Gli scienziati hanno in programma di riportare indietro il ratto dell’isola di Natale estinto modificando il DNA

Gli scienziati hanno rivelato i piani per riportare in vita l’estinto topo dell’isola di Natale, 119 anni dopo che era stato spazzato via.

In un nuovo articolo, un team internazionale di accademici delinea come l’uso di CRISPR, una tecnica di editing genetico in grado di “tagliare e incollare” piccole sezioni di DNA, eliminando o riparando geni difettosi, potrebbe portare alla “de-estinzione” del ratto.

Gli scienziati userebbero CRISPR per modificare il DNA di una specie di ratto vivente in modo che corrisponda a quello del ratto dell’isola di Natale, sebbene la nuova creazione possa presentare alcune differenze rispetto alla specie originale.

Rattus macleari, comunemente noto come il ratto dell’isola di Natale o il ratto di Maclear, era un grosso ratto endemico dell’isola di Natale nell’Oceano Indiano.

Ma fu portato all’estinzione ad un certo punto tra il 1898 e il 1908, forse nel 1903, probabilmente a causa di malattie portate sulle navi europee.

Rappresentazione artistica del ratto dell’isola di Natale (Rattus macleari), portato all’estinzione tra il 1898 e il 1908

Rattus macleari, comunemente noto come il ratto dell'isola di Natale e il ratto di Maclear, era un grosso ratto endemico dell'isola di Natale nell'Oceano Indiano

Rattus macleari, comunemente noto come il ratto dell’isola di Natale e il ratto di Maclear, era un grosso ratto endemico dell’isola di Natale nell’Oceano Indiano

L’ISOLA DI NATALE RATTO

Rattus macleari, comunemente noto come il ratto dell’isola di Natale e il ratto di Maclear, è un grande topo endemico estinto dell’isola di Natale nell’Oceano Indiano.

Fu portato all’estinzione tra il 1898 e il 1908, ritenuto dovuto a malattie portate sulle navi europee.

Secondo uno studio del 2008, i ratti neri portavano un agente patogeno che ha sterminato sia il Rattus macleari che il topo bulldog (Rattus nativitatis).

Un’altra ipotesi è che una malattia infettiva sia stata portata dal ratto bruno norvegese (Rattus norvegicus).

Il nuovo studio è stato condotto dal genetista evoluzionista, il dottor Tom Gilbert dell’Università di Copenaghen, che sta pianificando esperimenti per “estinguere” il topo dell’isola di Natale nel prossimo futuro.

Tuttavia, ha detto a MailOnline che la questione di riportare in vita il topo dell’Isola di Natale è tutt’altro che semplice.

“Gli strumenti sono ora in teoria disponibili che le persone potrebbero utilizzare per riportare indietro le cose… ad esempio, i laboratori stanno cercando di utilizzare l’editing genetico per modificare i genomi degli elefanti per aggiungere mutazioni specifiche di mammut”, ha affermato il dottor Gilbert.

‘Se dovessi provare a utilizzare l’editing del genoma per cambiare il genoma di una specie vivente in un genoma di una specie estinta, saresti in grado di apportare solo alcune delle modifiche, non tutte, quindi finiresti con una specie di ibrido.

‘E questo solleva la domanda: qual è l’obiettivo finale? Se vuoi un ibrido provalo. Se volevi la pura forma perduta, rimarrai deluso.’

Da quando è diventato un concetto popolare negli anni ’90, gli sforzi di de-estinzione si sono concentrati su grandi animali con uno status mitico.

Gli esempi includono i dinosauri (che si estinsero 65 milioni di anni fa), i mammut (4.000 anni fa) e il dodo (estinto nel 1681).

Teoricamente, una volta che il DNA è stato sequenziato nel miglior modo possibile e il genoma è stato confrontato con il genoma di una specie vivente simile, gli esperti potrebbero identificare le parti dei genomi che non corrispondono e modificarle utilizzando CRISPR.

Rappresentazione artistica di Rattus nativitatis, ritenuto spazzato via da una malattia infettiva

Rappresentazione artistica di Rattus nativitatis, ritenuto spazzato via da una malattia infettiva

GENI, GENOMI E DNA

Gene: una breve sezione del DNA

Cromosoma: un pacchetto di geni e altri frammenti di DNA e proteine

Genoma: l’insieme completo di DNA di un organismo

DNA: Acido desossiribonucleico – una lunga molecola che contiene un codice genetico unico

Il tuo genoma è le istruzioni per crearti e mantenerti. È scritto in un codice chimico chiamato DNA. Tutti gli esseri viventi – piante, batteri, virus e animali – hanno un genoma.

Il tuo genoma è composto da 3,2 miliardi di lettere del tuo DNA. Contiene circa 20.000 geni.

I geni sono le istruzioni per produrre le proteine ​​di cui sono costituiti i nostri corpi, dalla cheratina nei capelli e nelle unghie alle proteine ​​anticorpali che combattono le infezioni.

Fonte: Genomics England/Your Genome/Cancer Research

Durante il sequenziamento del genoma di una specie estinta, gli scienziati affrontano la sfida di lavorare con il DNA degradato, che non fornisce tutte le informazioni genetiche necessarie per ricostruire un genoma completo dell’animale estinto.

Fortunatamente, con il ratto dell’isola di Natale, il dottor Gilbert e il suo team sono stati in grado di ottenere quasi tutto il genoma del roditore, il suo set completo di informazioni genetiche.

Il ratto dell’isola di Natale apparteneva al genere Rattus, a cui appartengono ancora le specie moderne, tra cui il ratto bruno norvegese (Rattus norvegicus).

Poiché il ratto dell’isola di Natale si è discostato da altre specie di Rattus in tempi relativamente recenti, condivide circa il 95% del suo genoma con il marrone norvegese.

“Era un bel modello di prova”, ha detto il dottor Gilbert. “È il caso perfetto perché quando si sequenzia il genoma, lo si deve confrontare con un riferimento moderno davvero valido.”

Per lo studio, i ricercatori hanno estratto e sequenziato il DNA antico da due campioni di pelle secca conservata del ratto dell’isola di Natale, originariamente raccolti tra il 1900 e il 1902 e conservati come parte delle collezioni del Museo di storia naturale dell’Università di Oxford.

Dopo che il team ha sequenziato il genoma del ratto dell’isola di Natale e lo ha mappato sui genomi di riferimento di diverse specie di Rattus, hanno scoperto che mancavano alcuni geni chiave.

“Le nostre analisi mostrano che anche quando il ratto marrone norvegese di altissima qualità viene utilizzato come riferimento, quasi il 5% della sequenza del genoma è irrecuperabile, con 1.661 geni recuperati con una completezza inferiore al 90% e 26 completamente assenti,” dicono.

Nella foto, il ratto bruno norvegese (Rattus norvegicus) - una specie di ratto esistente diffusa e il ratto dominante in Europa e gran parte del Nord America

Nella foto, il ratto bruno norvegese (Rattus norvegicus) – una specie di ratto esistente diffusa e il ratto dominante in Europa e gran parte del Nord America

IL POTENZIALE DELL’EDITING GENICO

La modifica del genoma consente agli scienziati di apportare modifiche al DNA, portando a cambiamenti nei tratti fisici.

Gli scienziati utilizzano diverse tecnologie per farlo.

Queste tecnologie agiscono come forbici, tagliando il DNA in un punto specifico.

Quindi gli scienziati possono rimuovere, aggiungere o sostituire il DNA in cui è stato tagliato.

Le prime tecnologie di modifica del genoma furono sviluppate alla fine del 1900.

Più recentemente, un nuovo strumento di modifica del genoma chiamato CRISPR, inventato nel 2009, ha reso più facile che mai la modifica del DNA.

Fonte: Istituto nazionale di ricerca sul genoma umano degli Stati Uniti (NHGRI)

I geni mancanti erano correlati all’olfatto, il che significa che un topo dell’isola di Natale risorto non sarebbe probabilmente in grado di elaborare gli odori nel modo in cui sarebbe stato originariamente.

Quindi, così com’è con la tecnologia attuale, potrebbe essere impossibile recuperare l’intera sequenza del topo estinto, poiché “ci sarà sempre una sorta di ibrido”, secondo il dottor Gilbert.

“È molto, molto chiaro che non saremo mai in grado di ottenere tutte le informazioni per creare una forma perfettamente recuperata di una specie estinta”, ha affermato.

Un ratto dell’isola di Natale ricostruito potrebbe non avere attributi probabilmente critici per sopravvivere nel suo ambiente naturale, afferma il team.

Al contrario, potrebbe potenzialmente mantenere i geni immunitari del ratto marrone norvegese, il che potrebbe dargli alcuni potenziali benefici.

I ricercatori lo credono perché un’ipotesi su come il ratto dell’isola di Natale sia stato portato all’estinzione è che una malattia infettiva sia stata introdotta nell’isola dai ratti marroni norvegesi.

Se questo era il caso, l’agente patogeno che ha causato questa malattia era mortale per il ratto dell’isola di Natale, ma non per il ratto marrone norvegese.

Nel prossimo futuro, il dottor Gilbert ha in programma di provare a fare l’effettivo editing genetico sui ratti, ma vorrebbe iniziare con specie che sono ancora in vita.

Intende iniziare eseguendo modifiche CRISPR su un genoma di un ratto nero per cambiarlo in un ratto marrone norvegese prima di tentare di resuscitare il topo dell’isola di Natale.

I mammut lanosi erano ricoperti da folti peli castani per tenerli al caldo nelle loro condizioni di gelo, che spesso scendevano fino a ¿50°C.

I mammut lanosi erano ricoperti da folti peli castani per tenerli al caldo nelle loro condizioni di gelo, che spesso scendevano fino a -50 ° C.

Anche se una replica non sarà mai perfetta, la chiave è che gli scienziati sono in grado di modificare il DNA che rende l’animale estinto funzionalmente diverso da quello vivente.

Il dottor Gilbert ha affermato che per creare un mammut ecologicamente funzionale, ad esempio, potrebbe essere sufficiente modificare il DNA dell’elefante per rendere l’animale peloso e in grado di vivere al freddo.

“Se stai facendo vivere uno strano elefante peloso in uno zoo, probabilmente non importa se mancano alcuni geni comportamentali”, ha detto. “Ma questo solleva un sacco di questioni etiche.”

Sebbene sia entusiasta della sua ricerca futura, l’intero processo a volte gli fa ripensare.

“Penso che sia un’idea affascinante nella tecnologia, ma c’è da chiedersi se questo sia il miglior uso del denaro invece di mantenere in vita le cose che sono ancora qui”, ha detto.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Current Biology.

COS’È CRISPR-CAS9?

Crispr-Cas9 è uno strumento per apportare modifiche precise al DNA, scoperto nei batteri.

L’acronimo sta per “Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats”.

La tecnica prevede un enzima di taglio del DNA e un piccolo tag che dice all’enzima dove tagliare.

La tecnica CRISPR/Cas9 utilizza tag che identificano la posizione della mutazione e un enzima, che funge da minuscole forbici, per tagliare il DNA in un punto preciso, consentendo la rimozione di piccole porzioni di un gene

La tecnica CRISPR/Cas9 utilizza tag che identificano la posizione della mutazione e un enzima, che funge da minuscole forbici, per tagliare il DNA in un punto preciso, consentendo la rimozione di piccole porzioni di un gene

Modificando questo tag, gli scienziati sono in grado di indirizzare l’enzima a regioni specifiche del DNA e di effettuare tagli precisi, dove vogliono.

È stato utilizzato per “silenziare” i geni, spegnendoli efficacemente.

Quando il macchinario cellulare ripara la rottura del DNA, rimuove un piccolo frammento di DNA.

In questo modo, i ricercatori possono disattivare con precisione geni specifici nel genoma.

L’approccio è stato precedentemente utilizzato per modificare il gene HBB responsabile di una condizione chiamata β-talassemia.

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