol sa bagong nilikhang “wooly mouse”. Ang mga test mouse na ito ay tumanggap ng pitong iba’t ibang gene na nagkokodigo para sa balahibo ng woolly mammoth sa pamamagitan ng isang komplikado at napaka-advanced na multiplexed genome engineering technique.
Pinagmulan: IFL Science
Ang mga genetic manipulation na ito ay hindi lamang sumasaklaw sa panlabas na estetika ng balahibo, kundi pati na rin sa resistensya sa lamig at pagbabago sa lipid metabolism ng hayop na kinakailangan upang gawing isang arktikong “de-extinct” na mammoth ang isang elepante na dati’y namumuhay sa tropiko.
Pinagmulan: IFL Science
Sa isang pagsisikap na tulungan pigilan ang pagkalipol ng mga pulang lobo, kung saan 16 lamang ang natitira sa ligaw, lahat sa isang rural na limang-county na bahagi ng hilagang-silangang North Carolina
sa isang pagsisikap na tulungan pigilan ang pagkalipol ng mga pulang lobo, kung saan 16 lamang ang natitira sa ligaw, lahat sa isang rural na limang-county na bahagi ng hilagang-silangang North Carolina. Gayunpaman, ang katotohanang ang mga hayop na ito ay higit na mga hybrid ng coyote at pulang lobo kaysa sa “tunay” na pulang lobo ay nagdudulot ng kontrobersyal na pananaw sa mga conservationist.
Paano Ito Gumagana
Ang pangunahing ideya ng de-extinction ay suriin ang DNA ng nawalang species at ihambing ito sa mga buhay na species na malapit na kamag-anak.
“Na-de-extinct ng Colossal ang dire wolf. Kinuha namin ang isang ngipin na 13,000 taon ang gulang, isang bungo na 74,000 taon ang gulang, at gumawa ng mga tuta, at pagkatapos ay ginamit din namin ang ilan sa parehong teknolohiya upang tulungan iligtas ang mga pulang lobo, na talagang kapanapanabik.”
Tinukoy ng kumpanya ang proseso ng de-extinction bilang pagsasama ng tatlong ideya nang sabay:
- Ibalik ang mga susi na gene na nagbigay sa nawalang species ng mga natatanging katangian.
- Tulungan ang ibinalik na species na umangkop at mabuhay sa kasalukuyang kondisyon ng kapaligiran gamit ang iba pang genetic modifications.
- Magdisenyo ng resistensya laban sa mga sakit at iba pang banta upang gawing viable ang species sa kalikasan.
Pinagmulan: Colossal
Kinakailangan nito ang higit pa sa simpleng genetic engineering, kahit na ito ang sentro ng proyekto, kung saan ang CRISPR-Cas9 ang pinakamahalagang kasangkapan para sa Colossal.
Kailangan din ng kumpanya na maayos na gamitin ang AI at machine learning upang pangasiwaan ang napaka-komplikadong datos na biyolohikal, isang bagay na inaasahan nilang mapapakinabangan sa ibang larangan sa hinaharap.
Bukod pa rito, kinakailangan ang maayos na paghawak ng embryology (ang agham ng pag-unlad ng embryo) upang matagumpay na ma-implant ang mga binagong itlog sa “surrogate” na ina na magdadala hanggang sa katapusan ng bagong species, maging ito man ay lobo o elepante.
Binabaliktad ba nito ang Pagkawala?
Ang mga biyologo at conservationist sa buong mundo ay nagdedebate kung ang ginagawa ng Colossal ay talagang kapaki-pakinabang o kahit na nagbabalik nga ba ng mga patay na species.
Ang sentro ng isyu ay ang depinisyon ng isang species. Sa maagang panahon ng agham biyolohikal, anumang hayop na kahawig ng isang tiyak na species (phenotype) ay itinuturing na bahagi ng species na iyon. Gayunpaman, ang modernong pag-unawa sa genetics ay nagpapakita na ang genetic diversity ng isang species ay mas malawak kaysa sa itsura lamang.
Kaya habang 20 pagkakaiba sa genetic na natukoy ng Colossal ay maaaring magpatingin sa mga bagong tuta na katulad ng dire wolves, mula sa genetic na pananaw, sila ay simpleng gray wolves na nagmumukhang dire wolves, hindi “tunay” na mga ito.
“Ang sinaunang DNA ay parang inilagay mo ang sariwang DNA sa oven na 500-degree nang magdamag. Lumalabas itong pira-piraso – parang mga piraso at alikabok. Maaari mo itong buuin muli, ngunit hindi ito sapat para magamit sa iba pang bagay.
Ang mga hayop ay “genetically modified na gray wolves”. Kaya ang nalikha ng Colossal ay isang gray wolf, ngunit may ilang katangiang kahawig ng dire wolf, tulad ng mas malaking bungo at puting balahibo.”
Gayunpaman, hindi pinapansin ng mga kritisismong ito na ito ay isang malaking tagumpay at na, sa huli, mas marami pang genetic diversity ang maaaring makamit sa pamamagitan ng teknolohiyang ito.
Bakit Subukang Mag-De-Extinction?
Ang Colossal ay lubos na naglalayong ihambing ang kanilang gawain sa misyon ng Apollo, na nagsasabing ang kanilang mga pagsisikap sa de-extinction ay isang hakbang lamang sa isang mas malaki at mas makabuluhang rebolusyon mula sa genetic engineering.
Katulad ng programang Apollo, ang mga siyentipikong pagsisikap sa Colossal ay patuloy na nagbibigay ng kontribusyon sa komunidad na siyentipiko. Ngayon, kami rin ay nasa abot-kamay ng isa pang napakalaking siyentipikong breakthrough, na magdudulot ng positibong epekto sa pangmatagalang kalusugan ng Mundo at ng mga naninirahan dito, parehong nakaraan at kasalukuyan, habang kami ay naghahangad na muling gawing ligaw ang hinaharap.
Gayunpaman, ang mga ambisyosong layuning ito ay hindi sumasagot sa tanong kung ano ang gagawin sa mga bagong binuhay na species (o imbento depende sa depinisyon na iyong ginagamit). Dapat ba silang pakawalan sa kalikasan, nang hindi alam ang mga benepisyo o panganib na maaaring idulot nito sa mga apektadong ekosistema at lokal na species?
Sa ngayon, ang pokus ng kumpanya sa malalaking hayop ay nangangahulugang anumang pagkakamali ay maaaring maresolba sa pamamagitan ng pangangaso. Gayunpaman, ang parehong teknolohiya na inilalapat sa insekto, hayop-dagat, o halaman ay maaaring magdulot ng hindi masukat at hindi na mababawi pang pinsala sa ekolohiya, katulad ng pagpapakilala ng mga invasive species sa mga bagong tirahan.
Isa pang pinagmumulan ng pagkakaiba-iba ng ekosistema ay nagmumula sa aming mga bagong teknolohiya upang i-de-extinct ang mga nawalang gene, kabilang ang malalim na pagsunod-sunod ng sinaunang DNA, polyphyletic trait analyses, multiplex germline editing, at cloning. Ang dire wolf ay isang maagang halimbawa nito, kabilang ang pinakamalaking bilang ng mga tumpak na genomic edit sa isang malusog na vertebrate hanggang ngayon. Isang kakayahang lumalago nang eksponensyal.
George Church, Ph.D. / Co-Founder ng Colossal
Mga Hinaharap na Aplikasyon
Mga Binuhay na Species
Sa ngayon, tila nakatuon ang Colossal pangunahing sa pagbuhay muli ng woolly mammoth bilang emblematic na proyekto ng kumpanya.
Sinuri ng Colossal ang 59 na genome ng woolly, Columbian, at steppe mammoth na may edad mula 3,500 hanggang higit sa 1.2 milyong taon, at gumamit ng computational analysis upang ihambing ang data set ng 121 na genome ng mammoth at elepante, kabilang ang mataas na kalidad na reference genome para sa mga Asian at African elephant na dati nang nilikha ng kumpanya.
Maaari rin itong maging isang kawili-wiling modelo ng negosyo para sa kumpanya, na magbibigay-daan upang itaas ang mammoth para sa turismo o kahit sa produksyon ng karne, isang monopolyo na maaaring magpataw ng premium na presyo.
Pinagmulan: Colossal
Other species are also in plan, notably the mga ibong dodo and the Tasmanian wolf / Tasmanian tiger / Thylacine.
Gayunpaman, malamang na, sa ilang antas, ang mga proyektong dire wolf at mammoth ay pangunahing mga karanasan sa pagkatuto at PR para sa Colossal.
Ang siyentipikong pagsisikap ng kumpanya ay pinamumunuan ni George Church, na isang pioneer sa mga pamamaraan ng genomic sequencing, chip-based DNA libraries, genome editing, at stem cell engineering.
Pagpapabuti ng Umiiral na Species
Ang paraan kung paano maaaring iangkop ang mga elepante upang mabuhay sa malamig na klima, pati na rin ang mga baka at iba pang hayop sa bukid, pati na rin ang mga pananim, ay maaaring baguhin sa pamamagitan ng genetic engineering para sa mas mataas na ani o mas mahusay na katatagan.
Ang apat na pangunahing laboratoryo ng Colossal ay kasalukuyang nagtatrabaho sa mga temang ito, dahil tinatarget nila ang “precision livestock solutions” at mga sustainable na praktis sa agrikultura.
Pinagmulan: Colossal
Sa pangmatagalang pananaw, ang konseptong ito ay maaaring itulak pa nang higit upang magdisenyo ng de-facto na mga bagong species para sa tiyak na layunin ng tao. Halimbawa, maaaring gumawa ang mga neo-species ng silk proteins sa mga halaman o sa balahibo ng hayop, gamot ng tao sa mga prutas, atbp.
Bioengineered na Depollution
Ang Colossal ay nag-aaral din sa potensyal ng mga halaman at iba pang organismo upang mabawasan ang polusyon. Kabilang dito ang environmental remediation, ngunit pati na rin ang mga bakterya na kumakain ng plastik, kasama ang isang spin-off na kumpanya na dating in-incubate sa mga laboratoryo ng Colossal: Breaking.
Sa pakikipagtulungan sa Harvard / Wyss Institute, nagdisenyo ang Breaking ng MICROBE X-32™™, na maaaring mapabilis ang pag-degrade ng lahat ng umiiral na uri ng plastik.
Mga Kagamitan sa Biotech
Upang magtagumpay sa paglikha ng dire wolf at marahil ng mammoth, kailangan ng Colossal ng mas mahusay na mga bioinformatics tool, partikular para sa pagproseso at pag-interpret ng malawakang datos na biyolohikal.
Pinapalawak din nila ang teknolohiya ng DNA barcode multiplexing, na nagbibigay-daan sa sabay-sabay na pagkakakilanlan ng maraming genetic marker.
Medisina at In-Silico na Mga Kagamitan
Inilapat ng Colossal ang kanilang kadalubhasaan sa CRISPR-Cas9 gene editing upang lumikha ng mas mahusay na disease models sa mga hayop at cell cultures, na kapaki-pakinabang para sa mga mananaliksik at nagpapabilis ng pag-unlad ng medisina.
Kabilang dito ang gene therapy gamit ang isang virus (AAV) bilang vector, kasama ang isang kumpanyang spin-off mula sa Colossal upang i-komersyalisa ang pag-unlad sa teknolohiyang ito, FormBio. Ginagamit ng FormBio ang AI at machine learning para sa pag-validate ng mga kandidato sa cell at gene therapy at ginagawang mas epektibo at madaling ma-access ang paggawa ng gamot na AAV.
Ang regenerative medicine ay maaari ring makinabang mula sa mga natuklasan ng kumpanya sa embryology at in vitro fertilization (IVF), na maaaring magbunga ng mga aplikasyon sa tissue engineering, pananaliksik sa stem cell, at organ transplantation.
Konklusyon
Lampas sa debate kung ang mga dire wolf ng Colossal ay tunay na muling pagkabuhay ng isang nawalang species o ang karunungan ng pagpapakawala ng mga nilalang na ito sa kalikasan, kahanga-hanga ang teknolohikal na tagumpay ng kumpanya.
Sa pagitan ng dire wolves at woolly mice, tila kaya nilang regular na baguhin ang genome ng mga hayop sa double-digit na lokasyon, na radikal na binabago ang kanilang metabolic activity at istruktura ng katawan.
Ang kakayahang ito ay malamang na magkakaroon ng napakalaking aplikasyon sa ibang larangan, kung saan ang paghahayupan at pagsasaka ang pinakahalatang mga kandidato.
Lampas sa pagbabago ng hayop, ang teknolohiyang ginamit dito ay maaaring ilapat upang bioengineer ng mga bagong halaman, mikrobyo, at iba pang organismo upang lutasin ang tiyak na mga isyu, tulad ng, halimbawa, polusyon ng plastik.
Sa proseso, nakabuo rin ang Colossal ng isang makapangyarihang tech stack ng viral vectors, bioinformatic solutions, AI at machine learning, at cell manipulation na maaaring ilapat sa maraming ibang sektor, mula sa gene therapy hanggang sa disease models at organ transplantation.
