Zelfs een paar ontbrekende genen in de opnieuw gecreëerde genomen van dieren kunnen een probleem zijn, suggereert een studie
De rat van Christmas Island (geïllustreerd) stierf in het begin van de 20e eeuw uit. Het bewerken van het genoom van een levend familielid van de rat zou iets kunnen creëren dat lijkt op het uitgestorven knaagdier, maar het zou een aantal belangrijke genen missen, vindt een studie.
Als het vóór het begin van de twintigste eeuw liep als een Christmas Island-rat en sprak als een Christmas Island-rat, was het waarschijnlijk een Christmas Island-rat. Maar als een van deze nu uitgestorven ratten ooit weer op aarde rondloopt, zal het in feite een genetisch gemodificeerde Noorse bruine rat zijn. En het knaagdier zal niet zo lijken op de Christmas Island-rat als sommigen zouden hopen, vindt een nieuwe studie.
Met de komst van technologie voor het bewerken van genen, zoals CRISPR, zijn wetenschappers overgestapt van klonen naar genetische manipulatie als de meest veelbelovende methode voor “de-extinctie”, of de wederopstanding van soorten die zijn uitgestorven (SN: 10/7/20). Maar in tegenstelling tot klonen, zou genetische manipulatie geen exacte replica van een uitgestorven soort opleveren. In plaats daarvan zou de techniek het genoom van een bestaand dier bewerken zodat het lijkt op dat van het gewenste uitgestorven dier. De uitdaging is om die proxy zo veel mogelijk op de uitgestorven soort te laten lijken.
Om de grenzen van deze methode te verkennen, probeerden onderzoekers het genoom van de Christmas Island-rat te herstellen. Door fragmenten van het genetische instructieboek van de uitgestorven rat te vergelijken met het genoom van een levend familielid, de Noorse bruine rat, was het team in staat ongeveer 95 procent van het uitgestorven genoom te herstellen. Dat klinkt als veel, maar het betekent dat 5 procent van de genen ontbrak nogwaaronder enkele die belangrijk zijn voor geur en het immuunsysteem, rapporteren wetenschappers in de 11 april huidige biologie.
“Je kunt alleen terugbrengen wat je kunt vinden. En ons punt is dat we niet alles kunnen vinden”, zegt Tom Gilbert, een evolutiebioloog aan de Universiteit van Kopenhagen.
Om het genoom van de uitgestorven rat te krijgen, namen Gilbert en zijn collega’s oud DNA van twee bewaarde huidmonsters van de Christmas Island-rat. Oud DNA, gewonnen uit exemplaren die enkele decennia tot duizenden jaren geleden stierven, is verre van perfect (SN: 19-05-08). Gilbert beschrijft het genoom van een uitgestorven soort als een boek dat verscheurd is. Een manier om dit versnipperde boek te reconstrueren is door de fragmenten te scannen en te vergelijken met een referentie.
Met een intact exemplaar van het originele boek zou iemand het boek theoretisch perfect kunnen reconstrueren. Bij het identificeren van een referentiegenoom zoeken onderzoekers naar een soort die vrij recent evolutionair afweek van de uitgestorven soort – met andere woorden, een zeer vergelijkbaar boek. De genomen zullen nauw overeenkomen, maar niet perfect.
Om die reden heeft de Christmas Island-rat (Rattus Macleari) was voor de wetenschappers een voor de hand liggende keuze voor analyse. Het week af van zijn naaste verwant, de Noorse bruine rat (Bruine rat), slechts ongeveer 2,6 miljoen jaar geleden.
Het team ontdekte dat het genoom van de Christmas Island-rat overeenkomt met ongeveer 95 procent van het genoom van de bruine rat in Noorwegen. Nadere analyses toonden aan dat de ongeveer 5 procent die ontbrak niet alleen kon worden verklaard door een fout in de techniek of een ontoereikend referentiegenoom. Integendeel, vanwege de evolutionaire divergentie tussen de twee soorten, ging de meeste van die genetische informatie gewoon verloren.
Bovendien waren de ontbrekende genen niet willekeurig. Ze hadden de neiging om binnen twee hoofdregio’s te vallen die de immuunresponsen en het reukvermogen van de rat beheersten. Dus als het genoom van een Noorse bruine rat werd bewerkt om op de Christmas Island-rat te lijken, zou het nieuwe beestje op een andere manier ruiken dan zijn prototype. Dit zou de overlevingskans van een proxy Christmas Island-rat kunnen belemmeren als deze in zijn voormalige habitat zou worden vrijgelaten.
Gilbert acht het niet waarschijnlijk dat iemand zal proberen een rat uit te roeien. Maar hij zegt dat wat het team heeft aangetoond nuttig kan zijn voor mensen die aan nog ambitieuzere projecten werken, zoals het terugbrengen van de wolharige mammoet. Het verschil tussen de Noorse bruine rat en de uitgestorven Christmas Island-rat is bijvoorbeeld vergelijkbaar met die tussen de Aziatische olifant en de wolharige mammoet.
“Door dit soort analyses te doen, wat niet moeilijk is, kun je op zijn minst bedenken wat je wel en niet krijgt, en je kunt dat gebruiken om te beslissen of het de moeite waard is om te doen”, zegt Gilbert.
Ondanks de hindernissen is het nog steeds de moeite waard om de technologie te gebruiken om soorten terug te brengen, zegt Ben Novak, hoofdwetenschapper bij Revive & Restore, een non-profitorganisatie die genetische manipulatie gebruikt voor natuurbehoudsprojecten. Hij is van plan de analyse van Gilbert en zijn collega’s toe te passen op zijn eigen werk aan de passagiersduif, die in 1914 uitstierf. Er zijn mogelijke oplossingen voor het vastleggen van enkele van de ontbrekende gegevens, zegt hij, maar het feit dat sommige gegevens altijd ontbreekt is een beperking waar de-extinctiewetenschappers al mee in het reine zijn gekomen.
“Het probleem van de referentie-assemblage zal altijd een barrière zijn voor de-extinctie”, zegt Novak. “Iedereen die de-extinctie nastreeft, moet genoegen nemen met het feit dat we zo dicht mogelijk willen komen bij iets dat het milieu voor de gek houdt.”
Met andere woorden, een uitgestorven mammoet die is gemaakt met behulp van genbewerking, zal, als zoiets ooit komt, niet echt een mammoet zijn; het zal dichter bij een harige Aziatische olifant zijn die is aangepast om in de kou te leven. En de nieuwe analyse suggereert dat de proxy-dierversie waarschijnlijk genoeg verschillen zal hebben die het voor het wezen moeilijk zouden maken om zijn vorige ecologische niche aan te vullen. Voor sommigen is dat misschien genoeg om het doel van de oefening teniet te doen.
“Als wetenschap is het geweldig”, zegt Gilbert. Maar “is dit het beste gebruik van het geld in een wereld waar we onze neushoorns niet in leven kunnen houden?”
