การสูญพันธุ์ดึงดูดจินตนาการของเราในยุค 90 ด้วย Jurassic Park นักวิทยาศาสตร์ได้ถามตั้งแต่นั้นมา: เป็นไปได้อย่างไร?
จาก การศึกษาใหม่ แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย แต่เดี๋ยวก่อน มันไม่ใช่ข่าวร้ายทั้งหมด แม้ว่าการนำสำเนาพันธุ์ที่สูญพันธุ์ไปแล้วกลับมาอย่างซื่อสัตย์อาจเป็นไปไม่ได้ แต่เราสามารถนำสายพันธุ์ลูกผสมที่ผสมผสานทางพันธุกรรมระหว่างสายพันธุ์ที่สูญพันธุ์กับลูกหลานสมัยใหม่กลับมาได้
ตีพิมพ์ใน Current Biology การศึกษาหลีกเลี่ยงแมมมอธผู้ยิ่งใหญ่ แทนที่จะมุ่งเน้นไปที่กรณีทดสอบเล็กๆ นั่นคือ หนูเกาะคริสต์มาส ขนาดที่แข็งแรงและเสียงดังเมื่อบุกรุกเรือเทียบท่าและสินค้าของพวกมัน สัตว์ฟันแทะถูกพบเห็นครั้งสุดท้ายในปี 1900 ด้วยความโชคดี ทีมงานได้กู้คืน DNA จากตัวอย่างพิพิธภัณฑ์ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี 2 ตัวอย่าง และเปรียบเทียบกับญาติสนิท: หนูสีน้ำตาลของนอร์เวย์ ซึ่งเป็นแบบจำลองห้องปฏิบัติการยอดนิยมสำหรับการศึกษาทางพันธุกรรมในปัจจุบัน
ทั้งสองสายพันธุ์มีส่วนแบ่งประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์ของจีโนมทั้งหมด แต่อีกห้าเปอร์เซ็นต์ที่เหลือซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันและการรับกลิ่น ซึ่งเป็นสิ่งที่หนูต้องพึ่งพาอย่างมากนั้น “ไม่สามารถกู้คืนได้”
กล่าวอีกนัยหนึ่ง แม้ว่าหนูจะถูกนำกลับมาได้ แต่ก็จะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากจากหนูตัวเดิม ผลลัพธ์อาจเป็นแนวทางในความพยายามนำช้างแมมมอธขนสัตว์รุ่น “ทันสมัย” กลับมาจากช้าง ซึ่งมีระยะวิวัฒนาการที่ใกล้เคียงกับหนูเกาะคริสต์มาสและหนูสีน้ำตาลนอร์เวย์
ดร. ทอม กิลเบิร์ต นักพันธุศาสตร์วิวัฒนาการจากมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษา กล่าวว่า “เป็นที่ชัดเจนว่าเราจะไม่มีวันได้รับข้อมูลทั้งหมดเพื่อสร้างรูปแบบที่สมบูรณ์ของสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ไปแล้ว” . “จะมีลูกผสมอยู่เสมอ”
การสูญพันธุ์ทางพันธุกรรม
มาย้อนรอยกัน การสูญพันธุ์ทำงานอย่างไร?
มันลงมาเพื่อจัดการกับ DNA แนวคิดหนึ่งคือการโคลนนิ่ง สิ่งนี้ต้องการ DNA ที่ได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างดีซึ่งสังเคราะห์ขึ้นมาใหม่ตั้งแต่ต้น แต่ DNA โบราณมักจะกระจัดกระจายอย่างหนัก เช่น หนังสือประวัติศาสตร์ที่ผ่านเครื่องทำลายเอกสาร สิ่งนี้ทำให้การรวมจีโนมเก่าและการเพาะพันธุ์สัตว์ที่มีชีวิตเข้าด้วยกันนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย (ขออภัยเด็ก ๆ แนวทาง Jurassic Park จะไม่ทำงาน)
อีกทางเลือกหนึ่งคือการเขียนจีโนมของสัตว์สมัยใหม่ใหม่เพื่อให้เข้ากับลูกพี่ลูกน้องที่สูญพันธุ์ได้ดียิ่งขึ้น ด้วยการเพิ่มขึ้นของตัวแก้ไขยีน CRISPR แนวทางนี้ “มีแนวโน้มมากที่สุดที่จะนำไปใช้กับสปีชีส์ที่สูญพันธุ์จำนวนมากที่สุด” ทีมงานเขียน
สูตรสำหรับการเรืองแสงของบรรพบุรุษนั้นค่อนข้างง่ายบนกระดาษ ขั้นตอนแรกคือการระบุสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด จีโนมของมันถูกจัดลำดับอย่างเที่ยงตรงด้วยความละเอียดสูง ข้อมูลที่ได้ถูกใช้เพื่อสร้างจีโนมอ้างอิง
ส่วนที่ยากก็มาถึง: การค้นหาตัวอย่าง DNA ของสัตว์ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว ที่นี่ ทีมของกิลเบิร์ตโชคดีที่ได้พบตัวอย่างสองตัวอย่างจากผิวหนังของหนูในเกาะคริสต์มาสที่เก็บได้เมื่อกว่าศตวรรษก่อน เก็บอย่างระมัดระวังที่คอลเล็กชันประวัติศาสตร์ธรรมชาติของมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด ตัวอย่างเหล่านี้ให้ DNA ที่หั่นเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยแต่มีค่า
ทีมต่อไปได้เปรียบเทียบชิ้นส่วนดีเอ็นเอเหล่านั้นกับจีโนมอ้างอิง หนูสีน้ำตาลของนอร์เวย์ไม่ใช่ลูกหลานของหนูเกาะคริสต์มาส โดยทั้งสองแยกจากกันเมื่อประมาณ 2.6 ล้านปีก่อน แต่ในระดับวิวัฒนาการ พวกเขาเป็นญาติสนิท เช่นเดียวกับการจับคู่หนังสือโบราณที่ชำรุดทรุดโทรมกับหนังสือสมัยใหม่ที่คล้ายกัน ทีมงานสามารถสร้างจีโนมของหนูเกาะคริสต์มาสได้เกือบ 95 เปอร์เซ็นต์
เปอร์เซ็นต์อาจดูสูง แต่ก็ไม่สมบูรณ์แบบ ทีมเกาหัวและสงสัยว่าทำไมห้าเปอร์เซ็นต์สุดท้ายยังคงเป็น “กล่องดำ”
“ DNA ทุกชิ้นที่เราสามารถกู้คืนได้” Gilbert กล่าว กับ New Scientist “มีเศษส่วนห้าเปอร์เซ็นต์ที่เราไม่เข้าใจ”
ก่อนอื่นพวกเขาขจัดอุปสรรคทางเทคโนโลยีที่อาจเกิดขึ้นและข้อจำกัดในการจัดลำดับ—ไม่มีโชค จากนั้นพวกเขาเปรียบเทียบจีโนมของหนูเกาะคริสต์มาสกับจีโนมของหนูสมัยใหม่อื่นๆ และคำตอบก็ปรากฏขึ้น มันคือวิวัฒนาการ ข้อมูลทางพันธุกรรมบางอย่างสูญหายไประหว่างสปีชีส์ที่สูญพันธุ์กับคู่ปัจจุบัน ทำให้แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะย้อนเวลากลับไปในระดับจีโนม
ส่วน “กล่องดำ” ของจีโนมไม่ได้สุ่ม การทำแผนที่จดหมายดีเอ็นเอเกือบ 130,000,000 ฉบับที่ขาดหายไปจากข้อมูลอ้างอิงสมัยใหม่ ทีมงานตระหนักว่าเกือบหนึ่งในสี่ครอบคลุมยีนที่สำคัญ ในบรรดาสิ่งเหล่านี้มีบางส่วนที่ช่วยพัฒนาขนที่อ่อนนุ่มและเล็บที่แข็งแรง ส่วนอื่นๆ เกี่ยวข้องกับความรู้สึกของกลิ่นและฟีโรโมน ซึ่งจำเป็นต่อการอยู่รอดของหนูและพฤติกรรมทางสังคม
ปริศนาการสูญพันธุ์
ดังนั้นจะทำอย่างไรจากทั้งหมดนี้?
สำหรับ Gilbert คำตอบนั้นชัดเจน แม้ว่าในทางทฤษฎีแล้ว การสร้างหนูเกาะคริสต์มาสขึ้นมาใหม่โดยใช้ CRISPR กับหนูนอร์เวย์นั้นสามารถทำได้ตามทฤษฎี ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นแบบแฟรงเกนสไตน์ ลูกผสมที่สร้างจากห้องแล็บอาจเผชิญกับความท้าทายอย่างมากเมื่อนำกลับมาใช้ใหม่ในสภาพแวดล้อมที่ทันสมัย
“เมื่อพิจารณาถึงบทบาทของการดมกลิ่นในพฤติกรรมที่สำคัญหลายอย่าง” พวกเขาเขียน “หนูเกาะคริสต์มาสที่ฟื้นคืนชีพสามารถต่อสู้ดิ้นรนเพื่อหาอาหาร ตรวจจับผู้ล่า หรือหาคู่ชีวิต—พฤติกรรมทั้งหมดเท่ากับเอาชีวิตรอด”
อย่างไรก็ตาม สำหรับทีม จุดประสงค์ของการศึกษาไม่ใช่เพื่อนำหนูกลับมา “เราไม่ได้วางแผนที่จะทำอย่างนั้นจริง ๆ เพราะโลกอาจจะไม่ต้องการหนูอีกต่อไปแล้ว” กิลเบิร์ต พูดติดตลก
แต่เป็นการสอบสวนขีดจำกัดของการสูญพันธุ์ ในฐานะผู้เชี่ยวชาญชั้นนำในสาขานี้ กิลเบิร์ต ยังลังเล กับความเป็นไปได้ “DNA โบราณทั้งหมดเป็นเรื่องไร้สาระ” เขา กล่าว ในปี 2560 ไม่ได้หมายถึงคุณภาพของสารพันธุกรรมอย่างสมบูรณ์ แต่ยังรวมถึงยีนสำคัญบางตัวที่วิวัฒนาการเร็วมาก “ยีนที่หายไป” ที่ถูกกำจัดโดย วิวัฒนาการ จะเป็นปัญหาเสมอ
ปัญหาของกิลเบิร์ตคือการที่ DNA โบราณที่ถูกละเว้นไปนั้นไม่ได้เกิดขึ้นโดยพลการ การไม่รวมพวกมันไว้ในการสร้างใหม่อาจเปลี่ยนชีววิทยาและพฤติกรรมของสัตว์อย่างรุนแรง หากสัตว์ที่สูญพันธุ์ไปแล้วมีพฤติกรรมแตกต่างออกไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนำเข้าสู่สิ่งแวดล้อมในปัจจุบัน—ซึ่งอยู่ห่างจากถิ่นที่อยู่ในอดีตของมันหลายร้อยปี—เราเพิ่งสร้างแฟกซ์ขึ้นมาเองหรือ? กล่าวอีกนัยหนึ่ง เรายินดีที่จะยอมรับสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะคล้ายแมมมอธที่สร้างขึ้นใหม่ซึ่งมีจำนวนทางพันธุกรรมเท่ากับช้างขนยาวหรือไม่?
ทีมของเขายังรับทราบด้วยว่าการเปรียบเทียบสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้นสามารถช่วยสร้างจีโนมที่สูญพันธุ์ได้ดีขึ้น ทางเลือกหนึ่งคือหนูดำซึ่งเดินเตร่ในละแวกบ้านของเรา ในขั้นเบื้องต้นต่อไป—และการพิสูจน์แนวคิด—ทีมงานกำลังพิจารณาใช้ CRISPR เพื่อแก้ไขจีโนมของหนูดำให้คล้ายกับของหนูในเกาะคริสต์มาส
ถึง Ben Novak นักวิทยาศาสตร์ชั้นนำของ Revive & Restore ที่ไม่หวังผลกำไร ซึ่งเน้นไปที่วิธีการทางพันธุกรรมเพื่อเพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพ “ใครก็ตามที่ไล่ตามการสูญพันธุ์จะต้องจัดการกับความจริงที่ว่าเราต้องการเข้าใกล้สิ่งที่โง่เขลามากที่สุดเท่าที่จะทำได้ สิ่งแวดล้อม” เขากล่าว กับ Science News เขาวางแผนที่จะใช้การวิเคราะห์ของการศึกษากับงานของเขาเอง ในฐานะผู้จัดการโปรแกรมสำหรับเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อการอนุรักษ์นก โนวัคได้มุ่งเน้นที่การใช้เทคนิคทางพันธุกรรมและการโคลนนิ่งมาเป็นเวลานานสำหรับ “การ กลับมาของนกพิราบผู้โดยสาร ผู้ยิ่งใหญ่” มันจะเป็นโครงการที่ยาก: ความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างนกพิราบผู้โดยสารกับรุ่นที่ทันสมัยของมันมากกว่าสองเท่าระหว่างเกาะคริสต์มาสและหนูในนอร์เวย์
สำหรับ Gilbert เขาตั้งคำถามว่าเราควรให้ความสำคัญกับปัจจุบันมากกว่าในอดีตหรือไม่ ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยี เขากล่าวว่าการสูญพันธุ์นั้น “น่าทึ่ง” แต่ด้วยสัตว์จำนวนมากที่ถูกคุกคาม “เราต้องสงสัยว่านั่นเป็นการใช้เงินได้ดีที่สุดหรือไม่ แทนที่จะรักษาสิ่งต่าง ๆ ที่ยังคงอยู่ที่นี่”
เครดิตรูปภาพ: Ogmios / Wikimedia Commons
