Wissenschaftler haben Pläne enthüllt, die ausgestorbene Ratte der Weihnachtsinsel 119 Jahre nach ihrer Ausrottung zurückzubringen.
In einer neuen Veröffentlichung skizziert ein internationales Wissenschaftlerteam, wie der Einsatz von CRISPR – einer Genbearbeitungstechnik, die kleine DNA-Abschnitte „ausschneiden und einfügen“ kann, wodurch fehlerhafte Gene gelöscht oder repariert werden – zum „Aussterben“ der Ratte führen könnte.
Wissenschaftler würden CRISPR verwenden, um die DNA einer lebenden Rattenart so zu bearbeiten, dass sie mit der der Weihnachtsinsel-Ratte übereinstimmt, obwohl die neue Kreation im Vergleich zur ursprünglichen Art einige Unterschiede aufweisen könnte.
Rattus macleari, allgemein bekannt als die Weihnachtsinsel-Ratte oder Maclear-Ratte, war eine große Ratte, die auf der Weihnachtsinsel im Indischen Ozean endemisch war.
Aber es wurde irgendwann zwischen 1898 und 1908, möglicherweise 1903, wahrscheinlich aufgrund dessen, zum Aussterben gebracht auf europäischen Schiffen eingeschleppte Krankheiten.
Künstlerische Darstellung der Weihnachtsinselratte (Rattus macleari), die zwischen 1898 und 1908 vom Aussterben bedroht war
Rattus macleari, allgemein bekannt als Weihnachtsinsel-Ratte und Maclear-Ratte, war eine große Ratte, die auf der Weihnachtsinsel im Indischen Ozean endemisch war
Die neue Studie wurde von dem Evolutionsgenetiker Dr. Tom Gilbert von der Universität Kopenhagen geleitet, der Experimente plant, um die Weihnachtsinsel-Ratte in naher Zukunft „auszurotten“.
Er sagte jedoch gegenüber MailOnline, dass das Problem, die Weihnachtsinsel-Ratte von den Toten zurückzubringen, alles andere als einfach sei.
“Theoretisch stehen jetzt die Werkzeuge zur Verfügung, mit denen die Menschen Dinge zurückbringen könnten … Labore versuchen beispielsweise, Gen-Editing zu verwenden, um Elefantengenome zu verändern, um mammutspezifische Mutationen hinzuzufügen”, sagte Dr. Gilbert.
„Wenn Sie versuchen würden, Genom-Editierung zu verwenden, um das Genom einer lebenden Art in das Genom einer ausgestorbenen Art zu ändern, könnten Sie nur einige der Änderungen vornehmen, nicht alle, also würden Sie am Ende irgendeine Art von Änderung haben von hybrid.
„Und das wirft die Frage auf: Was ist das Endziel? Wenn du einen Hybrid willst, dann tu es. Wenn Sie die reine verlorene Form wollten, werden Sie enttäuscht sein.’
Seit sie in den 1990er Jahren zu einem populären Konzept geworden sind, haben sich die Ausrottungsbemühungen auf großartige Tiere mit mythischer Statur konzentriert.
Beispiele sind die Dinosaurier (die vor 65 Millionen Jahren ausstarben), Mammuts (vor 4.000 Jahren) und der Dodo (ausgestorben bis 1681).
Theoretisch könnten Experten, sobald die DNA so gut wie möglich sequenziert und das Genom mit dem Genom einer ähnlichen lebenden Art abgeglichen wurde, die Teile der Genome identifizieren, die nicht übereinstimmen, und sie mit CRISPR bearbeiten.
Künstlerische Darstellung von Rattus nativitatis, das vermutlich durch eine Infektionskrankheit ausgerottet wurde
Bei der Sequenzierung des Genoms einer ausgestorbenen Art stehen Wissenschaftler vor der Herausforderung, mit degradierter DNA zu arbeiten, die nicht alle genetischen Informationen liefert, die zur Rekonstruktion eines vollständigen Genoms des ausgestorbenen Tieres erforderlich sind.
Glücklicherweise konnten Dr. Gilbert und sein Team bei der Weihnachtsinsel-Ratte fast das gesamte Genom des Nagetiers – seinen vollständigen Satz an genetischen Informationen – erhalten.
Die Weihnachtsinsel-Ratte gehörte zur Gattung Rattus, zu der auch heutige Arten gehören, darunter die norwegische Wanderratte (Rattus norvegicus).
Da sich die Weihnachtsinselratte erst vor relativ kurzer Zeit von anderen Rattus-Arten abgespalten hat, teilt sie etwa 95 Prozent ihres Genoms mit dem Nordbraunen.
“Es war ein ziemlich schönes Testmodell”, sagte Dr. Gilbert. “Das ist der perfekte Fall, denn wenn man das Genom sequenziert, muss man es mit einer wirklich guten modernen Referenz vergleichen.”
Für die Studie extrahierten und sequenzierten die Forscher alte DNA aus zwei trocken konservierten Hautproben der Weihnachtsinsel-Ratte, die ursprünglich zwischen 1900 und 1902 gesammelt und als Teil der Sammlungen des Oxford University Museum of Natural History aufbewahrt wurden.
Nachdem das Team das Genom der Weihnachtsinsel-Ratte sequenziert und es den Referenzgenomen verschiedener Rattus-Arten zugeordnet hatte, fehlten einige Schlüsselgene, fanden sie heraus.
“Unsere Analysen zeigen, dass selbst wenn die extrem hochwertige norwegische braune Ratte als Referenz verwendet wird, fast 5 Prozent der Genomsequenz nicht wiederherstellbar sind, wobei 1.661 Gene mit einer Vollständigkeit von weniger als 90 Prozent wiederhergestellt wurden und 26 vollständig fehlen.” Sie sagen.
Abgebildet ist die norwegische Wanderratte (Rattus norvegicus) – eine weit verbreitete Rattenart und die vorherrschende Ratte in Europa und weiten Teilen Nordamerikas
Die fehlenden Gene standen im Zusammenhang mit dem Geruchssinn, was bedeutet, dass eine auferstandene Weihnachtsinsel-Ratte wahrscheinlich nicht in der Lage sein würde, Gerüche so zu verarbeiten, wie sie es ursprünglich getan hätte.
Nach dem Stand der Technik ist es also möglicherweise unmöglich, jemals die vollständige Sequenz der ausgestorbenen Ratte wiederherzustellen, da „es immer eine Art Hybrid geben wird“, so Dr. Gilbert.
“Es ist sehr, sehr klar, dass wir niemals in der Lage sein werden, alle Informationen zu erhalten, um eine perfekt wiederhergestellte Form einer ausgestorbenen Art zu schaffen”, sagte er.
Einer rekonstruierten Weihnachtsinsel-Ratte könnten Eigenschaften fehlen, die für das Überleben in ihrer natürlichen Umgebung wahrscheinlich entscheidend sind, sagt das Team.
Umgekehrt könnte es möglicherweise die Immungene der norwegischen Wanderratte erhalten, was ihm einige potenzielle Vorteile bringen könnte.
Forscher glauben dies, weil eine Hypothese, wie die Weihnachtsinsel-Ratte zum Aussterben gebracht wurde, darin besteht, dass eine Infektionskrankheit von norwegischen braunen Ratten auf die Insel eingeschleppt wurde.
Wenn dies der Fall war, war der Erreger dieser Krankheit für die Weihnachtsinselratte tödlich, nicht jedoch für die Wanderratte.
In naher Zukunft plant Dr. Gilbert, die eigentliche Genbearbeitung an Ratten durchzuführen, möchte aber mit noch lebenden Arten beginnen.
Er beabsichtigt, zunächst CRISPR-Bearbeitungen an einem Genom der schwarzen Ratte vorzunehmen, um es in eine norwegische braune Ratte umzuwandeln, bevor er versucht, die Weihnachtsinsel-Ratte wiederzubeleben.
Wollige Mammuts waren mit dickem braunem Haar bedeckt, um sie bei ihren eisigen Bedingungen warm zu halten, die oft auf bis zu -50 ° C abfielen.
Obwohl eine Nachbildung niemals perfekt sein wird, ist der Schlüssel, dass Wissenschaftler in der Lage sind, die DNA zu bearbeiten, die das ausgestorbene Tier funktionell anders macht als das lebende.
Dr. Gilbert sagte, um beispielsweise ein ökologisch funktionsfähiges Mammut herzustellen, könnte es ausreichen, die Elefanten-DNA so zu bearbeiten, dass das Tier behaart und in der Kälte leben kann.
“Wenn Sie einen seltsamen Fuzzy-Elefanten dazu bringen, in einem Zoo zu leben, spielt es wahrscheinlich keine Rolle, ob ihm einige Verhaltensgene fehlen”, sagte er. “Aber das wirft eine ganze Menge ethischer Fragen auf.”
Obwohl er sich auf seine zukünftige Forschung freut, gibt ihm der ganze Prozess manchmal Zweifel.
“Ich denke, es ist eine faszinierende Idee in der Technologie, aber man muss sich fragen, ob das die beste Verwendung von Geld ist, anstatt die Dinge am Leben zu erhalten, die noch hier sind”, sagte er.
Die Studie ist in der Fachzeitschrift Current Biology erschienen.
WAS IST CRISPR-CAS9?
Crispr-Cas9 ist ein Werkzeug zur präzisen Bearbeitung von DNA, das in Bakterien entdeckt wurde.
Das Akronym steht für „Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats“.
Die Technik beinhaltet ein DNA-schneidendes Enzym und eine kleine Markierung, die dem Enzym mitteilt, wo es schneiden soll.
Die CRISPR/Cas9-Technik verwendet Tags, die den Ort der Mutation identifizieren, und ein Enzym, das als winzige Schere fungiert, um DNA an einer genauen Stelle zu schneiden, wodurch kleine Teile eines Gens entfernt werden können
Durch die Bearbeitung dieses Tags können Wissenschaftler das Enzym auf bestimmte DNA-Regionen ausrichten und präzise Schnitte vornehmen, wo immer sie möchten.
Es wurde verwendet, um Gene „zum Schweigen zu bringen“ – sie effektiv auszuschalten.
Wenn die Zellmaschinerie den DNA-Bruch repariert, entfernt sie einen kleinen DNA-Schnipsel.
Auf diese Weise können Forscher bestimmte Gene im Erbgut gezielt ausschalten.
Der Ansatz wurde zuvor verwendet, um das HBB-Gen zu editieren, das für eine Erkrankung namens β-Thalassämie verantwortlich ist.