forskare vid Harvard University har samlat det första nästan fullständiga genomet av den lilla busken moa, en flyglös fågel som utrotades strax efter att polynesierna bosatte sig Nya Zeeland i slutet av 13-talet. Prestationen flyttar fältet av utdöda genom närmare målet om”utrotning ”—vilket ger försvunna arter tillbaka till livet genom att glida genomet i ägget av en levande art,”Jurassic Park” -liknande.
”sannolikheten för utrotning ökar med varje förbättring i forntida DNA-analys”, säger Stewart Brand, medgrundare av den ideella bevarandegruppen Revive and Restore, som syftar till att återuppliva försvunna arter inklusive passagerarduvan och den ulliga mammuten, vars genomer redan har varit mestadels pusslas ihop.
för moa, vars DNA rekonstruerades från tånbenet i ett museumsprov, som kan kräva lite mer genetisk tinkering och mycket ägg: den 6-tums långa, 1-pundiga som emus låg kan bara vara biljetten.arbetet med den lilla bush moa har ännu inte publicerats i en tidskrift (Forskarna publicerade ett icke-peer-reviewed papper på en offentlig webbplats), men kollegor i den lilla världen av utdöda genom sjöng sina beröm. Morten Erik Allentoft från Danmarks Naturhistoriska Museum, en expert på moa-DNA och andra utdöda genom, kallade det ”ett viktigt steg framåt.”Beth Shapiro från University of California, Santa Cruz, som ledde en 2017-studie som rekonstruerade genomet av passagerarduvan, kallade det” super cool ”eftersom det” ger oss ett utdött genom På en evolutionär gren där vi inte hade haft någon tidigare.”
att sammansättningen av ett utdött genom sprids som vetenskaplig samizdat är inte ovanligt på detta område. Tidskrifter kräver mer av papper än” här är det”, säger Ben Novak, medförfattare till passagerarduvstudien. ”Antalet som faktiskt har gjorts är möjligen fyrdubbla ” de fyra eller fem utdöda genomerna rapporterade formellt”, men resultaten sitter bara i folks laboratorier.”
de nästan fullständiga utdöda genomen inkluderar två mänskliga släktingar, neandertalare och Denisovaner, förutom den ulliga mammuten och passagerarduvan. Den zebraliknande quagga var den första utdöda arten som hade sitt DNA sekvenserat, tillbaka i den genomiska stenåldern 1984, men det är inte upp till moderna standarder.forskare är också nära att rekonstruera genomen av dodo, den flyglösa fågeln som utrotades från Mauritius, dess enda hem, i slutet av 1600-talet; och den stora auk, som bodde i Nordatlanten innan de dör ut i mitten av 19th century. Förra månaden avslöjade forskare i Australien genomet av den tasmanska tigern, varav den sista dog i fångenskap 1936.
i varje fall var stegen liknande. Forskare samlar vävnadsprover från museiprover: museerna Victoria i Melbourne, Australien, hade stora Tasmanian tigrar, till exempel, medan Royal Ontario Museum i Toronto hade en fin tå ben från den lilla bush moa. De extraherar sedan DNA. Det är nästan alltid så dåligt fragmenterat som en krossad vinbägare eftersom ”DNA-förfall börjar inom några dagar efter döden”, säger Ucscs Shapiro.
lyckligtvis är det inte ett problem. Dagens höggenomströmningsgenomsekvenser fungerar faktiskt bäst på DNA-mätresultat till hundratals nukleotider – de ikoniska A: erna, T: erna, C: erna och G: erna som består av DNA — långa.
den knepiga delen är att ta reda på var bitarna hör hemma på genomet: på vilka kromosomer och i vilken ordning. För att göra det tog Harvards Alison Cloutier och resten av little bush moa-teamet (som nekade att prata om arbetet före dess formella publicering) sina 900 miljoner nukleotider, spridda över miljontals DNA-bitar och försökte matcha dem till specifika platser på genomet av emu, en nära släkting till alla nio moa-arter.
som gjorde det möjligt för forskarna att få ungefär 85 procent av genomet på rätt plats. ”De andra 15 procenten finns i deras data men är svåra att organisera med hjälp av emu-genomet”, säger Novak. Att förvandla små bitar av DNA till ett komplett Genom ”har varit utomordentligt svårt. Det faktum att de kunde få ett Genom från en liten buske moa tå ben är en stor sak, eftersom vi nu skulle kunna använda sina data för att göra andra utdöda fågelarter.”
det beror på att fågelgenom, inklusive de åtta andra (alla utdöda) moa-arterna, har liknande strukturer. Det vill säga gener för särskilda egenskaper tenderar att vara på samma kromosom och ordnade i förhållande till andra gener på ett liknande sätt. Ju fler ledtrådar till hur man organiserar bitarna av genom som en sequencer spottar ut, desto bättre.
För passagerarduvan, till exempel, använde Shapiro och hennes paleogenomics-team genomet av band-tailed duvan för att räkna ut hur man organiserar sina korta DNA-sekvenser. Hon försöker göra något liknande för dodo, med hjälp av genomet av nicobarduvan (den närmaste levande arten) som en mall.
det är ”extremt svårt” att få genomorganisationen rätt, säger Charlie Feigin, en postdoktor vid Princeton University som ledde sekvenseringen av det tasmanska tigergenomet. ”Du kan titta på närbesläktade arter för ledtrådar”, men utan garanti för att få det utdöda genomet ordnat korrekt. ”Den strukturen spelar roll, men i vilken utsträckning den måste vara perfekt diskuteras.”
För mammoth-projektet, till exempel, sekvenserar forskare elefantkromosomer för att få en bättre känsla för hur mammut DNA är organiserat, säger Harvards George Church, som leder det projektet. De hoppas också kunna förbättra naturen, genetiskt tekniskt motstånd mot herpesviruset i mammutgenomet (desto bättre att hålla det vid liv bör utrotningsarbetet). Vissa forskare tror att herpesinfektioner hjälpte till att döda mammuten. Kyrkan sade hans lab syftar till att tillkännage framsteg på båda fronter i år.
den bästa gissningen är att om forskare återuppstod en utdöd art genom att sätta sitt återmonterade genom i ägget av en levande art, skulle det sannolikt inte vara en perfekt kopia av originalet. En” utrotad ” passagerarduva kan äta vad originalet gjorde men har olika reproduktiva och sociala beteenden, till exempel.
steget att sätta in ett ägg visar sig vara svårare hos fåglar än däggdjur. Ett rekonstruerat genom kan införas i ett däggdjursägg med kloningstekniken som producerade fåren Dolly. Men det fungerar inte i fåglar—”åtminstone hittills”, sa Brand. Ett hopp är att få en lösning som nyligen lyckades med kycklingar, i princip sätta genomet i embryoceller som blir ägg eller spermier, för att lyckas med vilda fåglar.
det är” en av sakerna återuppliva och återställa är fokuserad på nu”, sa Brand. ”De-utrotning kommer, gradvis och säkert. Det kommer så småningom att ses som bara en annan form av återintroduktion,” som att föra ”vargar tillbaka till Yellowstone Park beavers tillbaka till Sverige och Skottland.”
publiceras med tillstånd från STAT. Denna artikel publicerades ursprungligen den 27 februari 2018