Stejně jako holub s cestujícími ztracenými v roce 1914 stojí růžový holub Mauricia na okraji propasti. Poté, co sledoval všechny své další holubí bratrance na tomto odlehlém ostrově zaniklý - včetně doda, jeho nechvalně známého ostrovního druha, kterého jsme naposledy viděli v roce 1662 - nyní tento růžovo zbarvený pták shlíží na temné jímky vyhynutí.
Související obsah
- Skutečné důvody, proč byste neměli klonovat svého psa
- Jak vědci používají drobné zbytky DNA k vyřešení záhad divočiny
Poté, co v devadesátých letech minulého století klesli na populaci pouhých devíti jedinců, jsou dnes studovaní ptáci zpět na populaci asi 400 lidí. Ale toto číslo je stále dost malé na to, aby byly nebezpečně zranitelné. Nedostatek genetické rozmanitosti růžového holuba způsobil, že je stále náchylnější k parazitární chorobě zvané trichomonóza, která zabíjí více než polovinu kuřat a omezuje růst populace.
Naštěstí to už není 1662. Dnes by se vyvíjející nástroj na ochranu mohl pomoci vtáhnout tyto ptáky zpět z pokraji vyhynutí: genetické záchrany. Funguje tak, že k těmto druhům nejistě očíslovaných populací přidá genetickou rozmanitost - zavedením konkrétních jedinců nebo potenciálně přímou editací jejich genů. Pokud to bude fungovat, budoucnost tohoto holuba může být opět tak růžová jako jeho peří.
"Chceme se jim pokusit poskytnout nástroje pro boj s touto nemocí, " říká Camilla Ryan, postgraduální studentka, která studuje holub na Mauriciu u výzkumníka genomiky Matta Clarka na anglické Earlham University. "Ptáci nemají čísla ani potenciálně genetickou rozmanitost, aby se s touto chorobou vypořádali sami."
Clark a Ryan doufají, že tuto populaci stáhnou zpět na nohy, a to určením genů, díky nimž jsou tito ptáci na prvním místě tak zranitelní. Poté budou v zoologických zahradách a parcích po celém světě ochutnávat růžové holuby v zajetí a hledají geny, které jsou vhodnější pro boj s touto chorobou, s konečným cílem je potenciálně je spojit s divokou populací. Tým již vygeneroval genetická data ze 180 různých růžových holubů.
Přesto pár zůstává opatrný při zavádění techniky, která vyvolala kontroverzi od té doby, kdy se začalo snadněji provádět v 90. letech 20. století, v puncovních případech záchrany floridských panterů a prérijních kuřat Illinois. Nejsou sami: Mnoho ochránců přírody tvrdí, že tento přístup by mohl ohrozeným druhům způsobit nepředvídané problémy a že nevyřeší základní problémy, které tlačí tolik druhů na pokraj vyhynutí, včetně ztráty stanovišť v důsledku lidského vývoje.
Ale jak lidé stále zasahují do divokých stanovišť a mění globální klimatické vzorce, situace mnoha druhů se stala ještě hůř. Mnoho vědců se nyní obrací ke genetické záchraně jako k životaschopnému nástroji, jak tyto nejzranitelnější druhy vytáhnout z pokraji vyhynutí. V mnohem vzdálenější budoucnosti si někteří vědci myslí, že bychom mohli jít dále a geneticky modifikovat zvířata tak, aby lépe vyhovovala jejich rychle se měnícím prostředím.
Ale nenechme se příliš před námi. Prozatím se vědci zaměřují na ostření svých genomických nástrojů.
Křížení zajatého ptáka s populací volně žijících ptáků může mít na jejich genomy smíšené účinky. Tyto domácí skalní holuby stoupají nad Hurlstone Park, předměstí Sydney. (Toby Hudson) Když se populace, jako je růžový holub, zmenšují na dvojciferné nebo dokonce jediné číslice, zažívají něco, co se nazývá inbreeding depression. V podstatě to znamená, že mají menší rozmanitost ve svém genofondu, což jim ztěžuje porazit výzvy v jejich prostředí. Známky toho byly nalezeny u mnoha druhů, včetně izolované populace vlků v Michiganu, kde si jednotlivci začali vyvinout neobvyklé klenuté držení těla a zakrslé ocasy - možné ukazatele špatného zdraví.
Nyní Ryan a Clark hledají historické vzorky tkáně z pěti muzeí v celé Evropě, aby hledali geny, které starší růžoví holuby mohli mít kdysi museli bojovat s nemocí dříve, než se zmocní depresí. Tým poté vyhledá zajaté ptáky, kteří si mohli udržovat tyto historické užitečné geny, aby je spojili s divokou populací.
Zní to docela jednoduše, že? Bohužel hraní genetického božstva není tak jednoduché.
Každý genotyp, který zavedete do stávající populace, má své vlastní klady a zápory. Tým musí být opatrný, aby do imunitních systémů divokých ptáků nezaváděl nové problémy, říká Clark. "Dalo by se skončit chovem populace, která je velmi úspěšná v boji proti Trichomonas, ale to, co jste udělali, je neúmyslné snížení množství rozmanitosti v imunitním systému, " říká Clark.
Pokud je tomu tak, dodává, nová nemoc, na kterou nebyli připraveni, by mohla teoreticky zasáhnout a zničit celou populaci.
Při páření ptactva chovaného v zajetí s volně žijícími ptáky také existuje riziko zavedení genů, u nichž se ptactvo chované v zajetí vyvinulo, aby přežilo v zajetí, což oslabuje schopnost volně žijících ptáků přežít v přírodě. "Snažíte se jim pomoci, že jste to zhoršili, " říká Clark. Tato hrozba, nazývaná vzestupná deprese, vyvolává hackles mezi biology na ochranu přírody a je primárním argumentem proti širšímu využití genetické záchrany.
Panther na Floridě je charakteristickým znakem toho, jak může genetická záchrana pomoci vytáhnout druh z pokraji vyhynutí. (US Fish and Wildlife Service) Přesto navzdory těmto rizikům ukázalo několik úspěchů, že genetická záchrana může fungovat. Jedním z hlavních příběhů o ochraně přírody, na který poukazují památníci, je panther na Floridě.
Tato velká, ikonická kočka kdysi ve velkém počtu skrývala jihovýchodní USA a těšila se svému postavení špičkového predátora a životně důležitého člena ekosystému. Ale v 70. letech minulého století došlo ke ztrátě stanovišť a lovu na 12 až 20 dospělých. Nejenže se jejich počet snižoval, ale téměř všechny mužské pantery vykazovaly známky inbreeding deprese, včetně nežádoucích varlat, zauzlených ocasů a nízkého počtu spermií.
Ochránci přírody nechtěli vidět tuto kočku - která pomohla udržet populace jelenů bílých, divokých prasat a jiných kořistí pod kontrolou - zanikla. V roce 1995 tedy US Fish and Wildlife Service spolupracovala s týmem vědců na přenosu osmi lvů horských žen z Texasu, aby se spojily s panthery na Floridě. Doufali, že horské lvi, které jsou poddruhem panteru, oživí genofond a zvýší velikost populace.
Stuart Pimm, ekolog z Duke University, říká, že měl nejprve pochybnosti. Pokud jste se snažili zachránit druh, který se stal tak vzácným, že vykazoval genetické poškození, věřil, pak už bylo příliš pozdě na jejich záchranu. Mnoho z jeho kolegů souhlasilo. "Léčili jste symptom spíše než příčinu, " říká Pimm a v tomto případě citoval ztrátu stanoviště.
Výzkumníci však pokračovali a pářili pantery a horské lvy. Úžasně se zdálo, že jejich úsilí funguje. Populace panterů rostla a příští generace vypadala prostá zalomených ocásků, nevystoupených chapadel a dalších známek inbreeding. "Všechny tyto věci zmizely, " říká Pimm. O deset let později provedl Pimm následnou studii, která ukázala, že udržovala rostoucí populaci bez těchto příznaků inbreeding deprese.
"Bylo to rychlé, byl to velmi efektivní proces, " říká nyní.
V 90. letech se objevily další příběhy o úspěchu. Velké populace prérijních kuřat rostly poprvé v desetiletích (i když novější studie zpochybňují roli genetické záchrany v tomto úspěchu), spolu se švédským zmije, jedovatým hadem, který trpěl inbreedingem. Dnes, Pimm změnil svou melodii: Nyní věří, že genetická záchrana může být vynikajícím nástrojem v sadě nástrojů pro ochranu přírody a zvažuje její použití k ochraně dalších předních predátorů, včetně lvů v Africe.
Panthery na Floridě se staly ikonou úspěchu genetické záchrany. (Michaelstone428) Jak vědci z celého světa zvažují provádění genetické záchrany, musí lépe porozumět tomu, jak se může riziko rozmnožování deprese lišit od druhu k druhu. Bohužel, protože genetická záchrana byla tak kontroverzní, existuje jen málo případů, které by mohly tuto informaci nabídnout.
Dokonce i příběhy o úspěchu panterů, kuřat a doplňovatelů obsahují omezené informace o tom, jak by se mechanismus mohl převést z jednoho druhu na druhý, říká Andrew Whiteley, výzkumný pracovník v oblasti genomiky na University of Montana. Částečně proto, že tyto případy nebyly prováděny systematicky - šlo spíše o snahu zachránit kriticky ohrožený druh.
"Byly provedeny v reakci na naléhavý problém managementu, ve skutečnosti nebyly provedeny, aby testovaly koncept genetické záchrany experimentálně přísně, " říká Whiteley. "Takže tyto nejistoty zůstanou."
Ve snaze zaplnit tyto mezery ve znalostech provádí Whitely experimenty s pstruhem potočním - druhem, který lze experimentálně experimentovat lépe než velké predátory - ve kterém jeho tým přesunul ryby do čtyř různých izolovaných populací a zavedl ryby odkudkoli, aby s nimi spároval. Předběžné výsledky naznačují, že první kolo párování bylo úspěšné, ale skutečnou mírou úspěchu bude schopnost druhé generace přežít a rozmnožovat se - zde se obvykle projevují příznaky outbreeding deprese.
Plánuje provést komplexní posouzení schopnosti druhé generace přežít a reprodukovat a vybudovat takzvaný rodokmen, aby viděl, jak geny protékají systémem. "A nakonec se vrhněte do genomiky, abyste pochopili na úrovni genomu, co se stalo, když tento puls toku genů vstoupil do této malé populace, " říká Whiteley. "To jsou typy dat, které musíme umět vydat spolehlivá doporučení."
Křížení zajatého ptáka s populací volně žijících ptáků může mít na jejich genomy smíšené účinky. Tady divoká skála holubice za letu. (Alan D. Wilson) Pokud je tradiční forma genetické záchrany považována za kontroverzní, bude nově vyvíjející se iterace rád začít mnohem hlasitější hullabaloo. Biologové dnes uvažují o doslovném pohrávání se zvířecími genomy tím, že je geneticky upraví tak, aby měli určité rysy.
Robert Fleischer, vedoucí Centra pro ochranu genomiky v Smithsonianově Národním ústavu pro biologii zoologických zahrad a ochrany přírody Smithsonian, zvažuje tuto možnost, aby se ptáci na Havaji stali rezistentní nebo tolerantní vůči ptačí malárii, což je lidsky zavedený patogen zničující mnoho havajských populací ptáků. Ale vědci v jeho skupině a jinde říkají, že jsou právě v přípravných fázích zkoumání této techniky.
"Zatím nejsme ve fázi žádné záchrany, pouze připravujeme půdu pro to, abychom to v budoucnu udělali, pokud to vyjde, " říká Fleischer.
Oliver Ryder, ředitel Conservation Genetics v San Diegu Zoo Global, říká, že tyto techniky by se jednoho dne mohly ukázat jako neocenitelné, ale že širší diskuse o etice a logistice by musely být na prvním místě. V rámci těchto diskusí by vědci museli zvážit rizika spojená s každým případem - včetně rizika, že úsilí prostě nebude fungovat.
"I přes úsilí by si patogen našel cestu kolem řešení nebo inženýrství, " říká Ryder, "takže veškeré úsilí by nestačilo k tomu, aby se zabránilo vyhynutí druhu."
Ryder je zapojen do širší snahy vyvinout další genetický záchranný přístup a má zájem ho použít k záchraně nosorožce severního. Tato technika, která je stále ještě pryč, by použila technologii kmenových buněk k produkci vajíček a spermií ze zmrazených buněk nosorožců severních bílých uložených v San Diego Zoo Global. Jeho tým také zkoumá použití zmrazených spermií k vytváření embryí z vajec získaných buď z posledních živých žen, nebo technikami kmenových buněk. Teoreticky by pak přenesli embrya do úzce souvisejících nosorožců, kteří by sloužili jako náhradníci.
Toto nosorožce je dokonalým kandidátem na takový přístup, částečně proto, že zbývají pouze tři z těchto jedinců, kteří nejsou všichni schopni přirozeně se rozmnožovat, říká Ryder. "The Northern White Rhino je funkčně zaniklý, " říká Ryder. "Jediným způsobem, jak zabránit vyhynutí, je genetická záchrana pomocí pokročilých genetických a reprodukčních technologií."
V současné době se vědci shodují na tom, že tradiční genetická záchrana bez genetické modifikace nabízí nejnaléhavější řešení zachování. Nikdy však nebude konečným řešením záchrany degradujících populací. Místo toho nabízí příležitost překonat mezery při řešení dalších překrývajících se otázek, jako je snížení izolace a zlepšení stanoviště, říká Chris Funk, výzkumník na Colorado State University, který provedl studie o trinidadských guppiích, aby zjistil, kdy a jak může vzniknout nadměrná deprese.
Funk, stejně jako Pimm, se zpočátku nazýval skeptikem - ne proto, že nevěřil, že by genetická záchrana mohla fungovat, ale protože se považoval za puristu, když došlo na ochranu. Ale jak se čím dál více populace stává izolovanou a ohroženou rostoucími lidskými tlaky a vývojem, říká, že si uvědomil, že některé kompromisy mohou být nezbytné. "Existuje hromada důkazů, že může fungovat za mnoha okolností, " říká Funk.
"Nebudeme mít luxus, abychom měli tento puristický postoj, " pokračuje. "Pokud chceme tyto populace v krajině, budeme muset použít genetickou záchranu, abychom jim zabránili vyhynutí."
