Как голубь обреченный в 1914 году, розовый голубь Маврикия стоит на краю пропасти. После того, как все остальные его голубиные кузены на этом отдаленном острове вымерли - включая додо, его печально известного напарника по острову, которого в последний раз видели в 1662 году - эта птица с розовым оттенком теперь смотрит вниз на темную глотку самого вымирания.
Связанный контент
- Реальные причины, по которым вы не должны клонировать свою собаку
- Как ученые используют крошечные остатки ДНК, чтобы разгадать тайны дикой природы
После того, как в 1990-х годах численность популяции составляла всего около девяти человек, численность кудрявых птиц снова возросла до 400 человек. Но это число все еще достаточно мало, чтобы оставить их опасно уязвимыми. Отсутствие генетического разнообразия у розового голубя делает его все более восприимчивым к вызывающему паразитов заболеванию, называемому трихомонозом, которое убивает более половины его птенцов и ограничивает рост популяции.
К счастью, это уже не 1662. Сегодня развивающийся инструмент сохранения может помочь вывести этих птиц обратно на грань исчезновения: генетическое спасение. Он работает, добавляя генетическое разнообразие к этим видам ненадежно пронумерованных популяций - представляя конкретных людей или, возможно, когда-нибудь непосредственно редактируя их гены. Если это сработает, будущее этого голубя может снова стать таким же радужным, как и его оперение.
«Мы хотим попытаться дать им инструменты для борьбы с этой болезнью», - говорит Камилла Райан, аспирант, изучающая маврикийского голубя у исследователя геномики Мэтта Кларка в английском университете Эрлхэма. «Птицы не имеют чисел или, возможно, генетического разнообразия, чтобы самим справиться с этой болезнью».
Кларк и Райан надеются поднять эту популяцию на ноги, точно определив гены, которые делают этих птиц настолько уязвимыми в первую очередь. Затем они будут пробовать в неволе розовых голубей в зоопарках и парках по всему миру в поисках генов, более подходящих для борьбы с этой болезнью, с конечной целью - потенциально спарить их с дикой популяцией. Команда уже сгенерировала генетические данные от 180 различных розовых голубей.
Тем не менее, пара остается осторожной в реализации техники, которая вызвала споры с тех пор, как в 1990-х годах она стала более охотно внедряться, что является характерным примером спасения флоридских пантер и цыплят прерий Иллинойса. Они не одиноки: многие защитники природы утверждают, что этот подход может создать непредвиденные проблемы для видов, находящихся в опасности, и что он не решает основные проблемы, которые ставят так много видов на грань исчезновения, включая потерю среды обитания из-за человеческого развития.
Но поскольку люди продолжают посягать на дикие места обитания и изменять глобальные климатические модели, ситуация для многих видов стала более тяжелой. Сейчас многие исследователи обращаются к генетическому спасению этого как жизнеспособного инструмента, чтобы вытащить эти наиболее уязвимые виды на грани исчезновения. В более отдаленном будущем некоторые ученые считают, что мы могли бы пойти дальше, генетически модифицируя животных, чтобы они лучше подходили для их быстро меняющихся условий.
Но давайте не будем забегать вперед. На данный момент ученые сосредоточены на оттачивании своих инструментов геномики.
Скрещивание птиц в неволе с популяциями диких птиц может оказывать смешанное влияние на их геномы. Эти домашние каменные голуби парят над парком Херлстоун, пригородом Сиднея. (Тоби Хадсон) Когда такие популяции, как розовый голубь, сокращаются до двузначных или даже однозначных цифр, они испытывают нечто, называемое инбридинговой депрессией. По сути, это означает, что у них меньше разнообразия в их генофонде, что затрудняет им решение проблем в их окружении. Признаки этого были обнаружены у многих видов, включая изолированную популяцию волков в Мичигане, где у людей начала развиваться необычная изогнутая осанка и короткие хвосты - возможные признаки плохого здоровья.
Теперь Райан и Кларк исследуют исторические образцы тканей из пяти музеев по всей Европе, чтобы найти гены, которые старшим розовым голубям, возможно, когда-то приходилось бороться с болезнью, прежде чем наступила инбридинговая депрессия. Затем команда будет искать птиц в неволе, которые могли поддерживать эти исторически полезные гены, чтобы спарить их с дикой популяцией.
Звучит довольно просто, правда? К сожалению, играть генетическое божество не так просто.
Каждый генотип, который вы вводите в существующую популяцию, имеет свои плюсы и минусы. Поэтому команда должна быть осторожна, чтобы не создавать новых проблем в иммунной системе диких птиц, говорит Кларк. «Вы могли бы в конечном итоге создать популяцию, которая очень успешно борется с трихомонадой, но то, что вы сделали, случайно уменьшило разнообразие в иммунной системе», - говорит Кларк.
Если это так, добавляет он, новая болезнь, к которой они не были готовы, теоретически может поразить и уничтожить все население.
Спаривание птиц в неволе с дикими птицами также создает риск введения генов, которые птицы в неволе эволюционировали, чтобы выжить в неволе, ослабляя способность дикой птицы выживать в дикой природе. «Пытаясь помочь им, ты усугубил ситуацию», - говорит Кларк. Эта угроза, называемая аутбридинговой депрессией, вызывает недовольство среди специалистов по охране природы и является основным аргументом против более широкого использования генетического спасения.
Флоридская пантера является отличительной чертой того, как генетическое спасение может помочь вытащить виды на грани исчезновения. (Служба рыбы и дикой природы США) Тем не менее, несмотря на эти риски, несколько историй успеха показали, что генетическое спасение может работать. Одна из главных историй успеха, на которую указывают защитники природы, - пантера из Флориды.
Этот большой культовый кот когда-то скрывался в юго-восточной части США в большом количестве, наслаждаясь своим статусом главного хищника и жизненно важного члена экосистемы. Но к 1970-м годам потери среды обитания и охота сократили население до 12-20 взрослых. Мало того, что их число было мрачным, но почти у всех пантер мужского пола были признаки инбридинговой депрессии, включая неопущенные яички, изогнутые хвосты и низкое количество сперматозоидов.
Специалисты по охране окружающей среды не хотели видеть, как эта кошка - которая помогла сохранить популяции белохвостых оленей, диких свиней и других хищных животных - вымерла. Так, в 1995 году Служба охраны рыб и дикой природы США работала с командой исследователей, чтобы перевезти восемь самок горных львов из Техаса, чтобы спариться с пантерами Флориды. Они надеялись, что горные львы, являющиеся подвидом пантеры, оживят генофонд и увеличат численность популяции.
Стюарт Пимм, эколог-эколог из Университета Дьюка, говорит, что сначала у него были сомнения. Он верил, что если вы пытаетесь спасти вид, который стал настолько редким, что у него обнаружился генетический ущерб, значит, было уже слишком поздно спасать их. Многие из его коллег согласились. «Вы рассматривали симптом, а не причину», - говорит Пимм, ссылаясь на потерю среды обитания в качестве основной причины в этом случае.
Но исследователи пошли дальше и спарили пантер и горных львов. Удивительно, но их усилия, казалось, сработали. Популяция пантеры выросла, и следующее поколение оказалось свободным от изогнутых хвостов, неопущенных щупалец и других признаков инбридинга. «Все это исчезло, - говорит Пимм. Десять лет спустя, Пимм провела последующее исследование, показавшее, что они поддержали растущее население, свободное от этих признаков инбридинговой депрессии.
«Это было быстро, это был очень эффективный процесс», - говорит он сейчас.
Другие истории успеха появились в 1990-х годах. Популяции великих прерий курятины выросли впервые за несколько десятилетий (хотя более поздние исследования ставят под сомнение роль генетического спасения в этом успехе) вместе со шведской гадюкой, ядовитой змеей, которая страдала от инбридинга. Сегодня Пимм изменил свою мелодию: теперь он считает, что генетическое спасение может быть отличным инструментом в наборе инструментов для защитников природы, и рассматривает возможность его использования для защиты других главных хищников, в том числе львов в Африке.
Флоридские пантеры стали символом успеха генетического спасения. (Michaelstone428) Поскольку исследователи во всем мире рассматривают возможность реализации генетического спасения, они должны лучше понять, как риск разрастания депрессии может отличаться от вида к виду. К сожалению, поскольку генетическое спасение было настолько спорным, существует несколько случаев, которые могли бы предложить эту информацию.
Эндрю Уайтли, исследователь консервационной геномики в Университете Монтаны, говорит, что даже истории успеха пантер, кур и сумматоров содержат ограниченную информацию о том, как механизм может передаваться от одного вида к другому. Это отчасти потому, что эти случаи не делались систематически - они были скорее последней попыткой спасти критически угрожаемый вид.
«Это было сделано в ответ на насущную озабоченность руководства, на самом деле они не были готовы протестировать концепцию генетического спасения экспериментально строгим способом», - говорит Уайтли. «Так что эти неопределенности останутся».
Работая над заполнением этих пробелов в знаниях, Уайтли проводил эксперименты с ручьевой форелью - видом, который легче экспериментально изучать, чем крупными хищниками, - в котором его команда перенесла рыбу в четыре разные изолированные популяции и ввела рыбу из других мест для спаривания с ними. Предварительные результаты предполагают, что первый раунд спариваний был успешным, но реальная мера успеха будет заключаться в способности второго поколения выживать и размножаться - именно здесь, как правило, возникают симптомы аутбридинговой депрессии.
Он планирует провести всестороннюю оценку способности второго поколения выживать и размножаться, выстраивая так называемую родословную, чтобы увидеть, как гены протекают через систему. «И, в конечном счете, углубиться в геномику, чтобы понять на уровне генома, что произошло, когда этот импульс генного потока вошел в эту небольшую популяцию», - говорит Уайтли. «Это те типы данных, которые нам нужны для того, чтобы давать надежные рекомендации».
Скрещивание птиц в неволе с популяциями диких птиц может оказывать смешанное влияние на их геномы. Здесь дикий рок-голубь в полете. (Алан Д. Уилсон) Если традиционная форма генетического спасения считается спорной, зарождающаяся итерация будет, как начать гораздо громче шумиху. Сегодня биологи рассматривают возможность буквального возрождения геномов животных, путем генной инженерии, чтобы они имели определенные черты.
Роберт Флейшер, глава Центра охраны геномики при Смитсоновском национальном институте зоопарков и биологии сохранения, рассматривает этот вариант, чтобы сделать птиц на Гавайях устойчивыми или терпимыми к птичьей малярии, вызываемому человеком патогену, опустошающему многие гавайские популяции птиц сегодня. Но исследователи в его группе и в других местах говорят, что они только на начальных этапах изучения этой техники.
«Мы еще не находимся в стадии спасения, мы просто готовим почву для этого в будущем, если это сработает», - говорит Флейшер.
Оливер Райдер, директор отдела генетики сохранения в San Diego Zoo Global, говорит, что эти методы могут когда-нибудь оказаться неоценимыми, но более широкие дискуссии об этике и логистике должны быть на первом месте. В рамках этих обсуждений исследователи должны были бы взвесить риски, связанные с каждым случаем, включая риск того, что усилия просто не сработают.
«Несмотря на все усилия, патоген найдет способ обойти решение или разработку, - говорит Райдер, - поэтому все усилия не будут достаточными для того, чтобы виды вымерли».
Райдер участвует в более широкой работе по разработке еще одного генетического подхода к спасению и заинтересован в его использовании для спасения северного белого носорога. Эта технология, до которой еще много лет, будет использовать технологию стволовых клеток для получения яйцеклеток и сперматозоидов из замороженных клеток северного белого носорога, хранящихся в зоопарке Сан-Диего. Его команда также изучает возможность использования замороженной спермы для создания эмбрионов из яиц, полученных либо от последних живых самок, либо с помощью методов стволовых клеток. Затем они теоретически переносили бы эмбрионов в тесно связанных носорогов, которые служили бы суррогатами.
По словам Райдера, этот носорог является идеальным кандидатом для такого подхода, отчасти потому, что осталось только три таких человека, которые не могут размножаться естественным путем. «Северный белый носорог функционально вымер», - говорит Райдер. «Единственный способ предотвратить его исчезновение - это генетически спасти его, используя передовые генетические и репродуктивные технологии».
На данный момент исследователи в целом согласны с тем, что традиционное генетическое спасение без генетической модификации предлагает самое непосредственное решение для сохранения. Тем не менее, это никогда не будет окончательным решением проблемы спасения деградирующего населения. Вместо этого, он предлагает возможность без перерыва решать другие важные проблемы, такие как уменьшение изоляции и улучшение среды обитания, говорит Крис Фанк, исследователь из Университета штата Колорадо, который проводил исследования тринидадских гуппи, чтобы отследить, когда и как может возникнуть депрессия аутбридинга.
Фанк, как и Пимм, поначалу называл себя скептиком не потому, что не верил, что генетическое спасение может сработать, а потому, что считал себя пуристом, когда дело доходит до сохранения. Но по мере того, как все больше и больше людей оказываются в изоляции и подвергаются угрозе со стороны растущего человеческого давления и развития, он говорит, что пришел к выводу, что некоторые компромиссы могут быть необходимы. «Существует множество доказательств того, что он может работать при многих обстоятельствах», - говорит Функ.
«У нас не будет роскоши иметь такое пуристское отношение», - продолжает он. «Если мы хотим, чтобы эти популяции были в ландшафте, нам придется использовать генетическое спасение, чтобы они не вымерли».
