Wissenschaftler der Harvard University haben das erste fast vollständige Genom des Little Bush Moa zusammengestellt, eines flugunfähigen Vogels, der kurz nach der Besiedlung Neuseelands durch Polynesier im späten 13. Die Errungenschaft bringt das Feld der ausgestorbenen Genome näher an das Ziel des „Aussterbens“ heran – verschwundene Arten wieder zum Leben zu erwecken, indem das Genom in das Ei einer lebenden Art geschoben wird, „Jurassic Park“ —ähnlich.“Die Wahrscheinlichkeit des Aussterbens steigt mit jeder Verbesserung der alten DNA-Analyse“, sagte Stewart Brand, Mitbegründer der gemeinnützigen Naturschutzgruppe Revive and Restore, die darauf abzielt, verschwundene Arten wie die Passagiertaube und das Wollmammut wiederzubeleben, deren Genome bereits größtenteils zusammengesetzt wurden.
Für die Moa, deren DNA aus dem Zehenknochen eines Museumsexemplars rekonstruiert wurde, könnte das etwas mehr genetisches Basteln und viel Ei erfordern: Der 6 Zoll lange 1-Pfünder, den Emus legte, könnte genau das Richtige sein.
Die Arbeit an der Little Bush Moa muss noch in einer Zeitschrift veröffentlicht werden (die Forscher veröffentlichten ein nicht von Experten begutachtetes Papier auf einer öffentlichen Website), aber Kollegen in der kleinen Welt der ausgestorbenen Genome sangen ihr Lob. Morten Erik Allentoft vom Naturhistorischen Museum Dänemarks, ein Experte für Moa-DNA und andere ausgestorbene Genome, nannte es „einen bedeutenden Schritt nach vorne.“ Beth Shapiro von der University of California, Santa Cruz, die 2017 eine Studie zur Rekonstruktion des Genoms der Passagiertaube leitete, nannte es „super cool“, weil es „uns ein ausgestorbenes Genom auf einem evolutionären Zweig gibt, wo wir vorher noch keines hatten.“
Dass die Assemblierung eines ausgestorbenen Genoms wie wissenschaftliches Samizdat verbreitet wird, ist auf diesem Gebiet nicht ungewöhnlich. Zeitschriften verlangen mehr von Papieren als „hier ist es“, sagte Ben Novak, ein Co-Autor der Passenger Pigeon Study. „Die Zahl, die tatsächlich gemacht wurde, ist möglicherweise vierfach“, berichteten die vier oder fünf ausgestorbenen Genome offiziell, „aber die Ergebnisse sitzen nur in den Labors der Menschen.“
Zu den fast vollständig ausgestorbenen Genomen gehören neben dem Wollmammut und der Passagiertaube auch zwei menschliche Verwandte, Neandertaler und Denisovaner. Der zebraähnliche Quagga war die erste ausgestorbene Art, deren DNA bereits in der genomischen Steinzeit von 1984 sequenziert wurde, aber er entspricht nicht den modernen Standards.Wissenschaftler sind auch kurz davor, die Genome des Dodos zu rekonstruieren, des flugunfähigen Vogels, der Ende der 1600er Jahre von Mauritius, seiner einzigen Heimat, ausgestorben ist; und der große Auk, der im Nordatlantik lebte, bevor er Mitte des 19. Im vergangenen Monat enthüllten Forscher in Australien das Genom des Tasmanischen Tigers, von dem der letzte 1936 in Gefangenschaft starb.
In jedem Fall waren die Schritte ähnlich. Wissenschaftler sammeln Gewebeproben von Museumsproben: die Museen Victoria in Melbourne, Australien, hatten zum Beispiel große tasmanische Tiger, während das Royal Ontario Museum in Toronto einen schönen Zehenknochen aus dem Little Bush Moa hatte. Sie extrahieren dann DNA. Es ist fast immer so stark fragmentiert wie ein zerbrochener Weinkelch, weil „der DNA-Zerfall innerhalb weniger Tage nach dem Tod beginnt“, sagte Shapiro von UCSC.
Zum Glück ist das kein Problem. Die heutigen Hochdurchsatz-Genomsequenzierer funktionieren tatsächlich am besten bei der DNA-Messung von Scores für Hunderte von Nukleotiden — die ikonischen A’s, T’s, C’s und G’s, die DNA – long umfassen.
Der knifflige Teil besteht darin, herauszufinden, wo die Stücke im Genom hingehören: auf welchen Chromosomen und in welcher Reihenfolge. Um dies zu tun, nahmen Alison Cloutier von Harvard und der Rest des Little Bush Moa-Teams (das es ablehnte, vor seiner formellen Veröffentlichung über die Arbeit zu sprechen) ihre 900 Millionen Nukleotide, die über Millionen von DNA-Stücken verstreut waren, und versuchten, sie mit bestimmten Stellen im Genom der Emu, einem nahen Verwandten aller neun Moa-Arten, abzugleichen.
So konnten die Wissenschaftler rund 85 Prozent des Genoms an die richtige Stelle bringen. „Die anderen 15 Prozent sind in ihren Daten enthalten, aber mit dem Emu-Genom schwer zu organisieren“, sagte Novak. Winzige DNA-Stücke in ein vollständiges Genom zu verwandeln „war außerordentlich schwierig. Die Tatsache, dass sie ein Genom von einem kleinen Busch moa Zehenknochen bekommen könnte, ist eine große Sache, da jetzt könnten wir in der Lage sein, ihre Daten zu verwenden, um andere ausgestorbene Vogelarten zu tun.“Das liegt daran, dass Vogelgenome, einschließlich der acht anderen (alle ausgestorbenen) Moa-Arten, ähnliche Strukturen haben. Das heißt, Gene für bestimmte Merkmale befinden sich in der Regel auf demselben Chromosom und sind in ähnlicher Weise relativ zu anderen Genen angeordnet. Je mehr Hinweise, wie die Bits des Genoms zu organisieren, die ein Sequenzer ausspuckt, desto besser.Für die Passagiertaube zum Beispiel verwendeten Shapiro und ihr Paläogenomik-Team das Genom der Bandschwanztaube, um herauszufinden, wie sie ihre kurzen DNA-Sequenzen organisieren können. Sie versucht, etwas Ähnliches für den Dodo zu tun, indem sie das Genom der Nikobarentaube (der nächsten lebenden Art) als Vorlage verwendet.Es sei „extrem schwierig“, die Genomorganisation richtig zu machen, sagte Charlie Feigin, Postdoktorand an der Princeton University, der die Sequenzierung des tasmanischen Tigergenoms leitete. „Sie können eng verwandte Arten nach Hinweisen suchen“, aber ohne Garantie dafür, dass das ausgestorbene Genom korrekt angeordnet wird. „Diese Struktur ist wichtig, aber das Ausmaß, in dem es perfekt sein muss, wird diskutiert.“Für das Mammutprojekt zum Beispiel sequenzieren Wissenschaftler Elefantenchromosomen, um ein besseres Gefühl dafür zu bekommen, wie Mammut-DNA organisiert ist“, sagte George Church von Harvard, der das Projekt leitet. Sie hoffen auch auf die Natur zu verbessern, gentechnisch Resistenz gegen das Herpesvirus in das Mammut-Genom Engineering (je besser es am Leben zu halten sollte De-Extinction Arbeit). Einige Wissenschaftler glauben, dass Herpesinfektionen dazu beigetragen haben, das Mammut abzutöten. Church sagte, sein Labor wolle in diesem Jahr Fortschritte an beiden Fronten ankündigen.Die beste Vermutung ist, dass, wenn Wissenschaftler eine ausgestorbene Spezies wiederbeleben würden, indem sie ihr neu zusammengesetztes Genom in das Ei einer lebenden Spezies stecken, es wahrscheinlich keine perfekte Nachbildung des Originals wäre. Eine „de-ausgestorbene“ Passagiertaube könnte essen, was das Original tat, aber zum Beispiel unterschiedliche reproduktive und soziale Verhaltensweisen haben.
Der Schritt in ein Ei erweist sich bei Vögeln als schwieriger als bei Säugetieren. Ein rekonstruiertes Genom kann in ein Säugetierei mit der Klontechnik eingeführt werden, die Dolly das Schaf produzierte. Aber das funktioniert bei Vögeln nicht – „zumindest bisher“, sagte Brand. Eine Hoffnung besteht darin, eine Problemumgehung zu finden, die kürzlich bei Hühnern erfolgreich war, indem das Genom im Grunde genommen in Embryozellen umgewandelt wurde, die zu Eiern oder Spermien werden, um bei Wildvögeln erfolgreich zu sein.
Das ist „eines der Dinge, auf die sich Revive and Restore jetzt konzentriert“, sagte Brand. „Das Aussterben kommt allmählich und sicher. Es wird schließlich nur als eine andere Form der Wiederansiedlung angesehen,“ wie Wölfe zurück in den Yellowstone Park zu bringen“ Biber zurück nach Schweden und Schottland.“
Mit freundlicher Genehmigung von STAT. Dieser Artikel erschien ursprünglich am 27. Februar 2018