Priča o čudnovatim transgeničnim čupavim miševima vuče korijene još iz kvartara, trećeg dijela kenozoika, 2,6 milijuna godina duuugačkog ledenog doba (koje u geološkom smislu traje i danas). Naime, pred kraj kvartara, prije nekih 300.000 godina pojavili su se prvi vunasti mamuti, divovski krzneni slonovi koji su s vremenom postali vjerni suvremenici nekolicini tadašnjih ljudskih vrsta: globalno rasprostranjene mamute su svojevremeno lovili i neandertalci i denisovci, baš kao i najstariji Homo sapiensi.

Vunasti mamuti (Mammuthus primigenius) su bili gigantski rođaci današnjih slonova prilagođeni životu u ekstremno hladnim područjima euroazijskih stepa. Imali su duge zakrivljene kljove, dvostruki sloj krzna, sloj masnoće debeo kao pola kuhinjskog frižidera i genetsku otpornost na hladnoću koja bi posramila i najotpornije Eskime. Mamuti su, kako znamo, naposljetku ipak izumrli, ali je skoro nevjerojatan podatak da je posljednja populacija vunenih mamuta još uvijek živjela na otoku Wrangel u Arktičkom oceanu sve do prije oko 4000 godina, kada su ljudi već odavno kultivirali i uzgajali stoku, Egipćani gradili piramide, a Babilonci na glinene pločice zapisivali prve matematičke probleme i zadatke.

Smrznuta Yuka u kandžama Bitcoin-kapitala

Upravo je mlada mamutica od milja nazvana Yuka, koja živjela je prije oko 28.000 godina, kada je iz neznanih razloga uginula i ostala mumificirana u ledenim pustošima sjevernog Sibira, prva junakinja ove priče. Njeni izvrsno očuvani ostaci iskopani su 2010. godine, a uzorci Yukinog tkiva su postali tražena roba u znanstvenim krugovima koji se bave genetskim biotehnologijama nakon što su znanstvenici s japanskog sveučilišta Kindai uspjeli ponovno probuditi djelomičnu biološku aktivnost ove izumrle dlakave grdosije kada su iz njenih stanica izdvojili jezgre s kromosomima (dakle, njenu DNK) i usadili ih u zrele jajne stanice laboratorijskih miševa. 

Citoplazma dugotrajno smrznutih stanica brzo propada, ali jezgra ostaje dugo očuvana, pa tako i fragmenti DNK u njoj. Tu činjenicu su iskoristili marljivi i precizni Japanci: hladnoćom očuvane jezgre stanica mamuta stavili su u svježe, živo „hranilište“ - mišju citoplazmu. U nekolicini jezgara su se nedugo potom pojavili znakovi kromosomske aktivnosti tipični za početne faze stanične diobe: Yukina DNK se počela umnožavati i dijeliti, što je u znanstvenim krugovima probudilo nemali interes i još maštovitije ideje o tome kako iskoristiti činjenicu da je nekadašnja sci-fi maštarija o „oživljavanju“ DNK izumrlih životinjskih vrsta sada nadohvat ruke.

Donedavno zamišljena stvarnost u kojoj se po nepreglednim tundrama ponovno gegaju gorostasni vunasti mamuti – ne kao digitalne rekonstrukcije u dokumentarcima, već kao stvarna, živa bića – zvuči kao znanstvena fantastika, no zahvaljujući uzajamnoj sinergiji paleobiologije, genetskog inženjeringa i izdašnog kriptokapitala, taj scenarij je izašao izvan okvira fikcije i obećava postati znanstvena realnost. Tvrtka Colossal Biosciences, koju su osnovali tehnološki milijunaši iz Dallasa obogaćeni na Bitcoinu (o čemu je Bug unazad nekoliko godina u više navrata pisao), najavila je ambiciozan plan oživljavanja vunastog mamuta. 

Mamufant u misiji ekološke restauracije

No, ovdje nije riječ o klasičnom kloniranju izumrle vrste čija se DNK već desetljećima vadi iz sibirskog permafrosta (Yuka nije jedini iskopani smrznuti mamut, dapače!), već o stvaranju genetski modificiranih hibrida između mamuta i azijskog slona u obliku divovskih sisavaca slonovske građe, ali mamutskih osobina - guste dlake, masivnih kljova i sposobnosti preživljavanja u ekstremno hladnim uvjetima. Već mu je nadjenuto i „hibridno ime“ - mammophant (od engleskog mammoth + elephant).

Ali - zašto? - pitate se. Pa... osim znanstvenog izazova, biološke znatiželje i potencijalnog profita, projekt – kažu ima primarno ekološku dimenziju: mamufanti bi trebali biti korišteni u ekološkoj revitalizaciji i restauraciji subarktičkih i arktičkih ekosustava, usporavajući otapanje vječno zaleđenog tla (permafrosta) i smanjujući emisiju stakleničkih plinova, o čemu smo također već pisali za Bug.

Glavni argument, ekološka restauracija, u teoriji glasi ovako: mamuti (ili njihovi moderni ekvivalenti, mamufanti) bi mogli obnoviti tzv. „mamut-stepe“ – travnjake hladnih područja koji su nekada prekrivali veći dio Sibira. Danas su ta područja tundra i tajga, bez nekadašnjeg travnatog pokrova, bogate ugljikom zarobljenim u ledenom okovu permafrosta. Mamuti su nekoć održavali travnjake tako što su gazili snijeg, lomili stabla, gnojili teren i poticali rast trave. A danas, kako se permafrost zbog globalnog zatopljenja postupno, ali sve masovnije otapa, oslobađaju se goleme količine CO₂ i metana s posljedicama po ozonski omotač i poticanje efekta staklenika.

Miševi napumpani genima štakora, slonova i mamuta

I dok kritičari upozoravaju na etičke, ekološke i praktične izazove i dubioze „de-ekstinkcije“, postupka vraćanja u život izumrlih vrsta, znanstvena zajednica u pozadini tih spektakularnih najava marljivo razvija laboratorijske alate i modele koji bi mogli promijeniti ne samo budućnost izumrlih vrsta nego i način na koji razumijemo samu genetiku. Jedan od tih alata je transgenički miš s vunastim krznom – pravi mali model laboratorijski oživljenih gena mamuta. Pomoću laboratorijskih miševa (a u svrhu spektakularnog povratka krznenih mamutskih divova) znanstvenici za sada na znatno manjim sisavcima umjesto na slonovima pažljivo testiraju što uopće znači „biti mamut“ u današnje doba.

Znanstvenici tvrde da su vunasti miševi tek početak budućih projekata. A što su do sada uspjeli postići i zašto tvrde da bi ti mali hiper-dlakavi miševi mogli postati ključni korak za povratak velikih sisavaca na biološku i ekološku scenu Zemlje? Nedavno je u stručnim časopisima – a potom i izvan znanstvenih krugova – osvanula vijest da su timovi koji rade na razotkrivanju tajni „de-ekstinkcije“ objavili uspješno stvaranje miševa s dugom, raskošnom zlatnom dlakom inspiriranom krznom vunastih mamuta. Nazvali su ih „Colossal vunasti miševi“ po imenu tvrtke Collosal Biosciences, koja financira ta istraživanja.

Valja istaknuti kako transgenički miševi - oni kojima je dio gena izmijenjen alatima genetskog inženjeringa - nisu novost u znanosti: prvi miševi u čiji je genom laboratorijski „ubačen“ gen druge životinjske vrste pojavili su se još 1980. (Palmiter, Brinster i sur.), kada je u oplođenu mišju stanicu ubačen gen štakorskog hormona rasta, pa su iz te transgenične zigote izrasli „supermiševi“, rastom znatno veći od svoje braće bez štakorskog gena. No ono što je kod Collosal-miševa novo je činjenica da je u jednoj životinji istovremeno izvedeno čak osam genetskih izmjena na sedam različitih gena: u tri eksperimenta u kojima su korištene različite kombinacije izmjena gena ova je metoda pokazala visoku učinkovitost, rezultirajući živim životinjama s precizno izraženim svojstvima zbog kojih su i uzgojene. Drugim riječima, znanstvenici su pokazali ne samo da mogu stvoriti „vunaste miševe“, nego i da to mogu činiti pouzdano i ponovljivo, što je zapravo vrlo velika stvar u svijetu genetskog inženjeringa i nužan je preduvjet za sljedeće korake projekta.

Sveukupno je znanstvenički tim stvorio 32 „vunasta miša“, svakoga od njih s nešto drugačijim izgledom, ali su svi pokazivali točno ona svojstva koja su znanstvenici i predvidjeli. „Nije bilo nikakvih iznenađenja ni nepredviđenih rezultata. Osim što su bili apsurdno preslatki“, izjavila je Beth Shapiro, glavna znanstvenica u tvrtki Colossal Biosciences. Ona i njezini kolege opisali su svoja otkrića u radu objavljenom 4. ožujka na platformi bioRxiv.org.

Ali što zapravo tih nekoliko pojačano dlakavih miševa ima s vraćanjem izumrlih mamuta u život? E, to je već malo kompliciranije za objasniti, pa je vijest o „vunastim miševima“ nakon objave u medijima u više navrata doživjela neprecizna ili posve pogrešna tumačenja. Na primjer, New York Post je vunastog miša opisao kao novu životinjsku vrstu (što nije točno – vidi okvir uz tekst), a jedna objava na mreži X koja je prikupila milijune pregleda tvrdila je da su znanstvenici „ugradili gene vunastog mamuta u miševe“, što također nije istina.

Čekšta…? Nisu geni mamuta? Pa što je onda „vunasti miš“?

Kako bi stvorili vunastog miša, znanstvenici su analizirali genetske upute – odnosno cijele genome – iz 121 uzorka tkiva mamuta i slona, kako bi identificirali gene koji su potencijalno odgovorni za karakteristične osobine vunastih mamuta. Među tim osobinama su duža, gušća i zlatna dlaka (da, mamuti su po pitanju frizure bili „plavokosi“, sa zagasito-zlatnom bojom dlake), ali ne samo drukčijeg izgleda, nego su proučavani i geni povezani s temeljnim životnim funkcijama, primjerice s metabolizmom masti i apsorpcijom masnih kiselina, osobinama ključnim za život u surovim, hladnim uvjetima.

Analizirane genome izumrlih odmrznutih mamuta i današnjih azijskih slonova znanstvenici su „posložili“ na računalu jedne uz druge te ih usporedili, postavljajući pritom pitanje: „Po kojim genima su svi mamuti međusobno isti, a da su pritom u tim genima različiti od svojih slonovskih rođaka?“. Koristeći te genske „markere“ koji ukazuju na to što zapravo čini mamuta mamutom, znanstvenici su potražili slična svojstva kod miševa – bilo da su kod miševa prirodno prisutna ili se mogu postići genetskim inženjeringom.

Naravno, s miševima je daleko lakše raditi laboratorijske pokuse nego sa slonovima: ti sićušni glodavci zauzimaju malo prostora, jeftinije ih je hraniti i održavati, a i vrlo brzo se razmnožavaju – što uopće nije zanemariva činjenica u istraživanjima nasljednih faktora:  jedan par miševa može svaka 3-4 tjedna imati leglo od 6-12 mladih, koji su pak spolno zreli već nakon pet tjedana starosti, pa se nasljedne osobine mogu vrlo brzo pratiti na velikom broju uzoraka. S druge strane, azijski slonovi dosegnu spolnu zrelost s 15 godina starosti, trudnoća traje skoro dvije godine, a u leglu je samo jedno mladunče; dakle, da bi se utvrdio prijenos gena kroz dvije generacije, znanstvenicima s miševima treba manje od dva mjeseca, a sa slonovima bi morali pričekati skoro 20 godina da prouče rezultate transgenskih pokusa.

Povrh toga, miševi koji se koriste u laboratorijskim pokusima su već odavno temeljito proučeni s genetskog aspekta. Tako znanstvenici već od 1994. znaju da se isključivanjem gena FGF5 kod miševa postiže znatno dulja dlaka nego inače, gen Mc1r čini miševe plavokosima, dok Frzd6 uzrokuje kovrčanje dlake. Ekipa iz Collosala je genetičkim alatima intervenirala na sedam takvih gena u oplođenim stanicama „normalnih“ miševa, a potom je uslijedio najzahtjevniji dio – osigurati uspješno embrijsko i fetalno „odrastanje“ i pretvaranje tih genetski višestruko izmijenjenih embrija u prave, žive, raskošno krznene plavokose miševe.

„Ali, miševi nisu slonovi!“ – reći ćete, baš kao što je to rekao nezanemariv broj kritičara koji su komentirali rezultate tog pokusa nakon njihove službene objave. „Naravno da miševi nisu slonovi, hvala što nam to dajete do znanja, kao da to sami ne znamo“, reagirala je Beth Shapiro na takve kritike. „Ovi vunasti miševi“, objasnila je, „predstavljaju tek jedan segment šireg cilja de-ekstinkcije – ne samo mamuta, već i drugih izumrlih ili ugroženih životinjskih vrsta.“

Kolosalna receptura za oživljavanje mamuta

Tvrtka Colossal Biosciences je osnovana 2021., a eksperimentiranje sa stanicama azijskog slona, budući da je ta vrsta najsrodnija izumrlom vunastom mamutu, tek je jedan od smjerova u kojima se kreće njihov rad. Drugi pravci istraživanja usmjereni su na umjetne reproduktivne tehnike potrebne za usađivanje genetski modificiranog embrija slona u živu surogat-majku i njegovo donošenje do kraja trudnoće. No, i to nije sve, jer paralelno s time rade i na projektima de-ekstinkcije ptice dodo (Raphus cucullatus), te izumrlog grabežljivog tobolčara poznatog kao tasmanijski tigar (Thylacinus cynocephalus).

„Sve to radimo istovremeno“, kaže Shapiro. Pritom ističe da njezin tim ne provodi kloniranje izumrlih životinja, kako to poneki mediji izvješćuju kada pišu o njihovom radu na de-ekstinkciji. Vunaste mamute nije moguće klonirati jer ne postoji početni materijal za to: mi nemamo i ne znamo mamutov kompletan genom. Premda su u permafrostu pronađeni mnogi dobro očuvani ostaci mamuta (neki s kompletnim krznom, mišićima i kožom), dugogodišnja izloženost kristalizaciji tkiva, stanica i staničnih jezgara tijekom desetaka tisuća godina provedenih u ledu uništile su i defragmentirale integralnu mamutsku DNK. A bez savršene, kompletne kopije DNK znanstvenici ne mogu klonirati mamuta onako kao što su to učinili s ovcama i drugim laboratorijski kloniranim vrstama.

„U redu“, reći ćete, „shvaćamo da kloniranje mamuta nije opcija bez netaknute kopije njegove DNK. A kako onda namjeravate iznova napraviti mamuta?“. Odgovor je u činjenici da je suvremenim alatima genskog inženjeringa moguće ciljane gene živuće, suvremene životinje mijenjati i uređivati tako da budu „klonirana kopija“ gena izumrle životinje. Ako već ne možemo kopirati (klonirati) cijelu mamutsku DNK odjednom, možda možemo to učiniti „gen po gen“, uređujući one gene i mijenjajući one životne funkcije slona koje će ga postupno učiniti što više moguće nalik mamutu, po pojednostavljenom receptu kojega prilažemo u okviru uz tekst.

Matične stanice i umjetne maternice za slonove

Može li dakle to uređivanje gena, taj nekakav CRISPR/Cas9 ili neko drugo suvremeno laboratorijsko čudo za „prekrajanje“ gena omogućiti da se azijski slon genetski izmijeni u tolikoj mjeri da postane identična kopija vunastog mamuta? Hmmm… ne može ni to! Jer, mamut nije samo „slon u krznenom kaputu“, kažu evolucijski biolozi i dodaju da su geni povezani s dužinom krzna i prilagodbom na hladnoću kod mamuta „stvarno uzbudljivi i zanimljivi“, ali mi još uvijek ne znamo (i vjerojatno nikada nećemo do zadnjeg detalja znati) što točno „mamuta čini mamutom“.

Funkcioniranje gena je izuzetno komplicirana stvar: jedan gen može utjecati na više fizičkih osobina i metaboličkih procesa, ali i jednu osobinu ili proces može definirati više gena odjednom, kroz uzajamno dopunjavanje i interakciju. Osim toga, uopće nije poznato (niti je moguće unaprijed predvidjeti) hoće li geni koji primjerice kod miševa utječu na duljinu, teksturu ili boju dlake imati isti učinak i kod azijskih slonova kada ih genetičkim alatima pretvorimo u mamufante.

Neka rješenja se mogu testirati u laboratoriju: istraživački tim već uzgaja stanice slona u kulturama i testira njihovu reakciju na različite promjene u ekspresiji gena. To im omogućuje da saznaju koji su geni najvažniji bez potrebe da eksperimentiraju na stvarnim slonovima. Također su već uspjeli stvoriti matične stanice slona, koje su pluripotentne, tj. mogu se pretvoriti u bilo koju vrstu stanice – što je ključni korak prema potpomognutoj reprodukciji i konačnom cilju: usađivanju transgeničkog embrija slona u živog domaćina.

No, kada govorimo o živom domaćinu, podsjetit ćemo se da trudnoća azijskog slona traje i do 22 mjeseca, što je beskonačno dugo čekanja da bi se „uživo“ provjerio rezultat pokusa. Osim toga, slonovi su na najužem popisu ugroženih vrsta prema Međunarodnoj uniji za očuvanje prirode i zaštićeni su, što dodatno ograničava čitav proces eksperimentalnog implantiranja transgeničnih embrija u žive slonice. Zato se sve više razmišlja - a u nekim laboratorijima i aktivno radi na tome - da se za uzgoj transgeničkih embrija koriste umjetne maternice (o kojima smo također već u nekoliko navrata pisali za Bug).

Društveni život i životno okruženje transgeničkih slonova

Čak i ako jednog dana sve ovo postane izvedivo – i to u dovoljno velikom broju da se stvori održivo krdo mamufanta – ostaju i druga važna pitanja. Primjerice, poznato je da su današnji slonovi izrazito inteligentna i složena bića sa razvijenim društvenim i kulturnim znanjima koja se prenose s generacije na generaciju. „Ne možeš samo izmjenom nekolicine gena  i fizičkih svojstava naučiti transgeničkog slona da postane vunasti mamut,“ kažu znanstvenici.

Povrh svega, ni okoliš u kojem su nekada živjeli mamuti više nije ono što je bio prije 11.000 godina, tijekom prijelaza pleistocena u današnji holocen. Tada je „mamutska stepa“ bila jedno od najraširenijih staništa na Zemlji i bila je bogata životom, no današnji ekosustavi u tim sjevernim regijama znatno su manje raznoliki i manje produktivni. Zanimljivo je da bi upravo nestanak mamuta mogao biti razlog tomu – mamuti su, smatra se, bili ključna vrsta koja je oblikovala vlastito stanište. Drugim riječima, mamuti su stvorili mamutsku stepu – a kad su izumrli, s njima je nestao i taj ekosustav.

Ali ako su jednom uspjeli stvoriti takav okoliš, možda bi to mogli i ponovno. De-ekstinktni mamuti mogli bi, barem u teoriji, ponovno preoblikovati ekosustav na način koji im odgovara, kažu znanstvenici. A upravo je ta teorijska sposobnost središnji dio cilja tvrtke Colossal Biosciences: vratiti krda mamuta (mamufanta) koja će gaženjem permafrosta potaknuti rast trava i drugog biljnog života, čime će se moći zadržati ugljik u tlu i time ublažiti klimatske promjene. Ipak, ta teorijska sposobnost je i dalje samo – teorijska. Jer ne možemo pouzdano znati je li to uopće moguće.

Ako laže mamut, ne laže dodo

Znanstvenici u tvrtki Colossal Biosciences su toga potpuno svjesni, i premda je osnivač tvrtke Ben Lamm više puta izjavio kako želi vidjeti mladunce vunastog mamuta kako „istrčavaju na teren“ do 2028., Beth Shapiro uporno ističe kako je genetika samo jedan dio komplicirane jednadžbe. „Početkom 2027. godine ćemo imati genetički preuređene stanice slona spremne za uporabu. Ali to je tek komadić velikog i složenog mozaika. Još uvijek postoji mnogo ozbiljnih prepreka i problema iz područja biologije, genetike i ekologije koji nisu riješeni – a moraju biti riješeni da bismo uspjeli“, kaže. Zato mamutsku mladunčad koja hoda tundrom ili stepom sasvim sigurno nećemo vidjeti 2028. godine, a možda ni desecima godina poslije.

S druge strane, Shapiro ostaje optimistična u pogledu budućnosti tvrtke Colossal Biosciences. Štoviše, smatra da će jedan drugi projekt tvrtke možda uspjeti i prije nego de-ekstinkcija mamuta: vraćanje u život ptice dodo. Za razliku od nepostojanja kompletnog genoma mamuta, genom dodoa je poznat i u potpunosti očitan: u veljači 2023., znanstvenici iz Colossal Biosciences su objavili kako su uspjeli potpuno sekvencirati genom dodoa koristeći ostatke iz muzejskih zbirki ostataka kostiju i DNK analize iz očuvanih tkiva te ptice čiji su zadnji primjerci izumrli krajem 17. stoljeća na Mauricijusu. Usporedbe genoma su provedene s najbližim živućim rođakom – nikobarskim golubom (Caloenas nicobarica), kako bi se od golublje DNK rekonstruirao „aktivni“ genom dodoa. „Iako genetika ptica donosi čitav niz svojih izazova, ipak treba cijeniti životinju koja polazi od jajeta, a ne od surogat-majke“, šale se u Collosalu.

Iako ideja o oživljavanju izumrlih vrsta zvuči fascinantno, ona sa sobom nosi brojne etičke i praktične izazove, kao i pitanja o tome gdje će obnovljena vrsta živjeti, s obzirom na to da je njezino prirodno stanište uništeno i hoće li ponovno uvođenje takve vrste narušiti postojeće ekosustave. S obzirom na nemalu cijenu ovakvih složenih i biotehnološki zahtjevnih projekata postoji i pitanje bi li se resursi uloženi u de-ekstinkciju mogli bolje iskoristiti za očuvanje ugroženih vrsta koje još postoje.

Znanstvenici koji se bave de-ekstinkcijom tvrde da su svjesni tih dilema, te ističu da bi tehnologije razvijene tijekom tih projekata mogle imati širu primjenu – na primjer, mogle bi pomoći u zaštiti ugroženih vrsta poboljšanjem njihove genske raznolikosti. Jedno je sigurno: ideja o povratku mamuta više nije samo znanstvena fantastika nego je realna znanstvena ambicija, sa svim svojim proturječjima, dilemama i potencijalom da nas natjera na bolje razumijevanje života, evolucije, ekologije i odgovornosti za svoj planet.

. . .

^{Igor „Doc“ Berecki je pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Pobornik teorijske i praktične primjene medicine i znanosti temeljene na dokazima, opušta se upitno ne-stresnim aktivnostima: od pisanja znanstveno-popularnih tekstova u tiskanom i online-izdanju časopisâ BUG, crtkanja računalnih i old-school grafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, fejsbučkog blogiranja o životnim neistinama i medicinskim istinama, sve do kuhanja upitno probavljivih craft-piva i sasvim probavljivih jela, te neprobavljivog sviranja bluesa.}