När den resande duvan Martha dog i Cincinnati Zoo 1914, började slutet på en vacker era. När det var den dominerande arten i östra Nordamerika, bebod resande duvor skogarna i enorma flockar på upp till flera miljarder individer i tiotusentals år innan de utrotades. Det stora antalet av dessa fåglar, i kombination med deras trädfröbaserade diet, gjorde dem till en av tidens viktigaste miljöingenjörer och utformade livsmiljödynamiken som dessa skogar baserade sig på. Dessa ekosystem förlorar nu den biologiska mångfalden, säger Ben Novak, ledande forskare på Revive & Restore.
"När denna fågel utrotades 1914, uppstod det en dyster uppvaknande av industriens mänsklighet för att förstöra även de mest rikliga naturresurserna," säger han. Så Novak, som arbetar med Kaliforniens institut, skapar Revive & Restore, ett program som syftar till att återställa och återfå dessa arter och återbefolkning av deras naturliga livsmiljöer, med gemensamma duvor och kraften från CRISPR.
Kan en avliden art återuppstå?
Novak är en del av en liten grupp av utrotningsingenjörer, en relativt stor grupp forskare som hoppas kunna använda genteknik för att skydda eller återuppliva ikoniska djurarter som har förstörts av mänsklig aktivitet.
För vissa är utrotning (eller avförlängning) en återlösningsresa på ekologisk skala. Ja, biologisk mångfald är viktigt, men vem ska säga att en utdöd art kan anpassa sig och överleva i ett ekologiskt system som ständigt förändras och som har förändrats sedan dess död? Eller, ännu viktigare, vad händer om uppståndna djur - i huvudsak "utlänningar" på jorden - gör mer skada än nytta för vårt bräckliga ekosystem?
"Varför behöver vi detta problem", frågar Novaks team. När det gäller vandrande duvor är svaret enkelt: nyligen, nästan ett millennium efter människors försvinnande, förstod vi äntligen den avgörande roll de spelade för att utforma den östliga nordamerikanska ekosfären.
För närvarande har forskare funnit att vandrande duvor dök upp för mer än 12 miljoner år sedan och var exceptionellt anpassade för livet i täta flockar. De nya resultaten, i kombination med skogsekologiska studier, visar tydligt att dessa fåglar var nyckeltekniker för skogsdynamiken.
Kampanjvideo:
Denna centrala roll tyder på att resande duvor är mycket viktigare för ekosystemet än att bara försöka lyckas återuppliva utrotade arter. "Den vandrande duvens återkomst kommer att återställa de regenererande cyklerna av skogsdynamik som dussintals arter behöver som för närvarande krymper och kämpar för att överleva," säger Novak.
De-Extinction: Utkast
Processen är tvåsteg: för det första måste den utdöda arten återuppstå från de döda. För det andra måste återintroduktionen av arterna i miljön utvärderas noggrant.
Vi har redan liknande exempel för det andra steget, förklarar Novak. Återinförande av arter till områden där de har utrotats är en långsiktig vetenskap, och forskare har redan sett en viss framgång: vargar i Yellowstone, älg i Kentucky, bäver i Skottland. Det slutliga målet är att väga riskerna för att göra eller inte göra det: vad händer med ekosystemet om vi slutar störa.
När det gäller den vandrande duvan är resultatet av dess återinföring troligen antingen neutralt - det vill säga att det blir bara en annan fågel i skogen utan mätbar effekt - eller positivt för överlevnad av andra arter.
I alla fall är oddsen till Novaks fördel.
Det första kravet - för att återföra de döda till liv - är en mycket ny vetenskap. Men tack vare ett litet verktyg som heter CRISPR kan de-utrotning ske.
Här är fångsten: Till skillnad från Jurassic Park försöker forskare inte att animera ett djur baserat endast på dess DNA.
Teamet använder en hitta-och-ersätt strategi: börja med en vanlig duva som rusar runt stadens skräpburkar och inkluderar gener som är typiska för vandrande duvor. Vi använder de närmaste släktingarna - duvor med randig svans. Genom att selektivt extrahera gener från djuret hoppas teamet att koncentrera de nyinförda generna i avkomman och därmed driva "levande surrogat" till passagerarduvor på genetisk nivå.
Med tillräckligt med generationer kan vi få nyfikna artificiella arter med DNA som inte kan skiljas från utrotade djur. Men huruvida ett hybriddjur blir en vandrande duva är en filosofisk fråga.
Detta är strategin följt av de flesta grupper som försöker återuppstånda djur. Men Novaks team hade ett svar.
Jämfört med dodo, till exempel, "finns det användbart DNA eftersom det finns fler fyllda duvor i museer och taxidermistsamlingar än någon annan fågel," säger Novak. Lägg till det faktum att vi har tillgång till randiga duvor och en förståelse för deras reproduktiva mönster, och du har att "uppståndelsens vetenskap kan få alla stimuli och uthållighet."
Avlivning i praktiken
Sedan 2012 har Novak-teamet utan tvekan uppnått mer framgång än något annat projekt för utrotning.
Först, i en serie arbeten och samarbeten, avslöjade teamet gradvis den viktiga inverkan som de resande duvorna hade på deras ekosystem och svarade på den långvariga frågan om hur deras antal sjönk så snabbt från miljarder till noll. Fåglar har utvecklats för att anpassa sig till livet i stora populationer. Medan de troligen kunde återhämta sig från låg genetisk mångfald, har den mänskliga jakten lagt den slutliga spiken i kistan.
Tillsammans hjälper dessa studier att föra duvan hem. Novak förklarade att enligt dessa resultat måste vi först förse de randiga duvorna med nödvändiga mutationer som får dem att reproducera på samma sätt som resande duvor gjorde, och de kunde leva i täta samhällen. Vi måste då ge fåglarna de anpassningar de behöver för att leva effektivt i miljöer med hög social täthet, till exempel drag som gör dem mer känsliga för sociala ledtrådar eller snabb mognad av avkommor så att de spenderar mindre tid på att växa upp ett stort antal barn.
Tillkomsten av CRISPR förändrade allt. För första gången har Novak och hans team tillgång till ett relativt enkelt och billigt genredigeringsverktyg som gör att de kan arbeta med DNA från en vanlig duva.
Hittills har de tagit flera sätt att göra verktyget mer effektivt. Det bästa sättet är att direkt redigera duvsperm eller ägg, eftersom dessa förändringar kommer att vidarebefordras till nästa generation. Vad är problemet? Forskare har ännu inte kunnat odla dessa celler i ett provrör.
Nästa viktiga punkt är införandet av DNA-redigeringsverktyget - med nödvändiga verktyg - i embryot. Men forskare stötte på problem här också: de var tvungna att förlita sig på virus för att leverera CRISPR-verktygssatsen. Som ett resultat har förpackningen blivit för stor för att sätts in på ett säkert sätt.
För att komma runt dessa hinder fokuserade Novaks team på att skapa en helt ny linje med duvor, var och en innehållande genetiskt material för att göra det lättare att redigera DNA.
CRISPR-Cas9 är en tvåstegsprocess, förklarar Novak. En del av CRISPR är dold i mål-DNA, medan Cas9 gör nedskärningen. Fåglar uppfödda med Cas9 i varje cell har i huvudsak ett funktionellt genredigeringsverktyg i sina kroppar, vilket gör leveransen av andra väsentliga komponenter mycket enklare.
"Under de kommande tre åren kan världen se den första genetiken hos den vandrande duvan som återföds i levande, andningsfåglar," säger Novak.
Om allt går som planerat kommer vi att se ett återupplivande av utrotade arter under de kommande tjugo åren. Dodo-fåglar och ylle mammuter kommer också att återuppstå. Förr eller senare kommer utrotning att förbli en saga historia - för bättre eller sämre.
Ilya Khel
