一只已灭绝的老鼠展示了 CRISPR 在复活物种方面的局限性

一项研究表明,即使是动物重建基因组中的一些缺失基因也可能是一个问题

一只已灭绝的老鼠展示了 CRISPR 在复活物种方面的局限性

圣诞岛鼠(如图)在 1900
年代初灭绝。一项研究发现,编辑老鼠的一个活着的亲戚的基因组可以创造出看起来像已灭绝的啮齿动物的东西,但它会缺乏一些重要的基因。

在 1900 年代初之前,如果它走路像圣诞岛老鼠,说话像圣诞岛老鼠,那它可能就是圣诞岛老鼠。但如果这些现已灭绝的老鼠中的一只再次在地球上行走,它实际上将是一只转基因的挪威棕鼠。一项新的研究发现,啮齿动物不会像一些人希望的那样与圣诞岛老鼠相似。

随着CRISPR 等基因编辑技术的出现,科学家们已经从克隆转向基因工程,作为“去灭绝”或复活已灭绝物种的最有希望的方法 ( SN: 10/7/20 ) . 但与克隆不同,基因工程不会创造出灭绝物种的精确复制品。相反,该技术将编辑现有动物的基因组,使其类似于所需的灭绝动物的基因组。挑战在于使该代理与已灭绝的物种尽可能相似。

为了探索这种方法的局限性,研究人员试图恢复圣诞岛大鼠的基因组。通过将已灭绝大鼠的遗传指导手册的片段与在世的近亲挪威棕色大鼠的基因组进行比较,该团队能够恢复大约 95% 的已灭绝基因组。科学家们在 4 月 11 日的《当代生物学》杂志上报告说,这听起来很多,但这意味着仍有 5% 的基因缺失,包括一些对嗅觉和免疫系统很重要的基因。

“你只能带回你能找到的东西。我们的观点是我们无法找到所有东西,”哥本哈根大学的进化生物学家汤姆吉尔伯特说。

为了获得这只已灭绝老鼠的基因组,吉尔伯特和他的同事从两份保存完好的圣诞岛老鼠皮肤样本中提取了古老的 DNA。从几十年到几千年前死亡的标本中提取的古代 DNA远非完美( SN:2008年 5 月 19 日)。吉尔伯特将灭绝物种的基因组描述为一本被撕碎的书。重建这本碎书的一种方法是扫描碎片并将它们与参考文献进行比较。

有了原书的完整副本,理论上有人可以完美地重建这本书。在确定参考基因组时,研究人员会寻找最近在进化上与灭绝物种不同的物种——换句话说,是一本非常相似的书。基因组将紧密匹配,但并不完美。

出于这个原因,圣诞岛大鼠 ( Rattus macleari ) 是科学家们进行分析的明显选择。仅在大约 260 万年前,它才与最近的近亲挪威褐鼠 ( Rattus norvegicus ) 分离。

研究小组发现,圣诞岛大鼠基因组映射到挪威棕色大鼠基因组的约 95%。进一步的分析表明,大约 5% 的缺失不能仅仅用技术缺陷或参考基因组不足来解释。相反,由于两个物种之间的进化差异,大部分遗传信息都丢失了。

更重要的是,缺失的基因不是随机的。它们往往落在控制大鼠免疫反应和嗅觉的两个主要区域内。因此,如果将挪威棕色大鼠的基因组编辑为类似于圣诞岛大鼠,那么新小动物的气味会与其原型不同。如果将其释放到以前的栖息地,这可能会阻碍代理圣诞岛老鼠的生存机会。

一只已灭绝的老鼠展示了 CRISPR 在复活物种方面的局限性

挪威棕鼠(如图)和已灭绝的圣诞岛鼠是近亲。但是啮齿动物在进化上仍然存在足够的差异,使得使用基因工程使圣诞岛老鼠灭绝变得困难。

吉尔伯特认为不太可能有人会试图让老鼠灭绝。但他说,该团队所展示的内容可能对从事更雄心勃勃的项目的人们有用,比如带回长毛猛犸象。例如,挪威棕鼠和已灭绝的圣诞岛鼠之间的差异类似于亚洲象和猛犸象之间的差异。

“通过进行这些不难做到的分析,你至少可以想出你会得到什么,你不会得到什么,你可以用它来决定是否值得做,”吉尔伯特说。

Revive & Restore 的首席科学家 Ben Novak 表示,尽管存在障碍,但使用该技术恢复物种仍然是值得的,该公司是一家使用基因工程进行保护项目的非营利组织。他计划将吉尔伯特和同事的分析应用到他自己对 1914 年灭绝的旅鸽的研究中。他说,对于如何捕获一些丢失的数据,有一些可能的解决方案,但事实上,一些数据将永远存在。缺少的是灭绝科学家已经接受的限制。

“参考组装问题将永远是灭绝的障碍,”诺瓦克说。“任何追求灭绝的人都必须接受这样一个事实,即我们希望尽可能接近那些愚弄环境的东西。”

换句话说,使用基因编辑技术创造的已经灭绝的猛犸象,如果真的发生了,就不会是猛犸象了。它将更接近一头适应寒冷生活的多毛亚洲象。新的分析表明,代理动物版本可能会有足够的差异,使该生物难以重新填充其先前的生态位。对于某些人来说,这可能足以破坏练习的目的。

“作为一门科学,它很棒,”吉尔伯特说。但是“在我们无法让犀牛存活的世界上,这是对金钱的最佳利用吗?”

Tags: 动物

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