Als die Wandertaube Martha 1914 im Cincinnati Zoo starb, begann das Ende einer schönen Ära. Einst die dominierende Art im Osten Nordamerikas, bewohnten Wandertauben Zehntausende von Jahren in riesigen Herden von bis zu mehreren Milliarden Individuen die Wälder, bevor sie ausstarben. Die schiere Anzahl dieser Vögel, kombiniert mit ihrer auf Baumsamen basierenden Ernährung, machte sie zu einem der wichtigsten Umweltingenieure der Zeit und prägte die Lebensraumdynamik, auf die sich diese Wälder stützten. Diese Ökosysteme verlieren jetzt an biologischer Vielfalt, sagt Ben Novak, leitender Forscher bei Revive & Restore.
"Als dieser Vogel 1914 ausstarb, erwachte die Macht der industriellen Menschheit, selbst die reichlichsten natürlichen Ressourcen zu zerstören, grimmig", sagt er. Daher entwickelt Novak in Zusammenarbeit mit dem California Institute Revive & Restore, ein Programm zur Wiederherstellung und Rückgewinnung dieser Arten und zur Wiederbesiedlung ihrer natürlichen Lebensräume unter Verwendung gemeinsamer Tauben und der Kraft von CRISPR.
Kann eine verstorbene Art wiederbelebt werden?
Novak ist Teil einer kleinen Gruppe von Ingenieuren, die vom Aussterben bedroht sind, einer relativ großen Gruppe von Wissenschaftlern, die hoffen, mithilfe der Gentechnik ikonische Tierarten zu schützen oder wiederzubeleben, die durch menschliche Aktivitäten zerstört wurden.
Für einige ist das Aussterben (oder das Aussterben) eine Reise der Erlösung auf ökologischer Ebene. Ja, die biologische Vielfalt ist wichtig, aber wer kann sagen, dass sich eine ausgestorbene Art in einem sich ständig ändernden und seit ihrem Tod veränderten Ökosystem anpassen und überleben kann? Oder, was noch wichtiger ist, was ist, wenn auferstandene Tiere - im Wesentlichen "Außerirdische" auf der Erde - unserem fragilen Ökosystem mehr schaden als nützen?
"Warum brauchen wir diesen Ärger", fragt Novaks Team. Bei wandernden Tauben ist die Antwort einfach: Vor kurzem, fast ein Jahrtausend nach dem Verschwinden des Menschen, haben wir endlich verstanden, welche entscheidende Rolle sie bei der Gestaltung der östlichen nordamerikanischen Ökosphäre spielten.
Im Moment haben Wissenschaftler herausgefunden, dass Wandertauben vor mehr als 12 Millionen Jahren aufgetaucht sind und außergewöhnlich gut für das Leben in dichten Herden geeignet sind. Die neuen Erkenntnisse in Kombination mit forstökologischen Studien zeigen deutlich, dass diese Vögel Schlüsselingenieure der Walddynamik waren.
Werbevideo:
Diese zentrale Rolle legt nahe, dass Wandertauben für das Ökosystem weitaus wichtiger sind, als nur zu versuchen, ausgestorbene Arten wiederzubeleben. "Die Rückkehr der wandernden Taube wird die Regenerationszyklen der Walddynamik wiederherstellen, die Dutzende Arten benötigen, die derzeit schrumpfen und ums Überleben kämpfen", sagt Novak.
Aussterben: Entwürfe
Der Prozess ist zweistufig: Erstens muss die ausgestorbene Art von den Toten auferstehen. Zweitens muss die Wiedereinführung der Art in die Umwelt sorgfältig bewertet werden.
Wir haben bereits ähnliche Beispiele für den zweiten Schritt, erklärt Novak. Die Wiedereinführung von Arten in Gebiete, in denen sie ausgerottet wurden, ist eine langfristige Wissenschaft, und Wissenschaftler haben bereits einige Erfolge erzielt: Wölfe in Yellowstone, Elche in Kentucky, Biber in Schottland. Das ultimative Ziel ist es, die Risiken abzuwägen, die damit verbunden sind oder nicht: Was passiert mit dem Ökosystem, wenn wir aufhören, uns einzumischen?
Im Fall der Wandertaube ist ihre Wiedereinführung wahrscheinlich entweder neutral - das heißt, sie wird nur ein weiterer Vogel im Wald ohne messbare Auswirkungen - oder positiv für das Überleben anderer Arten.
In jedem Fall sind die Chancen für Novak günstig.
Die erste Voraussetzung - um die Toten wieder zum Leben zu erwecken - ist eine sehr neue Wissenschaft. Dank eines kleinen Tools namens CRISPR kann es jedoch zum Aussterben kommen.
Hier ist der Haken: Im Gegensatz zum Jurassic Park versuchen Wissenschaftler nicht, ein Tier nur anhand seiner DNA zu animieren.
Das Team verwendet einen Find-and-Replace-Ansatz: Beginnen Sie mit einer normalen Taube, die durch die Mülleimer der Stadt huscht, und enthalten Sie Gene, die typisch für wandernde Tauben sind. Wir benutzen die nächsten Verwandten - Tauben mit einem gestreiften Schwanz. Durch die selektive Entfernung von Genen aus dem Tier hofft das Team, die neu aktivierten Gene in den Nachkommen zu konzentrieren und so "lebende Surrogate" auf genetischer Ebene zu Passagiertauben zu befördern.
Mit genügend Generationen können wir neugierige künstliche Arten mit DNA erhalten, die nicht von ausgestorbenen Tieren zu unterscheiden ist. Ob aus einem Hybridtier eine wandernde Taube wird, ist eine philosophische Frage.
Dies ist die Strategie, die die meisten Gruppen verfolgen, um Tiere wiederzubeleben. Aber Novaks Team hatte eine Antwort.
Im Vergleich zu Dodo zum Beispiel "gibt es brauchbare DNA, weil es in Museen und Präparatoren mehr ausgestopfte Tauben gibt als bei jedem anderen Vogel", sagt Novak. Fügen Sie hinzu, dass wir Zugang zu gestreiften Tauben haben und ihre Fortpflanzungsmuster verstehen, und Sie erhalten, dass "die Wissenschaft der Auferstehung alle Reize und Ausdauer bekommen könnte".
Aussterben in der Praxis
Seit 2012 hat das Novak-Team wohl mehr Erfolg erzielt als jedes andere Aussterbensprojekt.
Zunächst entdeckte das Team in einer Reihe von Arbeiten und Kooperationen nach und nach die wichtigen Auswirkungen der Wandertauben auf ihre Ökosysteme und beantwortete die langjährige Frage, wie ihre Zahl so schnell von Milliarden auf Null abnahm. Vögel haben sich entwickelt, um sich an das Leben in großen Populationen anzupassen. Während sie sich wahrscheinlich von der geringen genetischen Vielfalt erholen könnten, hat die menschliche Jagd den letzten Nagel in ihren Sarg gesteckt.
Zusammen tragen diese Studien dazu bei, die Taube nach Hause zu bringen. Novak erklärte, dass wir nach diesen Ergebnissen den gestreiften Tauben zunächst die notwendigen Mutationen zur Verfügung stellen müssen, damit sie sich auf die gleiche Weise wie Wandertauben vermehren und in dichten Gemeinschaften leben können. Wir müssen den Vögeln dann die Anpassungen geben, die sie benötigen, um effektiv in Umgebungen mit hoher sozialer Dichte zu leben, wie z. B. Eigenschaften, die sie empfindlicher für soziale Signale machen, oder die schnelle Reifung von Nachkommen, damit sie weniger Zeit damit verbringen, eine große Anzahl von Kindern großzuziehen.
Das Aufkommen von CRISPR hat alles verändert. Zum ersten Mal haben Novak und sein Team Zugang zu einem relativ einfachen und kostengünstigen Gen-Editing-Tool, mit dem sie mit der DNA einer gewöhnlichen Taube arbeiten können.
Bisher haben sie verschiedene Ansätze verfolgt, um das Tool effektiver zu machen. Der beste Weg ist, das Taubensperma oder -ei direkt zu bearbeiten, da diese Änderungen an die nächste Generation weitergegeben werden. Was ist das Problem? Wissenschaftler konnten diese Zellen noch nicht in einem Reagenzglas züchten.
Der nächste wichtige Punkt ist die Einführung des DNA-Editing-Tools - mit den erforderlichen Tools - in den Embryo. Aber auch hier stießen Wissenschaftler auf Probleme: Sie mussten sich auf Viren verlassen, um das CRISPR-Toolkit bereitzustellen. Infolgedessen ist die Verpackung zu groß geworden, um sicher eingesetzt zu werden.
Um diese Hürden zu umgehen, konzentrierte sich das Team von Novak darauf, eine völlig neue Reihe von Tauben zu entwickeln, die jeweils genetisches Material enthalten, um die Bearbeitung von DNA zu vereinfachen.
CRISPR-Cas9 ist ein zweistufiger Prozess, erklärt Novak. Ein Teil von CRISPR ist in der Ziel-DNA versteckt, während Cas9 den Schnitt macht. Mit Cas9 in jeder Zelle gezüchtete Vögel haben im Wesentlichen ein funktionelles Werkzeug zur Bearbeitung von Genen in ihrem Körper, was die Abgabe anderer wesentlicher Komponenten erheblich erleichtert.
"In den nächsten drei Jahren wird die Welt möglicherweise die erste Genetik der wandernden Taube sehen, die in lebenden, atmenden Vögeln wiedergeboren wird", sagt Novak.
Wenn alles wie geplant verläuft, werden wir in den nächsten zwanzig Jahren ein Wiederaufleben ausgestorbener Arten erleben. Dodo-Vögel und Wollmammuts werden ebenfalls wiederbelebt. Früher oder später wird das Aussterben der Vergangenheit angehören - zum Guten oder Schlechten.
Ilya Khel
