Upitno oživljavanje izumrlog vuka. Ogledni primjer za razvoj novih biotehnologija

Jesu li znanstvenici uistinu oživjeli izumrlu vrstu vuka ili tek stvorili hibrid koji joj nalikuje, piše Tamara Čačev. Odgovor je jednostavan, no svejedno se radi o impresivnom postignuću genetskog editiranja. Bez obzira na etička pitanja oživljavanja životinja za koje ne postoji niša u današnjem ekosustavu, tvrtka koja je iza pothvata zacijelo neće monetizirati mamute i vukove, već tehnologiju koju je razvila.

• Naslovna fotografija: Razlika u genima strašnog i sivog vuka. (Snimka zaslona Colossal Biosciences / YouTube)

• Dr. sc. Tamara Čačev viša je znanstvena suradnica u Zavodu za molekularnu medicinu Instituta Ruđer Bošković. Čačev je također članica Savjeta Ideje.hr

Ovca je klonirana, vuk je editiran, pa kloniran, biolozi kao da su ispali iz neke basne, ili u novije vrijeme s Netflixa. Znamo da umjetnost oponaša stvarnost, a ovih se dana biologija vraća u prošlost. Ali to nije doslovno, jer tehnološki je debelo zakoračila u 21. stoljeće, i nije uzalud da najveći tehnobogataši/vizionari našeg vremena, poput Billa Gatesa, Jensena Huanga i Marka Zuckerberga smatraju kako je molekularna biologija jedno od rijetkih područja koje se isplati studirati u budućnosti. Molekularna biologija se u prošlost vraća tematski, „uskrsava“ (prigodnog li termina) izumrle vrste. O temi de-ekstinkcije, odnosno ponovnog oživljavanja izumrlih vrsta već sam pisala, no ovih je dana medijski svijet preplavljen videima malih slatkih vučića Romula i Rema svojevrsnim reinkarnacijama prahistorijskog strašnog vuka (Aenocyon dirus) poznatijeg iz serije Game of Thrones.

Radi se o izumrloj vrsti koja je nastanjivala područje obaju Amerika prije 125 do 10 tisuća godina. Prvi primjerci fosila pronađeni su sredinom 19. stoljeća kada je ova vrsta ponovno izašla na svjetlo dana.  Veličinom je ovaj vuk odgovarao današnjoj vrsti sivog vuka (Canis lupus) ali je imao veće zubalo i jači zagriz. Do njihovog izumiranja došlo je, smatra se, tijekom kvartarnog izumiranja prije kojih 10 tisuća godina zbog klimatskih promjena te izumiranja njihovog plijena poput velikog ljenjivca, mastodonta te drevnih bizona i deva. Zanimljivo je kako je studija iz 2021. g. u kojoj je sekvencirana DNA porijeklom iz jezgre stanica uzetih iz fosilnih lubanja prahistorijskog vuka pokazala kako su on i sivi vuk na razini DNA visoko divergentne vrste koje su zadnjeg zajedničkog pretka imale prije 5.7 milijuna godina. Stoga se smatra kako je morfološka sličnost rezultat konvergentne evolucije tj. evolucije kojom nastaju slične karakteristike u različitim vrstama neovisno jedna od druge i njihove nasljedne osnove.

Romul i Rem su ponosno predstavljeni svijetu ovaj mjesec s nepoznate lokacije negdje u SAD-u. (Colossal Bioscience)

No vratimo se na šestomjesečnog Romula i Rema koji su ponosno predstavljeni svijetu ovaj mjesec s nepoznate lokacije negdje u SAD-u, te dvomjesečnu Khaleesi koja zasad još nije prikazana javnosti. Oni su nastali kao rezultat dugogodišnjih napora tvrtke Colossal Biosciences u oživljavanju izumrlih vrsta poput mamuta ili tasmanijskog tigra. Prije mjesec dana je  iz ove tvrtke predstavljen „čupavi vuneni“ miš čija je dlaka nalikovala onoj kakvu bi trebao imati mamut. Miš je uzet kao eksperimentalni model jer se o modificiranju njegovog genoma daleko više zna a i  iz očitih praktičnih razloga trajanja gestacije slonova o kojima sam pisala prošli puta. Naime za prve eksperimentalne rezultate, rođenje modificiranih slonića, trebalo bi čekati dvije godine. Znanstvenici Colossala su u ovom eksperimentu najprije identificirali gene koji kodiraju specifične karakteristike dlake mamuta te gen koji sudjeluje u lipidnom metabolizmu bitnom za toleranciju na hladnoću. Do te informacije su došli sekvenciranjem 121 genoma mamuta i azijskog slona te su u njima tražili ono po čemu se oni razlikuju. Zatim su metodom CRISPR koja služi za editiranje (prekrajanje) genoma, preuredili genom u matičnim stanicama miša (radilo se o genima FGF5, FAM83G, FZD6 i TGM3 te još nekoliko drugih) tako da eksprimira upravo karakteristike mamutske dlake od boje do „čupavosti“.

Lijevo je genetički modificirani miš kod kojeg je postignuto da dlaka nalikuje dlaci mamuta. (Colossal Bioscience)

U najnovijem uspjehu znanstvenici Colossala su najprije analizirali genom prahistorijskog vuka dobiven iz dva fosilna uzorka, zuba starog 13 tisuća godina iz države Ohio te kosti lubanje stare 72 tisuće godina iz Idaha. Zatim su taj genom usporedili s onim sivog vuka kako bi utvrdili genetičke razlike između ove dvije vrste. Potom je genom sivog vuka modificiran (editiran) tako da sadrži razlike koje daju morfologiju prahistorijskog vuka. Tako dobiveni embriji implantirani su u surogat majke, kujice domaćeg psa. Zanimljivo je da se radilo o svega 20 promjena u 14 gena na cjelokupni genom sivog vuka od 19 tisuća gena. Ovako napisano zvuči jednostavno, no do prije koju godinu bilo je gotovo nezamislivo. Čak i sada kada vladamo ovom tehnologijom, još uvijek su mogući nepredviđeni negativni učinci takve manipulacije. Primjerice, kako bi dobili svjetlo krzno prahistorijskog vuka, moralo se riješiti problem gluhoće i sljepoće s kojom je ovaj gen povezan kod sivog vuka. Stoga se išlo zaobilaznim putem, ugašeni su geni za crvenu i crnu boju krzna te je tako dobivena svjetla boja. Ove su promjene bile dovoljne da sivi vuk počne nalikovati prahistorijskom vuku bijelog krzna, snažnije građe, veće glave i čeljusti, mišićavijih nogu te specifičnog zavijanja za koje iz Colossala tvrde da se nije čulo proteklih 10 tisuća godina.

U tehničkom smislu za oživljavanje prahistorijskog vuka korištena je naprednija metodologija u odnosu na onu kojom je klonirana ovca Dolly i druge životinje nakon nje. U ovom slučaju korištene su stanice sivog vuka ali one dobivene iz krvi. Radi se o endotelnim progenitorskim stanicama (engl. EPC, endothelial progenitor cells) iz kojih se razvija endotel, tkivo koje obavija unutrašnjost krvnih žila. U daljnjem eksperimentu nije korištena DNA prahistorijskog vuka, već samo informacija o njenoj sekvenci na temelju koje su napravljene izmjene u jezgrinoj DNA sivog vuka. Zatim je iz jajne stanice sivog vuka uklonjena jezgra te u nju unesena druga, s ovako prepravljenom nuklearnom DNA. Iz toga su se dalje razvili embriji (njih 45) koji su implantirani u  mješanke koje su veličinom i građom mogle podnijeti trudnoću s tako velikim očekivanim mladuncima.

Zanimljivo je da prema tvrdnjama iz Colossala nije bilo pobačaja niti mrtvorođenih već su se u dvije majke „primila“ dva embrija koji su rođeni carskim rezom 1.10.2024. te nazvani Romulom i Remom. Zašto carskim, pa to je očito, nije se željelo riskirati da se nešto zakomplicira u  klasičnom porodu. Zatim su oba vučića predana na brigu jednoj od kujica koja je pokazivala bolje materinske instinkte. Nakon par tjedana pokazalo se da je i prebrižna te ih je stalno budila zbog hranjenja, stoga su vučiće počeli hraniti na bočicu. Nakon osam tjedana su u potpunosti odvojeni i zasada su zdravi i žive klasičnim vučjim životom na nepoznatoj lokaciji gdje Colossal ima svoju farmu. Nekoliko mjeseci kasnije ponovljen je isti postupak te je 30.1.2025. rođena Khaleesi. Korištenje endotelnih progenitorskih stanica jedan je od bitnih iskoraka ove metode jer se radi o manje invazivnom postupku dobivanja stanica direktno iz krvi. Zasad nije poznato hoće li se ove životinje dalje pariti i hoće li se pratiti i križati njihovo potomstvo, no vjerojatno, ukoliko budu zdrave i funkcionalne jedinke to možemo očekivati.

Radi se zapravo o modificiranom, hibridnom sivom vuku kod kojeg je malim izmjenama genoma postignuto da izgleda kao prahistorijski vuk

Iz svega navedenog jasno je kako se radi zapravo o modificiranom, hibridnom sivom vuku kod kojeg je malim izmjenama genoma postignuto da izgleda kao prahistorijski vuk, no velika većina genoma je i dalje ona sivog vuka. Stoga je upitno možemo li govoriti kako se uistinu radi o prahistorijskom vuku ili samo vuku koji na njega nalikuje, pogotovo imajući u vidu prije spomenutu činjenicu da su ove dvije vrste prilično divergentne te su se razišle prije nekoliko milijuna godina, što je vidljivo i u njihovim genomima. Ovdje dolazimo do problema definicije vrste, odnosno je li iste vrste nešto što morfološki izgleda isto a to je postignuto s modifikacijom svega nekolicine mjesta u genomu sivog vuka. Pogotovo u kontekstu činjenice da se njihovi genomi razlikuju u tisuću ostalih mjesta koja kodiraju neka druga svojstva prahistorijskog vuka a nisu unesena u ove hibride.

Iz Colossala nastoje umanjiti ovakvu argumentaciju, bacajući težište najviše na izgled. Jer uostalom, kako bismo i mogli znati nešto o složenim svojstvima poput ponašanja, načina lova i slično budući da su ova svojstva kodirana tisućama gena te uvelike ovise o okolišu u kojem je životinja obitavala. Možda bismo u nekoj budućnosti mogli saznati nešto o njihovom metabolizmu, primjerice o otpornosti na hladnoću kada je riječ o mamutu, no ovako na prvu, najviše impresionira vanjska sličnost među vrstama. Iako se u medijskim istupima iz tvrtke Colossal trude ukazati i na „divlje“ ponašanje ovih vučića od zavijanja do plašljivosti, postavlja se pitanje nije li to i uobičajeno vučje ponašanje, kako znamo da je to baš ono karakteristično za prahistorijskog a ne sivog vuka čiji genom uostalom i većinski imaju (više od 99%).

Prava vrijednost ovih iskoraka jest u tome što se svakim ovim eksperimentom pomiču granice u broju gena i kompleksnih genetičkih kombinacija koje je istovremeno moguće izvesti u nekom organizmu a za koje je evoluciji trebalo milijune godina da ih stvori. Tvrtka Colossal procijenjena je na 10 milijardi dolara, proizvod koji će monetizirati zasigurno nisu mamuti i vukovi već tehnologija koju su razvili.

Sada je sljedeći korak vidjeti kako se te djelomično modificirane životinje ponašaju u stvarnosti, jesu li u potpunosti zdrave ili tako djelomično modificirani genomi mogu u sebi kriti i neke nepovoljne učinke. Iz tvrtke Colossal su najavili da je sljedeći korak daljnji razvoj mamuta. Zasada se zna da je broj gena koji bi se trebao editirati 85 i smatraju kako bi do takvog embrija mogli doći krajem 2026.g., dok bi se prvi mali mamut mogao roditi 2028. godine.

Paralelno s ovom vijesti izašla je i ona manje medijski popraćena a to je da su znanstvenici iz Colossala uspjeli klonirati i nekoliko crvenih vukova, vrste koja je pred izumiranjem. Kada neka vrsta spadne na mali broj jedinki, dolazi do specifičnog evolucijskog problema koji se naziva genetičko usko grlo. U osnovi radi se o tome da je broj genetskih kombinacija i miješanja gena između malog broja jedinki u populaciji limitiran i ako cijelu vrstu želite obnoviti iz tako malog broja jedinki to otvara prostor za genetičke defekte i ne toliko genetski fit populaciju kakva je bila nekad. Stoga taj proces traje jako sporo i neprestano se mora bdjeti nad tako obnovljenim ugroženim vrstama.

Nije da takvog načina obnove nije bilo tijekom evolucije, uostalom, tako se i sekvenciranjem genoma vrsta i otkrio ovaj fenomen, no ako ga je moguće suvremenim metodama izbjeći, to bi bila još jedna od dodanih vrijednosti onoga što tvrtka Colossal radi. Upravo iz tog razloga znanstvenici Colossala su iz populacije vukova s obala Louisiane i Texasa, koji imaju miješanu genetiku kojota i crvenog vuka koja se u fenotipu ne iskazuje (otuda i ime za genetske varijante koje su otkrivene kod tih jedinki – red wolf ghost alleles) kreirali crvene vukove u kojima je na vidjelo izišla ta njihova pritajena genetika. Tako je nastao tzv. Ghost vuk u čiji genom su „povučene“ pritajene varijante genoma crvenog vuka. Tako dobiveni vuk ima u sebi genom crvenog vuka koji potiče od nekih drugih crvenih vukova u odnosu na one koje se identificiralo kao zaštićene jedinke. Na taj način dobivamo jedinke koje su genetički varijabilnije i sve skupa raste mogućnost diverzifikacije kod obnove ove vrste. Zapravo je iz jedinki s prikrivenim elementima crvenog vuka izvučen njegov genetski potencijal koji se može iskoristiti za obnovu matične vrste.

Ako se vratimo na primjer klonirane ovce Dolly od prije tridesetak godina (1996.), a koja je i sama prerano uginula uz zdravstvene poteškoće, i danas kloniranje životinja nije do kraja rutinska tehnologija te se klonovi i dalje suočavaju s različitim zdravstvenim problemima i preranim starenjem. Naravno, i drugi znanstvenici su na ovom području imali uspjeha, a uspjeh se trenutno mjeri u broju istovremenih modifikacija i kompleksnosti svojstva koje se na taj način može dobiti. No,  medijski su vučići i mišići jednostavno privlačniji, što priziva pomalo ljubomoru u komentarima onih koji nisu u ovome sudjelovali.

Ponekad slika malih vučića koji zavijaju navodnim prahistorijskim glasom vrijedi stotine ovakvih tekstova. (Colossal Bioscience)

Drugi se pak boje da bi se ovakav način stvaranja izumrlih vrsta mogao negativno odraziti na ekološke konzervacijske napore, jer ako se sve može ponovno uzgojiti u laboratoriju, onda možda više niti rigorozne mjere zaštite vrsta nemaju toliku težinu. Zlobnici opet nadodaju da bez ovako plemenitih proklamiranih ciljeva, ostaje samo činjenica da su u laboratoriju uzgojeni frankenštajnski miševi i vukovi zato jer se to eto danas može, stoga su u PR-ovskom smislu plemeniti ciljevi puno više na cijeni.

Osim u rijetkim situacijama kada izumrla vrsta nedostaje u ekosustavu, na što se pozivaju iz Colossala kao ideju vodilju za reintrodukciju tasmanijskog tigra, postavlja se također pitanje etičnosti rekreiranja prahistorijskih životinja koje u ovom svijetu apsolutno više nemaju svoje mjesto u ekosustavu te bi čak mogle predstavljati problem ukoliko se ponovno uvedu u prirodu. Dobro je da čovjek promišlja o tome kakav je utjecaj imao na svijet u kojem živi budući da su mnoge vrste nestale zahvaljujući našem djelovanju.  Stoga se i oživljavanje izumrlih vrsta čini plemenitim djelom, iako valja naglasiti kako je proces nastanka i nestanka vrsta u samoj srži evolucije a tome je čovjek tek u zadnje vrijeme doprinio.

S druge pak strane, oživjeti neku vrstu kako bi bila kućni ljubimac ili eksponat u zoološkom vrtu ne opravdava ove napore. No, prava vrijednost ovakvih pothvata jest u razvoju tehnologije i metoda koje bi mogle poslužiti za neke smislenije primjene u budućnosti, a svi znamo kako je ova vijest dobra marketinška prilika da se za ovakve tvrtke pronađu investitori koji će ih pogurati naprijed. Jer ponekad slika malih vučića koji zavijaju navodnim prahistorijskim glasom, vrijedi stotine ovakvih tekstova kojima se neki znanstvenik upire objasniti zašto je korisno ulagati u ovakve znanstvene iskorake.

• Literatura

https://www.science.org/content/article/mouse-mammoth-s-pelt-makes-superfuzzy-debut

https://colossal.com/

https://time.com/7274542/colossal-dire-wolf/

https://www.texasstandard.org/stories/woolly-mouse-mammoth-dna-extinct-new-mice/