Wissenschaftler der Harvard University haben das erste fast vollständige Genom des kleinen Buschmoas zusammengestellt, eines flugunfähigen Vogels, der kurz nach der Besiedlung Neuseelands durch Polynesier im späten 13. Die Errungenschaft bringt das Feld der ausgestorbenen Genome näher an das Ziel der „De-Extinction“ – verschwundene Spezies wieder zum Leben zu erwecken, indem das Genom in das Ei einer lebenden Spezies geschoben wird, „Jurassic Park“-ähnlich.
„Die Wahrscheinlichkeit des Aussterbens steigt mit jeder Verbesserung in der Analyse alter DNA“, sagt Stewart Brand, Mitbegründer der gemeinnützigen Naturschutzorganisation Revive and Restore, die verschwundene Arten wie die Passagiertaube und das Wollhaarmammut wiederbeleben will, deren Genome bereits größtenteils zusammengesetzt wurden.
Für den Moa, dessen DNA aus dem Zehenknochen eines Museumsexemplars rekonstruiert wurde, könnte das ein wenig mehr genetische Bastelei und eine Menge Ei erfordern: Die sechs Zentimeter langen, ein Pfund schweren Eier, die Emus legen, könnten genau das Richtige sein.
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Die Arbeit über den kleinen Buschmoa muss noch in einem Journal veröffentlicht werden (die Forscher haben eine nicht begutachtete Arbeit auf einer öffentlichen Seite veröffentlicht), aber Kollegen in der kleinen Welt der ausgestorbenen Genome sangen ein Loblied darauf. Morten Erik Allentoft vom Naturhistorischen Museum Dänemarks, ein Experte für Moa-DNA und andere ausgestorbene Genome, nannte es „einen bedeutenden Schritt nach vorn“. Beth Shapiro von der University of California, Santa Cruz, die 2017 eine Studie leitete, die das Genom der Passagiertaube rekonstruierte, nannte es „super cool“, weil es „uns ein ausgestorbenes Genom auf einem evolutionären Zweig gibt, wo wir vorher keines hatten.“
Dass der Zusammenbau eines ausgestorbenen Genoms wie wissenschaftlicher Samisdat verbreitet wird, ist auf diesem Gebiet nicht ungewöhnlich. Zeitschriften verlangen von Papieren mehr als „hier ist es“, sagte Ben Novak, ein Co-Autor der Passagiertaubenstudie. „Die Zahl, die tatsächlich gemacht wurde, ist möglicherweise das Vierfache“ der vier oder fünf ausgestorbenen Genome, über die offiziell berichtet wurde, „aber die Ergebnisse sitzen einfach in den Labors der Leute.“
Zu den fast vollständigen ausgestorbenen Genomen gehören neben dem Wollmammut und der Passagiertaube auch zwei menschliche Verwandte, Neandertaler und Denisovaner. Das zebraähnliche Quagga war die erste ausgestorbene Spezies, deren DNA sequenziert wurde, damals in der genomischen Steinzeit von 1984, aber sie entspricht nicht den modernen Standards.
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Wissenschaftler stehen auch kurz davor, die Genome des Dodos zu rekonstruieren, des flugunfähigen Vogels, der in den späten 1600er Jahren auf Mauritius, seiner einzigen Heimat, ausstarb; und des großen Auk, der im Nordatlantik lebte, bevor er Mitte des 19. Jahrhunderts ausstarb. Jahrhunderts ausstarb. Letzten Monat enthüllten Forscher in Australien das Genom des Tasmanischen Tigers, dessen letztes Exemplar 1936 in Gefangenschaft starb.
In jedem Fall waren die Schritte ähnlich. Die Wissenschaftler sammeln Gewebeproben von Museumsexemplaren: das Museum Victoria im australischen Melbourne hatte zum Beispiel große tasmanische Tiger, das Royal Ontario Museum in Toronto einen schönen Zehenknochen des kleinen Buschmoas. Dann extrahieren sie die DNA. Die ist fast immer so stark fragmentiert wie ein zerbrochener Weinkelch, denn „der Zerfall der DNA beginnt innerhalb weniger Tage nach dem Tod“, sagt Shapiro von der UCSC.
Glücklicherweise ist das kein Problem. Die heutigen Hochdurchsatz-Genom-Sequenzierer arbeiten am besten mit DNA, die mehrere hundert Nukleotide lang ist – die ikonischen A’s, T’s, C’s und G’s, aus denen die DNA besteht.
Der knifflige Teil ist herauszufinden, wo die Stücke auf dem Genom hingehören: auf welche Chromosomen und in welcher Reihenfolge. Um das zu erreichen, nahmen Alison Cloutier von der Harvard University und der Rest des Teams des kleinen Buschmoas (das es ablehnte, vor der offiziellen Veröffentlichung über die Arbeit zu sprechen) ihre 900 Millionen Nukleotide, die über Millionen von DNA-Stücken verstreut sind, und versuchten, sie mit bestimmten Stellen im Genom des Emus, einem nahen Verwandten aller neun Moa-Arten, abzugleichen.
Damit gelang es den Wissenschaftlern, etwa 85 Prozent des Genoms an die richtige Stelle zu bringen. „Die anderen 15 Prozent sind in den Daten enthalten, aber es ist schwierig, das Emu-Genom zu organisieren“, sagte Novak. Winzige DNA-Stücke in ein komplettes Genom zu verwandeln, „war außerordentlich schwierig. Die Tatsache, dass sie ein Genom aus einem kleinen Busch-Moa-Zehenknochen gewinnen konnten, ist eine große Sache, da wir nun in der Lage sein könnten, ihre Daten für andere ausgestorbene Vogelarten zu verwenden.“
Das liegt daran, dass Vogelgenome, einschließlich der acht anderen (alle ausgestorbenen) Moa-Arten, ähnliche Strukturen haben. Das heißt, die Gene für bestimmte Merkmale befinden sich in der Regel auf demselben Chromosom und sind relativ zu anderen Genen auf ähnliche Weise angeordnet. Je mehr Hinweise darauf, wie die Genomstücke, die ein Sequenzer ausspuckt, zu organisieren sind, desto besser.
Für die Passagiertaube zum Beispiel nutzten Shapiro und ihr Paläogenomik-Team das Genom der Ringeltaube, um herauszufinden, wie ihre kurzen DNA-Sequenzen zu organisieren sind. Sie versucht, etwas Ähnliches für den Dodo zu tun, indem sie das Genom der Nikobar-Taube (der nächsten lebenden Art) als Vorlage verwendet.
Es ist „extrem schwierig“, die Genomorganisation richtig hinzubekommen, sagte Charlie Feigin, ein Postdoktorand an der Princeton University, der die Sequenzierung des Genoms des Tasmanischen Tigers leitete. „Man kann bei eng verwandten Arten nach Hinweisen suchen“, aber ohne Garantie, dass man das Genom des ausgestorbenen Tigers richtig anordnet. „
Für das Mammut-Projekt sequenzieren die Wissenschaftler zum Beispiel Elefanten-Chromosomen, um ein besseres Gefühl dafür zu bekommen, wie die Mammut-DNA organisiert ist, sagte George Church von der Harvard University, der dieses Projekt leitet. Sie hoffen auch, die Natur zu verbessern, indem sie eine Resistenz gegen das Herpesvirus in das Genom des Mammuts einbauen (um es am Leben zu erhalten, falls die Ausrottung gelingt). Einige Wissenschaftler glauben, dass Herpes-Infektionen zum Aussterben des Mammuts beigetragen haben. Church sagte, dass sein Labor in diesem Jahr Fortschritte an beiden Fronten bekannt geben will.
Die beste Vermutung ist, dass, wenn Wissenschaftler eine ausgestorbene Spezies wieder auferstehen lassen würden, indem sie ihr neu zusammengesetztes Genom in das Ei einer lebenden Spezies einsetzen, es wahrscheinlich keine perfekte Replik des Originals sein würde. Eine „ausgestorbene“ Passagiertaube könnte zum Beispiel das fressen, was das Original tat, aber ein anderes Fortpflanzungs- und Sozialverhalten haben.
Der Schritt, das Genom in ein Ei zu setzen, erweist sich bei Vögeln als schwieriger als bei Säugetieren. Ein rekonstruiertes Genom kann mit der Klontechnik, die das Schaf Dolly hervorbrachte, in ein Säugetierei eingeführt werden. Aber das funktioniert bei Vögeln nicht – „zumindest bisher“, so Brand. Eine Hoffnung ist, dass eine Umgehung, die kürzlich bei Hühnern erfolgreich war, nämlich das Einbringen des Genoms in Zellen, die zu Eiern oder Spermien werden, auch bei Wildvögeln erfolgreich ist.
Das ist „eines der Dinge, auf die sich Revive and Restore jetzt konzentriert“, sagte Brand. „Das Aussterben wird kommen, allmählich und sicher. Es wird schließlich als eine weitere Form der Wiederansiedlung gesehen werden“, so wie „Wölfe zurück in den Yellowstone Park zu bringen, Biber zurück nach Schweden und Schottland.“