استنساخ الماموث لحماية المناخ؟

يعد البحث عن بقايا الماموث جزءًا من مجالات عمل علم الوراثة القديمة، وهو علم جديد نسبيًا يعتمد على استخدام الجينومات القديمة لأغراض مختلفة - اكتشاف التسلسلات الجينية القديمة لاستخدامها في الاحتياجات الطبية أو غيرها، واستنساخ الحيوانات القديمة، والهندسة الوراثية ل تحسين الأنواع النباتية والحيوانية، وتأريخ سلف مشترك، وإيجاد درجة من القرابة الوراثية بين الأنواع المنقرضة والأنواع الموجودة على أساس مقارنة التسلسل الجيني، وتأريخ ظهور الأمراض الوراثية بين البشر الأوائل، وتأريخ سمات الأنواع المختلفة و أكثر

في منطقة التندرا السيبيرية، المنطقة المتجمدة في شمال سيبيريا، تجري تجربة علمية تسمى "حديقة البليستوسين" (الفترة من 2.5 مليون سنة مضت إلى الهولوسين، الفترة من 11,000 ألف سنة مضت إلى عصرنا هذا). يدرس علماء روس، بدعم من علماء أميركيين، إمكانيات استنساخ الماموث من بقايا المواد العضوية للماموث التي عثر عليها مجمدة تحت الجليد، في محاولة لإحياء الماموث الصوفي الذي عاش في المنطقة حتى قبل نحو 3,000 عام. ومن المفترض أن يعيش الماموث هناك بشكل أفضل بكثير من أقاربه، الأفيال عديمة الصوف. على افتراض أن الماموث، مثل أقاربه من الأفيال، يحب قطع الأشجار، فإن عشرات الآلاف من الماموث الصوفي يمكن أن تغير المشهد في التندرا والتايغا السيبيرية (منطقة الغابات جنوب التندرا). حدثت العملية المعاكسة في حديقة يلوستون منذ بضع سنوات، عندما دخلت الذئاب إلى الحديقة قادت الأيائل إلى غابة الغابة. فنمت الأشجار على ضفاف النهر، وتوقفت جذورها عن انجراف الأرض إلى النهر، ونتيجة لذلك تعمق النهر، وعادت إليه الكثير من الأسماك والطيور والحيوانات البرية، وتغير وجه متنزه يلوستون من البداية إلى النهاية.

أفضل جثث الماموث الصوفي المحفوظة التي تم اكتشافها حتى الآن،  تم اكتشافها في عامي 2007 و 2010. بالفعل في عام 2008 فك شفرتها 3 مليارات زوج قاعدي من الحمض النووي للماموث - حوالي ثلثي الجينوم بأكمله. في عام 2015 فك التشفير الجينوم الجزئي لاثنين من الماموث. عاش أحدهما قبل عصرنا بحوالي 4,300 عام والآخر قبل عصرنا بحوالي 44,000 عام. وفي عام 2019، عثر علماء يابانيون وروس على خلايا حية في جثة ماموث صغير عاش قبل حوالي 28,000 ألف سنة، ونجح لزرع جزء من الجينوم الخاص بها في خلايا الفأر، في محاولة لاستخدام نواة خلية الفأر كبيئة داعمة لتضاعف الحمض النووي. توقف التكاثر بسبب الحالة السيئة للحمض النووي بعد 28,000 سنة، التي تعرض فيها لهجمات بكتيرية والأشعة فوق البنفسجية: من تسلسل الحمض النووي بقايا جزء فقط من 4.7 مليار زوج أساسي في الحمض النووي للماموث (الحمض النووي للماموث وأقاربه الأحياء، الفيلة، أطول بحوالي 1.5 مرة من الحمض النووي البشري، الذي يتضمن حوالي 3 مليارات زوج أساسي).

البحث عن بقايا الماموث هو جزء من مجالات عمل علم الحفريات القديمة، علم جديد نسبيًا، يعتمد على استخدام الجينومات القديمة لأغراض مختلفة - اكتشاف التسلسلات الجينية القديمة لاستخدامها في الاحتياجات الطبية أو غيرها، واستنساخ الحيوانات القديمة، والهندسة الوراثية لتحسين الأنواع النباتية والحيوانية، وتاريخ سلف مشترك، وإيجاد درجة القرابة الوراثية بين نوع منقرض إلى نوع موجود بناءً على مقارنة التسلسل الجيني (على سبيل المثال مقارنة الإنسان العاقل بالإنسان البدائي)، وتاريخ ظهور الأمراض الوراثية بين الإنسان البدائي، وتأريخ سمات مختلفة. الأنواع (على سبيل المثال الاكتشاف أن النياندرتال لم يهضم اللاكتوز) وأكثر من ذلك.

إذا تم العثور على دم في إحدى جثث الماموث المحفوظة في الجليد الشاهد، فسيكون ذلك "الكأس المقدسة" في مجال الاستنساخ، لأنه حتى الآن أسسوا أنفسهم محاولات استنساخ الحمض النووي جزئية للغاية. ومع ذلك، حتى لو تم العثور على مثل هذه النتيجة، فمن المحتمل أن يكون الحمض النووي قد تم تدميره بشكل كبير بالفعل بسبب الإشعاع الكوني وكذلك بسبب توقف عمل إنزيمات الإصلاح كما يحدث بشكل طبيعي بعد الموت.

وقارن الباحثون الجينوم الجزئي للماموث مع جينومات أقرب الأنواع الحية إليه، الفيل الأفريقي والفيل الآسيوي، اللذين عاش سلفهما المشترك قبل حوالي سبعة ملايين سنة. وبالمقارنة، فإن الفرق بين جينومات هذه الأنواع لا يتجاوز نصف الفرق بيننا وبين أقرب أقربائنا، الشمبانزي. على أساس المقارنة يعتقد وقد توصل الباحثون إلى حدوث تغيير قدره 400,000 زوج أساسي سوف يكون كافيا لإنشاء كائن كيميرا، وهو نوع من المخلوقات الهجينة، والذي سيتم منحه ميزات تسمح له بالبقاء على قيد الحياة بشكل أفضل في الدائرة القطبية الشمالية والتندرا السيبيرية.

النية المعلنة ليست إنشاء "حديقة العصر الجليدي" (على وزن "الحديقة الجوراسية")، من بين أمور أخرى في ضوء المشكلة الأخلاقية المرتبطة بإعادة الأنواع المنقرضة إلى الحياة في عالم لم يعد متكيفًا معها، ولكن لخلق تقنيات من شأنها أن تساعد في منع انقراض الأنواع المعرضة للخطر. ومع ذلك، كما نعلم من محاولات الاستنساخ في السنوات الأخيرة، فإن مجرد وجود التكنولوجيا قد يدفع العلماء إلى استخدامها على الرغم من المخاوف والقيود الأخلاقية.

وما أهمية قطع الأشجار في سيبيريا، سواء بواسطة الماموث أو بوسائل أخرى؟ ويشير سيناريو الاحتباس الحراري إلى أن ذوبان الأنهار الجليدية سيرفع مستوى سطح البحر، ويقلل عودة أشعة الشمس من الأنهار الجليدية إلى الفضاء (لأنها ذابت وأصبحت أصغر حجما)، وبالتالي يزيد الاحتباس الحراري وتأثير الاحتباس الحراري، في عملية دائرية. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي ذوبان الجليد إلى إطلاق غاز الميثان المحتجز في الجليد. إن تأثير غاز الميثان على ظاهرة الاحتباس الحراري أكبر بعشر مرات من تأثير ثاني أكسيد الكربون.

في المناطق الاستوائية، يؤدي قطع الأشجار إلى تقليل امتصاص الغابات المطيرة لثاني أكسيد الكربون، وبالتالي يساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري. ومن ناحية أخرى، فإن السيناريو المتوقع في الدائرة القطبية الشمالية هو عكس ذلك: قطع الأشجار سيؤدي إلى نمو العشب، وهو ما سيعكس أشعة الشمس من الغلاف الجوي بشكل أفضل من الغطاء النباتي للغابات. إذا كان في التندرا السيبيرية عشب بدلاً من الأشجار، فسيتم إرجاع أشعة الشمس بشكل أفضل وبالتالي سيتم تقليل ظاهرة الاحتباس الحراري. هناك سيناريو بديل يرى أن تعريض التربة عن طريق أكل العشب سوف يبردها عن طريق تنظيف سطح التربة والسماح للرياح بالمرور بسهولة أكبر. وبهذه الطريقة سيتم الحفاظ على درجة حرارة السطح المنخفضة وسينخفض ​​ذوبان الأنهار الجليدية. ويشير تفسير آخر إلى أن طبقة من العشب المداس والثلوج المضغوطة بخطوات الحيوانات الكبيرة ستزيد من العزل وتعمق طبقة الجليد (المتجمدة، والتربة الصقيعية، التي يتراوح سمكها من بضعة أمتار إلى كيلومتر ونصف، اعتمادا على المنطقة)، وبالتالي سيتم إبعاد خطر انبعاث غاز الميثان. مهما كان السيناريو الصحيح سيكون - هذا هو المكان الذي يأتي فيه الماموث. ومن المفترض أن يكون دورهم هو قطع الأشجار والتهام شتلاتها.

وفي الغابات المطيرة، لن ينجح مثل هذا الحل: فقطع الأشجار لن يؤدي إلى نمو العشب، بل إلى النباتات الاستوائية. ولن يؤدي تأثير عزل التربة إلى عودة حرارة الشمس إلى الفضاء، كما هو الحال بفضل الأنهار الجليدية السيبيرية.

وتتمثل الخطة في إنشاء العشرات من المتنزهات الكبيرة في شمال سيبيريا وتنفيذ محاولة إعادة الماموث إلى الحياة. ولا يقدم المصنع إجابة على الأسئلة الأخلاقية: هل ينبغي لنا أن نعيد إلى الحياة نوعا منقرضا، عندما يكون ذلك معقولا، من تجربة النعجة دوللي وغيرها من الحيوانات المستنسخة، بحيث يكون متوسط ​​العمر المتوقع للفرد قصيرا ونوعية نتاجه؟ الحياة سوف تكون فقيرة؟

بالإضافة إلى ذلك، من المحتمل أن يتم تخليق فرد ماموث عن طريق الحضانة بين حامل لنوع آخر، ربما فيل، ومن المحتمل أنه لهذا الغرض سيكون من الضروري زرع أجزاء من جينوم الماموث في خلية فيل. نواة. هل سيكون الطفل ماموثاً؟ على الاغلب لا. يحتوي جينومنا على نسبة أو اثنتين من جينوم إنسان نياندرتال، وما زلنا لا ندعي أننا إنسان نياندرتال أو أننا قمنا بإحيائهم.

لقد انقرضت العديد من الأنواع المنقرضة ليس فقط بسبب النشاط البشري ولكن بسبب الظروف البيئية المتغيرة. ومن الممكن أنه حتى لو قمنا بإعادة نوع منقرض إلى الحياة، فإنه سينقرض مرة أخرى بسبب عدم ملاءمته للبيئة، كما حدث لأكثر من 99% من الأنواع التي عاشت على الإطلاق. تكون فرص انقراض الأنواع التي تم إحياؤها أكبر بسبب قلة التنوع الجيني. سوف تشمل استعادة الحياة تفاصيل قليلة فقط، وبالتالي فإن مجموعة متنوعة من عمليات الاقتران التي من شأنها أن تخلق المزيد من الاختلافات الجينية لن تكون ممكنة - وهو شرط أساسي للتكيف مع البيئات الجديدة والمتغيرة باستمرار.

مشكلة أخرى هي أن الموائل القديمة للماموث قد شهدت تغيرات كبيرة في عشرات الآلاف من السنين الماضية. تحولت العديد من الأراضي العشبية في سيبيريا إلى غابات صنوبرية. إذا عاد الماموث إلى بيئته السابقة، فلن تعد هذه البيئة بيئته الطبيعية. الفكرة الكاملة للتجربة هي أن الماموث نفسه سيجعل البيئة طبيعية له مرة أخرى، عن طريق أكل الأشجار الصغيرة وقطع الأشجار القديمة، كما يفعل أبناء عمومتهم من الأفيال. السؤال هو - ألم نتأخر؟ هل تغيرت البيئة خلال آلاف السنين الأخيرة إلى حد أن الماموث المستنسخ لم يعد قادراً على إعادة العجلة إلى الوراء؟

وفي الوقت نفسه، طالما أن الماموث المستنسخ هو مجرد نتاج نظري وغير موجود في الواقع، فإن هذه المناقشة نظرية أيضًا. ومع ذلك، فإن مثل هذه المناقشة تجري بشغف في الأوساط العلمية. نوع من التحضير لليوم الكبير، حرفيًا، ولا يزال البحث عن الكأس المقدسة للعشائر مستمرًا - نسيج ماموث متجمد محفوظ في ثلوج التندرا السيبيرية جيدًا بما يكفي ليتمكن من الاستنساخ منه مئات الآلاف من الماموث نرجو أن يرعدوا عبر التندرا، ويغيروا البيئة، ويستمروا في الحفاظ على الجليد الشاهد مثبتًا بشكل آمن في مكانه.

مصادر إضافية:

- روس أندرسن، "Pleistocene Park"، في أفضل كتابة أمريكية للعلوم والطبيعة، 2018. تحرير: سام كين.

تم نشر هذا المقال في مجلة أتلانتيك عام 2018. أندرسن هو المحرر العلمي للمجلة ونائب رئيس التحرير السابق لمجلة Aeon والمحرر العلمي لمجلة Los Angeles Review of Books.

سام كين وهو كاتب علمي مشهور، قام بتأليف أربعة كتب في مختلف مجالات العلوم، بعضها من أكثر الكتب مبيعًا. وقد كتب لصحيفة نيويورك تايمز ونيوساينتست، من بين آخرين. تم ترشيح أحد كتبه بالنسبة للجائزة أ. او. ويلسون للكتابة العلمية .

– رايلي بلاك، هل يمكننا إعادة الماموث من الانقراض؟ ربما لا – هذا هو السبب، مجلة Discover، 9 مارس 2020

حول فك رموز التسلسل الجيني الجزئي للماموث في عام 2015:

بالكوبولو، إي. وآخرون، "الجينومات الكاملة تكشف عن علامات الانخفاض الديموغرافي والوراثي في ​​الماموث الصوفي"، علم الأحياء الحالي، 23 أبريل 2015

دوى: https://doi.org/10.1016/j.cub.2015.04.007

حول فرص استنساخ الماموث:

Loi P., Saragusty J., Ptak G. (2014) "استنساخ الماموث: مهمة معقدة أم مجرد حلم؟" في: هولت دبليو، براون جيه، كوميزولي بي. (محررون) علوم الإنجاب في الحفاظ على الحيوان. التقدم في الطب التجريبي والبيولوجيا، المجلد 753. سبرينغر، نيويورك، نيويورك. https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-1-4939-0820-2_19

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• يتشارك إنسان النياندرتال والماموث في الحمل الجيني للتكيف مع الظروف الباردة
• كان للماموث المشعر فراء فاتح وداكن اعتمادًا على تأثير الجين الموجود أيضًا في البشر
• تمكن العلماء من فك رموز الحمض النووي للماموث لأول مرة: قريب من الأفيال الآسيوية