Περιττώματα ζώων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διάσωση απειλούμενων ειδών

Η μετατροπή των περιττωμάτων των ζώων σε απογόνους ακούγεται σαν μαγικό τέχνασμα ενός φύλακα ζωολογικού κήπου, αλλά μπορεί να γίνει πραγματικότητα αν οι ερευνητές επιτύχουν σε ένα νέο σχέδιο που θα βοηθήσει στη διάσωση των ζώων που απειλούνται με εξαφάνιση.

Από τις λεοπαρδάλεις του χιονιού μέχρι τις θαλάσσιες χελώνες, τα ζώα σε όλο τον κόσμο απειλούνται, με ορισμένους επιστήμονες να χαρακτηρίζουν τη μαζική απώλεια της άγριας ζωής τις τελευταίες δεκαετίες ως «βιολογική εξόντωση».

Τώρα οι ερευνητές διερευνούν αν μπορούν να χρησιμοποιήσουν περιττώματα για να συλλάβουν -και να αξιοποιήσουν- τη γενετική ποικιλομορφία των ζώων, όπως αναφέρει ο Guardian.

Το σχέδιο που ονομάστηκε «ο ζωολογικός κήπος των περιττωμάτων» βασίζεται σε μια απλή υπόθεση: εκτός από το γεγονός ότι είναι πλούσια σε άπεπτη τροφή και βακτήρια, τα περιττώματα περιέχουν επίσης κύτταρα από το πλάσμα που τα εναπόθεσε, τα οποία αποβάλλονται από την επένδυση των εντέρων τους.

Το κρίσιμο είναι ότι η έρευνα έχει δείξει ότι ορισμένα από αυτά τα κύτταρα μέσα στα περιττώματα είναι ακόμα ζωντανά - τουλάχιστον όταν η εναπόθεση είναι πρόσφατη.

«Είναι σε πολύ, πολύ πρώιμο στάδιο», δήλωσε η καθηγήτρια Suzannah Williams του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, η οποία ηγείται της ομάδας. «Αλλά μέχρι στιγμής αισθάνομαι πολύ θετικά», πρόσθεσε, σημειώνοντας ότι έχουν απομονώσει ζωντανά κύτταρα από περιττώματα ποντικιών, αλλά και από ελέφαντα.

Η ελπίδα είναι ότι τα κύτταρα αυτά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να βοηθήσουν στην ενίσχυση της γενετικής ποικιλομορφίας εντός των πληθυσμών, αυξάνοντας έτσι τις πιθανότητες επιβίωσης των ειδών.

«Γενετική διάσωση»

Η προσέγγιση, γνωστή ως «γενετική διάσωση», μπορεί να λάβει διάφορες μορφές.

Καταρχάς, το DNA από τα κύτταρα θα μπορούσε να αναλυθεί για να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν τη γενετική ποικιλομορφία των διαφόρων πληθυσμών, ενημερώνοντας τις διάφορες προσπάθειες διατήρησης. Το εν λόγω DNA είναι υψηλότερης ποιότητας εάν εξάγεται από κύτταρα που είναι ζωντανά.

Αν όμως τα κύτταρα από τα περιττώματα μπορούν να καλλιεργηθούν και να αναπτυχθούν, αυτό εγείρει μια άλλη πιθανότητα: τη δημιουργία ολόκληρων ζώων με τη χρήση σύγχρονων τεχνολογιών υποβοηθούμενης αναπαραγωγής.

Αυτές περιλαμβάνουν την κλωνοποίηση - κατά την οποία ο πυρήνας ενός κυττάρου εισάγεται σε ένα ωάριο δότριας, εφαρμόζεται ηλεκτρικός παλμός και το προκύπτον έμβρυο εμφυτεύεται σε μια παρένθετη μητέρα για να παραχθεί ένα γενετικό «δίδυμο» του αρχικού ζώου.

Ίσως ακόμη πιο συναρπαστική είναι η δυνατότητα επαναπρογραμματισμού των κυττάρων έτσι ώστε να έχουν την ικανότητα να γίνουν οποιοσδήποτε τύπος κυττάρου.

Το σημαντικότερο είναι ότι η έρευνα σε ποντίκια έδειξε ότι τα κύτταρα αυτά μπορούν να μετατραπούν σε σπερματοζωάρια και ωάρια - πράγμα που σημαίνει ότι θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε τεχνικές τύπου εξωσωματικής γονιμοποίησης για την παραγωγή απογόνων.

«Αν χρησιμοποιήσετε ωάρια και σπερματοζωάρια, μπορείτε να αξιοποιήσετε τη σεξουαλική αναπαραγωγή και όλο τον ανασυνδυασμό που συμβαίνει κατά τη διάρκεια αυτών των γεγονότων, και μπορείτε πραγματικά να αρχίσετε να δημιουργείτε τη δυνατότητα προσαρμογής στο περιβαλλοντικό στρες», δήλωσε η Dr Ashlee Hutchinson, η οποία είχε την ιδέα του ζωολογικού κήπου και είναι υπεύθυνη προγράμματος της «Revive & Restore», μιας οργάνωσης διατήρησης με έδρα τις ΗΠΑ που χρηματοδοτεί το έργο.

Με απλά λόγια, με τη δημιουργία σεξουαλικών κυττάρων σε ένα εργαστήριο, είναι δυνατόν να αξιοποιηθεί η γενετική ποικιλομορφία ενός είδους χωρίς να χρειάζεται να συγκεντρωθούν μεμονωμένα ζώα - τα οποία μπορεί να βρίσκονται σε διαφορετικά μέρη του κόσμου ή να είναι με άλλο τρόπο απρόσιτα - ή να χρειαστεί να συλλεχθούν τα σπερματοζωάρια και τα ωάριά τους.

Τα αναπρογραμματισμένα κύτταρα θα μπορούσαν επίσης να επιτρέψουν στους επιστήμονες να χρησιμοποιήσουν τεχνικές γονιδιακής επεξεργασίας για να κατανοήσουν, για παράδειγμα, τα γονίδια που εμπλέκονται σε ασθένειες της άγριας ζωής ή σε περιβαλλοντικές προσαρμογές - πληροφορίες που θα μπορούσαν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για να δημιουργήσουν μεγαλύτερη ανθεκτικότητα σε ένα είδος, για παράδειγμα με τον έλεγχο των σεξουαλικών κυττάρων ή των εμβρύων για ορισμένα γονίδια, ή ακόμη και μέσω γονιδιακής επεξεργασίας.

Η γονιδιακή επεξεργασία διερευνάται ήδη από την εταιρεία «Revive and Restore» για να επαναφέρει το εξαφανισμένο περιστέρι Passenger και από την εταιρεία βιοεπιστημών Colossal σε μια προσπάθεια να αναβιώσει το μαλλιαρό μαμούθ.

Η κατάψυξη καλλιεργημένων κυττάρων σε υγρό άζωτο στους -196C σημαίνει ότι μπορούν να διατηρηθούν επ' αόριστον, επιτρέποντας στο DNA που περιέχουν να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές που δεν έχουν ακόμη καν φανταστεί.

Η βιοτράπεζα κυττάρων και ιστών ειδών που απειλούνται με εξαφάνιση, από σπερματοζωάρια και ωοθηκικούς ιστούς έως κύτταρα δέρματος, για γενετική διάσωση έχει ήδη υιοθετηθεί από φιλανθρωπικά ιδρύματα και οργανισμούς, από το «Nature's Safe» με έδρα το Ηνωμένο Βασίλειο έως τον «Frozen Zoo» του Σαν Ντιέγκο.

Αλλά αυτό συνήθως συνεπάγεται τη λήψη κυττάρων ή ιστών από το ίδιο το ζώο, είτε ζωντανό είτε αφού έχει πεθάνει.

Αντίθετα, η λήψη κυττάρων από περιττώματα είναι μη επεμβατική και δεν απαιτεί σύλληψη, αυξάνοντας τη δυνατότητα συλλογής τους ακόμη και από τα πιο άπιαστα πλάσματα - μια προσέγγιση που θα μπορούσε να επιτρέψει στους επιστήμονες να έχουν πρόσβαση σε μεγαλύτερη γενετική ποικιλομορφία μέσω της δειγματοληψίας άγριων πληθυσμών.

«Πρόκειται για το πώς μπορούμε, μαζικά, να συλλέξουμε ζωντανά κύτταρα σε όσο το δυνατόν περισσότερα είδη για να διατηρήσουμε την ποικιλομορφία που χάνουμε με τρομακτικό ρυθμό», δήλωσε η Dr. Rhiannon Bolton, ερευνήτρια του προγράμματος από τον ζωολογικό κήπο του Τσέστερ, ένα φιλανθρωπικό ίδρυμα που συνεργάζεται στο πρόγραμμα.

Η προσέγγιση έχει προκλήσεις

Όμως η προσέγγιση δεν είναι χωρίς προκλήσεις. Ο τεράστιος όγκος περιττωμάτων που πρέπει να επεξεργαστεί είναι σημαντικός, δήλωσε η Bolton.

Επιπλέον, τα περιττώματα περιέχουν περισσότερα από μόνο ζωικά κύτταρα και οργανικά απόβλητα.

«Πρόκειται για το πιο βακτηριοφόρο περιβάλλον από το οποίο θα μπορούσατε να συλλέξετε κύτταρα», δήλωσε η Williams. Η ομάδα εργάζεται ήδη σε μια λύση - χρησιμοποιώντας αραίωση για την απομάκρυνση των βακτηρίων.

«Στη συνέχεια καλλιεργούμε [τα ζωικά κύτταρα] σε αντιβιοτικά και αντιμυκητιασικά», δήλωσε η Williams.

Αλλά ακόμη και αν τα ζωντανά κύτταρα μπορούν να απομονωθούν από τα περιττώματα και να καλλιεργηθούν, υπάρχουν εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν προτού παραχθούν απόγονοι.

Μεταξύ αυτών είναι η έλλειψη κατανόησης της αναπαραγωγικής φυσιολογίας πολλών ζώων, πράγμα που σημαίνει ότι η εστίαση, τουλάχιστον αρχικά, είναι πιθανό να γίνει σε καλά μελετημένα είδη.

Ωστόσο, ενώ ο ζωολογικός κήπος περιττωμάτων βρίσκεται στα αρχικά του στάδια, η ομάδα έχει μορφή.

Η Williams ηγείται επίσης μιας προσπάθειας για τη διάσωση του βόρειου λευκού ρινόκερου, χρησιμοποιώντας εργαστηριακές μεθόδους για την παραγωγή μεγάλου αριθμού ωαρίων από ωοθηκικό ιστό ρινόκερου, ενώ, μεταξύ άλλων έργων, η «Revive and Restore» έχει συμμετάσχει στην επιτυχή κλωνοποίηση του μαυροπόδαρου κουνάβιου - ένα είδος που δύο φορές θεωρήθηκε ότι έχει εξαφανιστεί - από κύτταρα που είχαν καταψυχθεί πριν από δεκαετίες.

«Η πρόληψη είναι καλύτερη της θεραπείας»

Ορισμένοι συντηρητές, ωστόσο, υποστηρίζουν ότι η πρόληψη είναι καλύτερη από τη θεραπεία.

«Ο καλύτερος τρόπος για την προστασία των ειδών είναι να σταματήσουμε τη μείωσή τους σε σημείο που να απαιτούνται τέτοιες προσεγγίσεις όπως η κλωνοποίηση. Αν και αυτές οι νέες τεχνολογίες μπορεί να προσφέρουν κάποιες συναρπαστικές ευκαιρίες για τη διατήρηση, είναι απίθανο να προσφέρουν τη μεταμόρφωση που πρέπει να δούμε», δήλωσε ο Paul De Ornellas, επικεφαλής σύμβουλος για την επιστήμη της άγριας ζωής στο WWF UK.

«Η αντιμετώπιση των πρωταρχικών παραγόντων μείωσης της βιοποικιλότητας, όπως η απώλεια ενδιαιτημάτων και η υπερεκμετάλλευση, με παράλληλη υποστήριξη των προσπαθειών διατήρησης σε κλίμακα που επιτρέπουν την προστασία και την ανάκαμψη της φύσης, πρέπει να είναι η πρωταρχική μας εστίαση, αν θέλουμε να αντιμετωπίσουμε την κρίση της βιοποικιλότητας».

Ο Dr. David Jachowski, αναπληρωτής καθηγητής οικολογίας άγριας ζωής στο Πανεπιστήμιο Clemson και ειδικός στο μαυροπόδαρο κουνάβι, πρόσθεσε ότι ενώ η διατήρηση της γενετικής ποικιλότητας είναι σημαντική, δεν αρκεί από μόνη της.

«Η παραγωγή περισσότερων ζώων δεν σημαίνει απαραίτητα ότι έχεις απομακρύνει την απειλή στην άγρια φύση για την απελευθέρωση του ζώου και την επιβίωσή του», είπε.

Αλλά η ομάδα του ζωολογικού κήπου περιττωμάτων λέει ότι οι σύγχρονες και οι παραδοσιακές μέθοδοι μπορούν να λειτουργήσουν παράλληλα.

«Δεν λέω ότι πρέπει να σταματήσουμε να προστατεύουμε τα ενδιαιτήματα και να σταματήσουμε να κάνουμε προσπάθειες διατήρησης», δήλωσε η Bolton. «Απλώς πιστεύω ότι λόγω της δεινής κατάστασης στην οποία βρισκόμαστε, πρέπει να δοκιμάζουμε πολλαπλά διαφορετικά εργαλεία».