https://frosthead.com

Замороженный зоопарк Сан-Диего вселяет надежду на исчезающие виды по всему миру

Последний самец северного белого носорога - его звали Судан - умер в марте, оставив только двух представителей подвида: его дочь и внучка.

В прошлом эти суровые факты означали конец. Но исследователи из Института исследований сохранения зоопарка Сан-Диего, где живет морозный зверинец, известный как замороженный зоопарк, работают над тем, чтобы дать северным белым носорогам второй шанс. С 1975 года институт собирает ткани у существ, некоторые находятся под угрозой исчезновения, а некоторые нет, затем выращивает клетки в лаборатории и сохраняет их при температуре 321 градуса ниже нуля по Фаренгейту.

Зоопарки уже используют репродуктивные технологии, такие как экстракорпоральное оплодотворение для животных, таких как гориллы, и искусственное оплодотворение для панд. (В других местах ученые рассматривают достоинства воскрешения вымерших видов, таких как шерстистый мамонт и пассажирский голубь, хотя для этого им придется использовать древнюю ДНК.) Например, в замороженном зоопарке сохранилась сперма для создания цыплят фазана. и зашел так далеко, что зародил эмбрионов гепардов и оплодотворил яйца южных белых носорогов.

Теперь его зоопарки надеются, что их дюжина образцов северного белого носорога станут родителями для нового поколения по-другому: использование технологии стволовых клеток для превращения сохраненной ткани белой носороги в яйца и сперму.

Исследования института выходят за рамки детского образования. Ученые там работают над методами генетической идентификации мяса от приматов и антилоп-дуйкеров, на которых незаконно охотились. И в будущем, они могли бы использовать его коллекцию, чтобы восстановить генетическое разнообразие исчезающих черноногих хорьков.

Расширение таких усилий займет глобальная сеть замороженных зоопарков, пишет Оливер Райдер, директор Института генетики сохранения и соавтор Манабу Онума в Ежегодном обзоре биологических наук о животных .

Райдер, который работает в институте с момента его основания, рассказал « Известному» о прошлом, настоящем и будущем «Замороженного зоопарка». Этот разговор был отредактирован для длины и ясности.

Как замерзший зоопарк начался?

Нам нравится говорить, что «Ледяной зоопарк» возник, когда доктор Курт Бениршке приехал в зоопарк Сан-Диего в 1975 году. Доктор Бениршке, который умер в 2018 году, интересовался фертильностью и хромосомами. Технология замораживания клеток и оттаивания их с восстановленной функцией была все еще довольно новой - она ​​была впервые сделана со спермой в 1949 году - но она открыла все виды возможностей. Наличие клеточных культур для замораживания, возрождения и выращивания большего количества клеток, чтобы посмотреть на хромосомы, было действительно значительным достижением. Другие ученые делали это, но в основном в области медицинских исследований.

Доктор Бениршке был особенно заинтересован в описании хромосом различных видов. Мы воспользовались любой возможностью, которая возникла, чтобы собрать новый вид. Была уверенность в том, что банки, находящиеся в банках, найдут применение далеко за пределами того, что можно было представить в то время.

В замороженном зоопарке подобные пузырьки являются «вольерами для животных». Каждый содержит сперму или клетки, выращенные из кусочка кожи животного или другой ткани. Они хранятся в жидком азоте при температуре -321 градуса по Фаренгейту и оттаивают, когда исследователи хотят их использовать. В замороженном зоопарке подобные пузырьки являются «вольерами для животных». Каждый содержит сперму или клетки, выращенные из кусочка кожи животного или другой ткани. Они хранятся в жидком азоте при температуре -321 градуса по Фаренгейту и оттаивают, когда исследователи хотят их использовать. (Сан Диего Зоопарк Глобал)

Вы также присоединились к Ледяному зоопарку, который в 1975 году назывался Центром размножения исчезающих видов. Помните ли вы первое животное, от которого у вас когда-либо сохранились клетки?

Это был китайский мунтжак, лающий олень. Был один, у которого был перелом, и он был восстановлен хирургами-ортопедами. Они должны были поймать его и обезболить, чтобы сменить гипс, так что я смог прийти и сделать биопсию кожи.

Лай-олень интересный. Существуют китайские и индийские мунтжаки, и обычному человеку будет сложно определить разницу между ними. Тем не менее, в то время как китайский мантжак имеет 46 хромосом, у индийского мунтжака самое низкое из известных количеств хромосом у млекопитающих: шесть у самок и семь у самцов.

Те из нас, кто интересуется эволюцией, тем, как развивались хромосомы и как образуются виды, столкнулись с этим «скандалом», как его называли. Теперь мы знаем, что хромосомы слились воедино у предка индийского мунтжака. Что вызвало этот синтез, неизвестно, но это должно было произойти. Гибрид между этими двумя был сделан в Китае; у него было три большие хромосомы и 23 маленьких. Он жил, но не мог воспроизвести.

В другой раз, в 1980 году, я помню, как патологоанатом сказал мне: «У нас есть очень интересное и редкое животное в комнате для вскрытия. Вам нужно взять образец ». И это был северный белый носорог. Через несколько лет этот образец предоставил материал для первого генетического исследования, сравнивающего северного и южного белого носорога.

Теперь перенесемся в настоящее, и у нас есть амбициозный проект генетического спасения, чтобы предотвратить вымирание северного белого носорога, и это зависит от 12 северных культур белого носорога, которые мы накопили за эти годы.

Как вы можете использовать эти клетки, чтобы спасти северного белого носорога?

Из этих образцов кожи мы собрали замороженные клетки, называемые фибробластами. Мы размораживаем эти культуры и превращаем их в так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Теоретически они могут превращаться практически в любые клетки организма: они могут бить сердечные клетки, они могут создавать нервные клетки.

Наша конечная цель - превратить стволовые клетки в яйцеклетки и сперму, чтобы мы могли делать эмбрионы. Другими словами, эти фибробласты смогут иметь детей.

Это было сделано на лабораторных мышах, но других видов пока нет. До сих пор мы получили индуцированные плюрипотентные стволовые клетки от северных белых носорогов. Сейчас мы дорабатываем методы, чтобы подтвердить, что они плюрипотентны. Есть еще одна команда, которая работает со стадом южных белых носорогов женского пола, которые мы планируем использовать в качестве суррогатов. Мы, по крайней мере, на расстоянии десяти лет от ребенка северного белого носорога, но мы делаем успехи.

Если бы вы спросили меня в 1985 году, можете ли вы взять клетку из замороженного зоопарка и превратить ее в животное, я бы сказал, нет. Теперь мы планируем сделать это в лаборатории здесь.

Яйца носорога Свежие ооциты (яйца) собраны у южного белого носорога. Чтобы помочь вернуть северного белого носорога на грань вымирания, исследователи Frozen Zoo надеются превратить сохраненные клетки северного белого носорога в яйца и сперму и имплантировать эмбрионы в маму южного белого носорога. (Т. Б. Хильдебрандт и др. / Nature Communications 2018)

Что еще вы делаете с образцами из Frozen Zoo?

Мы являемся отличным источником для проектов генома. Мы предоставили образцы для примерно 140 проектов секвенирования целого генома.

Мы сотрудничаем с Институтом Брода в Кембридже, штат Массачусетс, в рамках проекта «200 млекопитающих», в рамках которого ДНК человека сравнивается с ДНК 199 других млекопитающих. Это поможет исследователям понять, какой основной набор генов настолько важен, что они сохранились у нас и у других животных. И я участвую в проекте «Геном позвоночных», который объединит все 66 000 живых видов позвоночных. Эти геномы раскрывают много интересного об истории популяции животных, ее моделях миграции и, если она гибридизуется с другими видами. Этот вид генетического анализа откроет поразительное новое окно о том, как устроена жизнь.

В своем обзоре вы обсуждали создание глобального биобанка дикой природы. Почему это важно?

Хотя в зоопарке Сан-Диего есть замороженный зоопарк, насчитывающий более 1000 видов, это небольшая часть мирового биоразнообразия. Есть около 26 500 видов, находящихся под угрозой исчезновения, которые были названы - и больше, которые не были включены в список.

В следующем году биоразнообразия будет меньше, чем сейчас. Так что мы должны быть банковскими, пока можем. Это необходимо сделать в разных странах, чтобы у них были свои собственные генетические ресурсы.

Вы сказали, что когда вы приехали в Ледяной зоопарк 44 года назад, вы не могли себе представить выращивание целых животных из клеток. Какой проект вы хотели бы увидеть в Frozen Zoo в ближайшие 44 года?

По мере сокращения популяций видов они также теряют ценные версии генов, которые присутствовали только у определенных животных. Генофонд становится генной лужей. Я полагаю, что в будущем, используя накопленный материал, мы сможем восстановить генетические изменения.

Как бы Вы это сделали?

Мы должны превратить клетки в животных. Например, вы можете взять самку животного, живущего в дикой природе, и перенести в нее эмбрион с некоторыми полезными генами.

Некоторые могут сказать, что возвращение утраченных генов или почти исчезнувших видов - это игра Бога.

Но люди занимаются этим уже давно: мы стали причиной вымирания видов. Мы безвозвратно изменили их среду обитания. Мы изменили их поведение. Мы смешали их. Мы изменили их среду обитания, их хищников, их болезни. Все эти вещи мы уже сделали.

Использование накопленных образцов для продвижения разнообразия дало бы нам возможность изменить мир природы в позитивную сторону.

познаваемый Knowable Magazine - это независимый журналистский журнал Ежегодных Обзоров.
Замороженный зоопарк Сан-Диего вселяет надежду на исчезающие виды по всему миру