Nooan arkki purjehtii jäissä

Sukupuuttoon kuolleita eläimiä koetetaan elvyttää dna:lla, jota on varastoitu eläintarhojen pakastimiin. Laboratorioissa pyritään luomaan eläviä yksilöitä.

Sukupuuttoon kuolleita eläimiä koetetaan elvyttää dna:lla, jota on varastoitu eläintarhojen pakastimiin. Laboratorioissa pyritään luomaan eläviä yksilöitä.

DAI KUROKAWA/EPA/Ritzau Scanpix & Matthew Field & shutterstock

Pääsiäisen alla vuonna 2018 sarvikuono Sudan heitti henkensä. Se oli viimeinen urospuolinen zairenleveähuulisarvikuono, mutta jo ennen sen kuolemaa oli aloitettu pelastusoperaatio.

Sudanista otettiin näytteitä lähetettäväksi Etelä-Kaliforniassa sijaitsevaan San Diegon eläintarhaan, johon kuuluu niin sanottu frozen zoo -osasto mittavine pakastimineen.

San Diegon frozen zoo on vain yksi monista eläintieteellisistä pakastamoista, joissa säilytetään esimerkiksi uhanalaisten kilpikonnien ja pingviinien sukupuolisoluja, ihoa ja muita osia.

Kudospankit toimivat näin jäisenä Nooan arkkina, jonka avulla yritetään peruuttaa sukupuuttoja ja pelastaa häviämisvaarassa olevia lajeja.

Yritykset herättää lajeja uudelleen henkiin perustuu uusiin mahdollisuuksiin käsitellä soluja laboratoriossa.

Jos ne onnistuvat, samoilla menetelmillä voidaan ennen pitkää auttaa ihmiskuntaa pääsemään eroon nykyään parantumattomista taudeista.

Sudan, viimeinen urospuolinen zairenleveähuulisarvikuono, kuoli 2018. Sen dna:ta on pakastettu, ja tutkijat toivovat, että näytteiden avulla laji saadaan herätettyä henkiin.

© DAI KUROKAWA/EPA/Ritzau Scanpix

Luonto köyhtyy ennätysvauhtia

Tutkijat puhuvat nykymenosta kuudentena joukkosukupuuttona.

Eläin- ja kasvilajit vähenevät niin nopeaa tahtia, että kehitys vertautuu 66 miljoonan vuoden takaiseen ekokatastrofiin.

Liitukauden lopussa Maahan törmäsi asteroidi ja muinaismatelijat hävisivät. Nykyään luontoa köyhdyttävät ihmisen toiminta ja sen seuraukset saastuttamisesta salametsästykseen.

Joka ainoa päivä kuolee sukupuuttoon 5–55 eläintä ja kasvia, ja jos kehitys jatkuu samana, puolet lajeista menetetään vuoteen 2050 mennessä.

Tavallisimpia tapoja parantaa eläinten selviytymismahdollisuuksia ovat lajin rauhoitus ja luonnonsuojelualueiden perustaminen.

Monet uhanalaiset lajit, kuten jaavansarvikuono Indonesiassa, ovat kärsineet elinympäristön katoamisesta.

Lajien tulevaisuutta turvataan myös estämällä laitonta metsästystä ja metsänhakkuuta ja leikkaamalla saaste- ja hiilidioksidipäästöjä.

Joitakin kantoja ei voida pelastaa tavallisilla keinoilla.

Häviäjiin kuuluu esimerkiksi isosarvikuonon pohjoinen alalaji zairenleveähuulisarvikuono, jonka yksilöitä on jäljellä yksinkertaisesti liian vähän.

Sen tulevaisuuden ratkaisee frozen zoo -työ.

© Lotte Fredslund & Lasse Alexander Lund-Andersen

Dna-palapeli auttaa lajia säilymään

Earth BioGenome Project -nimisen hankkeen tutkijoiden on tarkoitus kartoittaa kaikkien lajien perimä.

Arvioiden mukaan maapallolla on 10–15 miljoonaa eläin- ja kasvilajia, mutta niistä on luokiteltu vain noin kymmenesosa.

Kuva kertoo, miten pitkällä työ on yksisoluisten eliöiden, sienten, ruskeiden levien, kasvien ja eläinten osalta.

Erilaisten eläinten perintötekijöiden selvittäminen parantaa mahdollisuuksia herättää eloon kuolleita ja pelastaa kuoleman kielissä olevia lajeja, sillä geneettinen vertailu helpottaa muun muassa sopivien keinoemojen löytämistä ja sisäsiittoisuuden aiheuttamien ongelmien ratkaisemista.

Esimerkiksi yhdysvaltalaisen Oaklandin yliopiston tutkijat ovat lukeneet kolmen uhanalaisen papukaijalajin perimän ja luovat tietojen pohjalta lintukantaa, joka ei kärsi liian pienestä perinnöllisestä muuntelusta.

Earth BioGenome Project tähtää kymmenessä vuodessa täydelliseen avoimeen dna-tietokantaan.

Sarvikuono syntyy petrimaljassa

San Diegon frozen zoo -osaston pakastimissa on tuhannen eläinlajin kudosnäytteitä.

Zairenleveähuulisarvikuonon ohella niitä on otettu muun muassa Yksinäisenä Yrjönä tunnetusta galápagoksenjättiläiskilpikonnakoiraasta, joka kuoli kesällä 2012. Tavoitteena on herättää sukupuuttoon kuolleita lajeja uudelleen eloon kylmän dna:n avulla.

Pakastetut eläinnäytteet ovat jo lunastaneet paikkansa. 1980-luvulla oli jäljellä enää vain 18 mustajalkahilleriä.

Lajille annettiin vielä yksi mahdollisuus vuonna 2008, kun yhdelle naaraalle tehtiin keinosiemennys vanhalla pakastetulla spermalla.

Nykyään luonnonvaraisia yksilöitä on jo noin 300.

Tänä päivänä frozen zoo -osastojen tutkijat voivat hedelmöittää munasoluja kohdun ulkopuolella. Naaraat saavat hormonia, joka kiihottaa munasarjoja tuottamaan ­munasoluja.

Kun munasolut kypsyvät, ne kerätään ohuen neulan avulla, sijoitetaan petrimaljaan ja sekoitetaan sulatettujen siittiöiden kanssa.

Hedelmöityksen jälkeen munasoluista kehittyvät alkiot siirretään keinoemon kohtuun jatkamaan kasvuaan.

Vaikka keinohedelmöitykseen voidaan käyttää pakastettuja siittiöitä, jokainen eläinlaji on uusi haaste, joka vaatii perimän tutkimista ja menetelmien sopeuttamista lisääntymisominaisuuksiin.

Biologit ovat jo kauan kamppailleet näiden tekijöiden kanssa zairenleveähuulisarvikuonon tapauksessa.

Melkein hävinnyt laji on ongelmallinen monessa mielessä. Ainoat jäljellä olevat naaraat ovat viimeisen uroksen lapsi ja lapsenlapsi, joten sisäsiittoisuus on vaikeasti ratkaistava asia.

Tänä vuonna hedelmöitettiin ensi kerran näiltä naarailta peräisin olevat munasolut vuonna 2006 kuolleen Sautin ja vuonna 2014 kuolleen Sunin pakastetuilla siittiöillä.

Elinvoimaisen kannan luomiseen ei ole kuitenkaan riittävästi siittiöitä eikä munasoluja, sillä tarpeellista perinnöllistä muuntelua on yksilöiden lähisukulaisuuden takia mahdoton varmistaa nykykeinoin.

Siksi kehitetään uusia kantasolumenetelmiä, jotta voidaan esimerkiksi muuttaa pakastettuja ihosoluja sukupuolisoluiksi.

Niitä varten on tarjolla näytteitä, jotka on otettu huomattavasti suuremmasta määrästä ­zairenleveähuulisarvikuonoja.

Jäljellä on vain kaksi naaraspuolista zairenleveähuulisarvikuonoa, mutta lajitovereiden spermaa ja kudoksia on pakastettu.

Ihosoluista yritetään tehdä sukupuolisoluja uusien yksilöiden lähtökohdaksi.

©

Virus palauttaa sulatetut ihosolut kantasoluiksi

Laboratoriossa ihosoluihin siirretään niin sanottu retrovirus. Se sisältää niiden kantasolujen geenejä, joita on munasolussa ja jotka voivat kehittyä kaikenlaisiksi elimistön soluiksi.

Virus korvaa ihosolun geenit omilla geeneillään, ja ihosolu muuntuu ns. useakykyiseksi kantasoluksi.

©

Munasarjan kudos muuttaa kantasolut munasoluiksi

Seos, joka sisältää mm. proteiineja ja hormoneja, saa kantasolut kehittymään primordiaalisiksi sukupuolisoluiksi.

Lisäämällä joukkoon sarvikuonon munasarjan kudosta käynnistetään meioosi, jossa sukupuolisolut jakautuvat. Tuloksena on munasoluja, jotka voidaan hedelmöittää.

©

Munasolu hedelmöityy, ja alkio kiinnittyy kohtuun

Munasolut hedelmöitetään joko sulatetulla spermalla tai siittiöillä, jotka on luotu keinotekoisesti kantasoluista.

Konekäsi vie valitut alkiot keinoemona toimivan naaraan kohtuun. Tehtävään sopii isosarvikuonon toisen ala­lajin, etelänleveähuulisarvikuonon, edustaja.

Hännistä syntyy hiirenpoikasia

Solujen uudelleenohjelmoinnissa on päästy hyviin tuloksiin.

Vuonna 2009 kiinalaisessa tutkimuksessa muunnettiin hiirien hännän ihosoluja useakykyisiksi kantasoluiksi, jotka pystyvät erilaistumaan kaikenlaisiksi kehon soluiksi.

Muuntaminen tapahtuu yleensä niin, että ihosoluihin siirretään niin sanottu retrovirus.

Se korvaa ihosolun geenit omien geeniensä kopioilla. Tämä nollaa ihosolut ja antaa niille kyvyn kehittyä muiksi solutyypeiksi.

Kiinalaistutkijat loivat kantasoluista alkion, joka kehittyi keinoemossa hiireksi. Kun Tiny-niminen yksilö syntyi, se oli historian ensimmäinen eläin, joka on saanut alkunsa useakykyisistä kantasoluista.

Tiny-hiiri on saanut alkunsa hiirenhännän soluista, jotka muunnettiin useakykyisiksi kantasoluiksi. Niistä kehittynyt alkio siirrettiin keinoemoon.

© Qi Zhou

Seuraavaksi on zairenleveähuulisarvikuonon vuoro. Tarkoituksena on muuttaa sen ihosoluja useakykyisiksi kantasoluiksi ja lisäämällä munasarjojen ja siittiöiden geenejä saada ne kehittymään sukupuoli­soluiksi.

Kun ne käyvät läpi kypsymisjakautumisen eli meioosin, niistä syntyy neljä sukupuolisolua, joiden kromosomiluku on ihmisellä pienentynyt 46:sta puoleen.

Kun siittiö hedelmöittää munasolun, kummankin 23 kromosomia yhdistyvät 46:ksi, joka on muiden kehon solujen kromosomiluku.

Tutkimus edistyy ripeästi, ja vuonna 2018 onnistuttiin luomaan oogonioita, jotka ovat munasolujen esivaiheita.

Isosarvikuonon alalajien perimä on kartoitettu.

Siksi tiedetään, että etelänleveähuulisarvikuono voi toimia pohjoisemman lähisukulaisensa keinoemona.

Kantasoluhoito diabetekseen

Frozen zoo -tutkimus voi hyödyttää ihmiskuntaa suoraan.

Solujen uudelleenohjelmointi avaa uusia näköaloja hoitoihin, jotka parantavat kudostuhoista johtuvia sairauksia.

Esimerkiksi diabetes puhkeaa, kun insuliinia tuottavat haimasolut kuolevat.

Jos useakykyiset kantasolut saadaan erilaistumaan soluiksi, jotka toimivat haiman beetasolujen tavoin, niitä voidaan siirtää diabeetikoille.

Siirron jälkeen elimistössä syntyy taas insuliinia, ja diabetes paranee.