Scienziati dell’Università di Harvard hanno assemblato il primo genoma quasi completo del piccolo moa del cespuglio, un uccello senza volo che si estinse subito dopo che i polinesiani si stabilirono in Nuova Zelanda alla fine del XIII secolo. Questo risultato avvicina il campo dei genomi estinti all’obiettivo della “de-estinzione” – riportare in vita specie scomparse infilando il genoma nell’uovo di una specie vivente, come in “Jurassic Park”.
“La probabilità di de-estinzione aumenta con ogni miglioramento nell’analisi del DNA antico”, ha detto Stewart Brand, co-fondatore del gruppo di conservazione no-profit Revive and Restore, che mira a far risorgere specie scomparse tra cui il piccione viaggiatore e il mammut lanoso, i cui genomi sono già stati in gran parte messi insieme.
Per il moa, il cui DNA è stato ricostruito dall’osso dell’alluce di un esemplare da museo, questo potrebbe richiedere un po’ più di lavoro genetico e un sacco di uova: I 6 pollici di lunghezza, 1 libbra che gli emù depongono potrebbero essere proprio il biglietto.
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Il lavoro sul piccolo moa del cespuglio deve ancora essere pubblicato in una rivista (i ricercatori hanno pubblicato un documento non peer-reviewed su un sito pubblico), ma i colleghi nel piccolo mondo dei genomi estinti hanno cantato le sue lodi. Morten Erik Allentoft del Museo di storia naturale della Danimarca, un esperto di DNA di moa e altri genomi estinti, lo ha chiamato “un significativo passo avanti”. Beth Shapiro dell’Università della California, Santa Cruz, che ha condotto uno studio del 2017 ricostruendo il genoma del piccione viaggiatore, lo ha chiamato “super cool” perché “ci dà un genoma estinto su un ramo evolutivo dove non ne avevamo avuto nessuno prima.”
Che l’assemblaggio di un genoma estinto sia diffuso come un samizdat scientifico non è insolito in questo campo. Le riviste richiedono più di un “ecco qui”, ha detto Ben Novak, un coautore dello studio sul piccione viaggiatore. “Il numero che è stato effettivamente fatto è forse quadruplo” dei quattro o cinque genomi estinti formalmente riportati, “ma i risultati sono solo nei laboratori della gente.”
I genomi estinti quasi completi includono due parenti umani, Neanderthal e Denisovans, oltre al mammut lanoso, e il piccione viaggiatore. Il quagga, simile alla zebra, è stata la prima specie estinta ad avere il suo DNA sequenziato, nell’età della pietra genomica del 1984, ma non è all’altezza degli standard moderni.
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Gli scienziati sono anche vicini a ricostruire i genomi del dodo, l’uccello senza volo che si estinse dalle Mauritius, la sua unica casa, alla fine del 1600; e la grande auk, che viveva nel Nord Atlantico prima di estinguersi a metà del 19° secolo. Il mese scorso, i ricercatori australiani hanno svelato il genoma della tigre della Tasmania, l’ultima delle quali morì in cattività nel 1936.
In ogni caso i passi sono stati simili. Gli scienziati raccolgono campioni di tessuto da esemplari da museo: il Museums Victoria di Melbourne, Australia, aveva grandi tigri della Tasmania, per esempio, mentre il Royal Ontario Museum di Toronto aveva un bell’osso del piede del piccolo moa del bush. Poi estraggono il DNA. È quasi sempre frammentato come un calice di vino in frantumi, perché “il decadimento del DNA inizia entro pochi giorni dalla morte”, ha detto Shapiro della UCSC.
Per fortuna, questo non è un problema. Gli odierni sequenziatori di genoma ad alta produttività in realtà funzionano meglio sul DNA che misura punteggi e centinaia di nucleotidi – le iconiche A, T, C e G che compongono il DNA – lunghi.
La parte difficile è capire dove i pezzi appartengono al genoma: su quali cromosomi e in quale ordine. Per farlo, Alison Cloutier di Harvard e il resto del team del piccolo moa del cespuglio (che ha rifiutato di parlare del lavoro prima della sua pubblicazione formale) hanno preso i loro 900 milioni di nucleotidi, sparsi in milioni di pezzi di DNA, e hanno cercato di abbinarli a posizioni specifiche sul genoma dell’emu, un parente stretto di tutte e nove le specie di moa.
Questo ha permesso agli scienziati di ottenere circa l’85% del genoma nel posto giusto. “L’altro 15 per cento è nei loro dati, ma è difficile da organizzare usando il genoma dell’emu”, ha detto Novak. Trasformare piccoli pezzi di DNA in un genoma completo “è stato straordinariamente difficile”. Il fatto che abbiano potuto ottenere un genoma da un piccolo osso del piede del moa è un grande affare, poiché ora potremmo essere in grado di utilizzare i loro dati per fare altre specie di uccelli estinti.”
Questo perché i genomi degli uccelli, comprese le altre otto specie di moa (tutte estinte), hanno strutture simili. Cioè, i geni per tratti particolari tendono ad essere sullo stesso cromosoma e disposti rispetto ad altri geni in modo simile. Più indizi ci sono su come organizzare i pezzi di genoma che un sequenziatore sputa fuori, meglio è.
Per il piccione viaggiatore, per esempio, Shapiro e il suo team di paleogenomica hanno usato il genoma del piccione dalla coda a banda per capire come organizzare le loro brevi sequenze di DNA. Sta cercando di fare qualcosa di simile per il dodo, usando il genoma del piccione nicobar (la specie vivente più vicina) come modello.
È “estremamente difficile” ottenere la giusta organizzazione del genoma, ha detto Charlie Feigin, un borsista post-dottorato all’Università di Princeton che ha guidato il sequenziamento del genoma della tigre della Tasmania. “Si può guardare alle specie strettamente correlate per gli indizi”, ma senza alcuna garanzia di ottenere il genoma estinto organizzato correttamente. “
Per il progetto mammut, per esempio, gli scienziati stanno sequenziando i cromosomi degli elefanti per capire meglio come è organizzato il DNA dei mammut, ha detto George Church di Harvard, che guida il progetto. Sperano anche di migliorare la natura, ingegnerizzando geneticamente la resistenza al virus dell’herpes nel genoma del mammut (per mantenerlo in vita in caso di estinzione). Alcuni scienziati credono che le infezioni da herpes abbiano contribuito ad uccidere il mammut. Church ha detto che il suo laboratorio mira ad annunciare progressi su entrambi i fronti quest’anno.
La migliore ipotesi è che, se gli scienziati resuscitassero una specie estinta mettendo il suo genoma riassemblato nell’uovo di una specie vivente, probabilmente non sarebbe una replica perfetta dell’originale. Un piccione viaggiatore “de-estinto” potrebbe mangiare quello che faceva l’originale, ma avere comportamenti riproduttivi e sociali diversi, per esempio.
Il passo di mettere nell’uovo risulta essere più difficile negli uccelli che nei mammiferi. Un genoma ricostruito può essere introdotto in un uovo di mammifero con la tecnica di clonazione che ha prodotto la pecora Dolly. Ma questo non funziona negli uccelli – “almeno finora”, ha detto Brand. Una speranza è quella di ottenere un workaround che recentemente è riuscito nei polli, fondamentalmente mettendo il genoma in cellule che diventano uova o sperma, per avere successo negli uccelli selvatici.
Questa è “una delle cose su cui Revive and Restore si concentra ora”, ha detto Brand. “La de-estinzione sta arrivando, gradualmente e certamente. Alla fine sarà vista come un’altra forma di reintroduzione”, come riportare “i lupi a Yellowstone Park e i castori in Svezia e Scozia”.