地球与环境 2022-01-19 19:24

  • 灭绝是一个非常现实和紧迫的危机,尽管环保主义者做出了一些最好的努力,但它威胁着世界各地的生物多样性。
  • 在哪儿电子有限公司nventional有限公司保存方法已经失败,建议Nents说像clo这样的生物技术宁和干细胞技术可能是值得追求的新途径,包括恢复濒危种群失去的遗传多样性。
  • 这一概念已经得到了证实,科学家已经成功地实现了clo养了一只黑脚雪貂和普氏野马
  • 而主题clo宁帖长期以来一直是一个道德雷区Nents指出,人类一直在干预自然选择千百年来,我们应该继续这样做,但要“以更深思熟虑、更谨慎的方式”。

对许多人来说,灭绝是指过去。它的目标是恐龙、猛犸象和其他许多只能在教科书或博物馆里看到的物种。

“灭绝对许多人来说是一个抽象的概念。圣地亚哥动物园野生动物联盟(San Diego Zoo Wildlife Alliance)保护遗传学主任奥利弗·赖德(Oliver Ryder)说。

但是地球上的生物多样性每年都在减少。灭绝是一个非常真实和现实的危机。2021年9月,美国鱼类和野生动物管理局宣布23个物种新灭绝。许多物种在技术上并没有灭绝,因为它们生活在圈养环境中,尽管它们在野外已经不存在了。在传统的保护方法停滞不前的地方,可能还有另一种选择,一个极具争议的选择,把一个物种从边缘拉回来:克隆。


2020年12月,由Revive and Restore clo领导的一组研究人员 他们饲养了第一只黑脚雪貂(Mustela nigripes),并给它取名为伊丽莎白·安。如果伊丽莎白·安繁殖成功,她将与 为种群贡献新的遗传多样性。图片由《复兴与恢复》提供。

“现在,传统的保护措施正在努力跟上世界面临威胁的步伐。本·诺瓦克(Ben Novak)是“复兴与恢复”(Revive and Restore)组织的首席科学家,该组织致力于通过所谓的濒危和灭绝动物基因拯救来促进生物多样性。

“像克隆和基因编辑这样的生物技术,现在给了我们一个加速物种进化的机会,这样它们就能真正应对变化并生存下来。”

提供基因素材的

克隆是一种基因拯救,一种用于恢复种群遗传多样性和降低灭绝风险的方法。诺瓦克说,今天,我们可以克隆一些哺乳动物、鱼类和两栖动物,甚至可能克隆有袋类动物。

通常情况下,当一个物种的种群数量下降到非常低的水平时,它会经历一个基因瓶颈,只有少数个体留下来将基因传递给后代。这降低了种群的整体遗传多样性,增加了近亲繁殖的可能性,这反过来又增加了后代携带隐性特征的机会,进一步破坏了物种的生存能力。


复兴与恢复首席科学家本·诺瓦克在nationo抱着三周大的伊丽莎白·安 nal黑足雪貂公司 并且揭示中心。伊丽莎白·安于2021年12月满1岁。图片由《复兴与恢复》提供。

加州大学圣克鲁兹分校的进化分子生物学家贝丝·夏皮罗说,传统的圈养繁殖和辅助繁殖的保护方法仅限于处理当前在一个物种中循环的遗传物质,克隆可以将失去的遗传多样性重新注入种群中。他还任职于Revive and Restore的董事会。

她说,增加遗传多样性“很可能通过为自然选择提供遗传素材而受益”。

诺瓦克说,目前,克隆是用非生殖细胞复制动物的唯一方法。

2020年12月,由Revive和Restore领导的一组研究人员克隆了第一只黑脚雪貂(Mustela nigripes),他们将其命名为伊丽莎白·安(Elizabeth Ann)。今天,所有黑足雪貂都是七个个体的后代,所以每只雪貂在某种程度上都有血缘关系。伊丽莎白·安是来自不同种群的克隆,其遗传多样性是其他存活雪貂的三倍。因此,如果她成功繁殖,她将为种群贡献新的基因多样性。

2020年早些时候,来自“复兴和恢复”的科学家们还成功克隆了一只普氏野马(普氏马科马),并将其命名为库尔特。

克隆不可能发生,除非组织样本,如皮肤,是生物库,这意味着他们被冷冻保存和存储在生物库。当一个物种衰退时,它就失去了种群内的遗传多样性。诺瓦克说,这就是为什么研究人员要尽可能收集组织样本,以便为未来留有选择余地。

“对任何物种濒临灭绝,我们现在能做的是拯救尽可能多的组织样本,以便将来如果他们灭绝或者非常罕见的我们可以…进入过去,得到回馈,我们已经失去了,”他说。

然而,诺瓦克说,只有在圈养繁殖的技术已经存在的情况下,动物才能被克隆,因为研究人员需要知道如何处理它和它是如何繁殖的。他说,因此克隆技术永远不应该以取代圈养繁殖计划或排挤其他生殖技术为目标。但会有不同的情况,支持不同的方法。


克隆普氏小马驹,种间克隆 采用宁法。科学家们融合了一个细胞核 nn含有驯养马的生殖卵子的遗传物质。然后胚胎被植入代孕母马体内。图片由评论和恢复提供。
第一个克罗 ned Przewalski的马Kurt站在他的代母马旁边,在这个案例中,这是一匹家养马的母马。图片由《复兴与恢复》提供。

克罗宁和干细胞技术

利用克隆技术,科学家们从皮肤等组织中提取细胞,并从共同祖先那里获得可再生的卵子。他们移除细胞核,也就是保存遗传物质的部分,然后将祖先细胞与皮肤细胞融合,这样融合后的细胞就只包含他们所克隆动物的基因。融合的细胞现在是一个胚胎,代孕者将携带它。

支持克隆的人说,这种方法可以使北方白犀牛(Ceratotherium simum cottoni)复活,这是一个亚种,只剩下最后两个个体。目前有另一个拯救北方白犀牛的项目正在进行中,不是用克隆技术,而是用干细胞技术。在这种情况下,科学家将组织样本中的细胞还原为干细胞。一旦它们成为干细胞,它们就有可能变成任何一种细胞,比如生殖卵子和精子细胞。

克隆技术和干细胞技术的区别在于,在干细胞技术中,科学家并不是在复制捐赠者的一模一样的复制品。野生动物联盟的赖德说,相反,它们正在创造环境,使细胞能够通过有性繁殖产生后代。

世界上仅存两只北方白犀牛:那津和她的女儿Fatu。2021年10月,罗津因年龄和疾病而退休,因此Fatu是唯一剩下的卵子捐献者。

像莱德和夏皮罗这样的专家说,他们有信心总有一天他们会成功地培育出一只北方白犀牛,但这需要很长时间,一路上还有很多挑战和未知。

2021年年中,德国政府资助的生物救援组织(BioRescue)宣布,已成功培育出12个北方白犀牛胚胎。


一头名叫诺拉的雌性北方白犀牛。诺拉一直住在圣地亚哥野生动物园,直到2021年11月22日去世,享年41岁。她死的时候,她是 地球上只有四只北白犀牛。她的细胞被保存在冰冻动物园里。图片由圣地亚哥动物园野生动物联盟提供。

但是,胚胎仍然需要成功地移植到代孕母亲身上,代孕母亲必须是具有相同妊娠期的共同祖先。在这种情况下,那就是南方白犀牛(Ceratotherium simum simum)。

然而,迄今为止还没有成功的犀牛胚胎移植,莱德说。

由于偷猎,南方白犀牛也面临着数量下降和随后的基因瓶颈。种群数量锐减至30只,限制了遗传多样性,后来又恢复到今天的1万多只种群,但多样性比以前少得多。

赖德说,事实上,野生动物联盟的研究人员对他们在冰冻动物园中的12个细胞培养进行了测序,发现这12个细胞培养中的基因多样性比整个南部白犀牛种群的基因多样性还要多。

所以从基因上来说,他们有恢复的潜力,他说。从冷冻胚胎到活犀牛幼崽,目前的技术还不成熟。

克隆还是不克隆?

尽管有些人可能会争辩说,干预动植物的进化是不自然的,但夏皮罗指出,人类已经干预了数万年。她说,在风险和潜力得到充分评估之前,我们不应该拒绝新技术。

“我认为,在生物技术领域,有时我们会迷失在‘我们能做到吗?伦理分析的目标是回答这样一个问题,我们应该做这种生物技术吗?佛罗里达大学(University of Florida)的保护遗传学家萨曼莎·明智(Samantha wise)说。

最近,一个团队发表了一篇关于克隆作为一种基因拯救形式的伦理分析,并把黑脚雪貂作为一个案例研究,明智的是其中的一员。

伦理分析考虑了项目的目标是否合理,克隆是否可以负责任地进行,以及是否得到公众和保护团体的支持。

对雪貂来说,克隆是唯一的方法,明智地说。剩下的个体是高度近亲繁殖的,没有新的个体被引入来增加遗传多样性。

“复兴与恢复”的诺瓦克指出,圈养繁殖项目已经受到了严格管理。动物不能选择与谁交配;它们是根据彼此的关系配对的。他说,有了克隆技术,科学家们只是在扩大他们的选择。

分析指出,与收集生殖细胞相比,使用皮肤细胞等体细胞的侵害性也要小得多。使用体细胞制造基因相同的动物在美国畜牧业中已经使用了十多年。

最终,克隆是否应该作为一种基因拯救手段,应该在个案的基础上加以考虑,明智地说。

“拯救物种的方法就是在它们的栖息地中拯救它们,”莱德说。“但我们有物种灭绝的事实意味着……这一点没有得到充分的认识。”

他补充道:“一套额外的选项为未来提供了一种本来不可能存在的可能性。”


对克罗 为了防止这种情况发生,组织样本,比如皮肤,必须进行生物库保存,这意味着它们要被冷冻保存并储存在生物库中。圣地亚哥野生动物联盟的冷冻动物园容纳了近1000个物种的10000多个活细胞培养体。图片由圣地亚哥动物园野生动物联盟提供。

“对自然选择来说太快了”

诺瓦克说,在接下来的几年里,复兴和恢复公司希望能克隆出更多的伊丽莎白·安和库尔特,以及一些新的、独特的普氏野马。

他说,这也给了他们使用基因编辑或基因工程的机会。例如,他们可以对20世纪初死亡的雪貂的基因组进行排序,并找到可能有益的基因,比如抗病基因。科学家们可以将这些基因“写入”到活的雪貂身上,为当前的雪貂数量提供基因提升。

这项技术是实时展开的。夏皮罗说,在技术还在发展的时候,重要的是要让全球利益相关者参与进来,他们将会因为采用这些方法而受到影响。

“今天的变化速度太快了,自然选择的进化跟不上,”她说。

“如果我们想生活在一个生物多样性和充满人类的未来,那么我们别无选择,只能继续进行干预,就像我们一直做的那样……以更深思熟虑、更谨慎的方式。”

条幅图像,克隆普氏野马(普氏野马)命名为库尔特。库尔特出生于2020年4月6日。重生和恢复。

引用:

桑德勒,R. L.,摩西,L.,和明智,S. M.(2021)。基因拯救克隆的伦理分析:黑足雪貂个案研究。生物保护,257,109118。doi: 10.1016 / j.biocon.2021.109118

编者按:这个故事是由XPRIZE雨林这是他们为期五年的竞赛的一部分,目的是增进对雨林生态系统的了解。关于Mongabay的编辑独立性政策,XPRIZE Rainforest没有任何权利分配、审查或编辑任何公司Ntent在他们的支持下发布了内容。