2009 년 브라질 농업 연구 공사(엠브라파)와 브라질리아 동물원은 로드킬과 죽은 다른 야생 동물들로부터 혈액,정자 및 탯줄 세포를 청소하고 동결하기 시작했습니다. 표본은 다른 종 중에서도 수풀 개,칼라 개미 핥기,들소 및 회색 브로켓 사슴에서 수집되었습니다.
이 아이디어는 브라질의 멸종 위기에 처한 야생 동물의 유전 정보를 보존하는 것이 었습니다. 어느 날,조직은 추론,그들은 멸종 위기에 처한 동물을 복제하고 감소 인구를 강화하기 위해 수집 된 유전자를 사용할 수 있습니다. 지금까지 두 기관은 적어도 420 조직 샘플을 수집했다. 이제 그들은 번식 및 복제 기술을 개선하기 위해 이러한 표본에서 유전자를 사용하는 관련 프로젝트에 협력하고 있습니다. 현재 복제 기술은 익숙한 종으로 작업 할 때에도 5%미만의 평균 성공률을 가지고;야생 동물을 복제하는 것은 일반적으로 1%미만의 성공이다.
브라질의 새로운 사업 중에 태어난 동물은 브라질리아 동물원에서 살 것이라고 엠 브라파 연구원 카를로스 마틴은 말한다. 야생 동물의 포로 인구를 확대,그와 그의 희망 팀은,그 나라의 서식지에서 더 많은 야생 동물을 복용에서 동물원과 연구원을 억제합니다. 마틴과 그의 동료들은 복제하려고 시도 할 종을 아직 결정하지 않았지만 갈기 늑대와 재규어는 강력한 후보자입니다. 국제 자연 보전 연합은 두 동물을 멸종 위기에 처한 종의 빨간색 목록에서”거의 위협 받았다”고 분류하며,”멸종 위기에 처했다.”
많은 연구자들은 현재 복제가 실현 가능하거나 효과적인 보존 전략이 아니라는 데 동의합니다. 우선,일부 자연 보호론자들은 복제가 많은 동물들이 처음에 멸종 위기에 처한 이유,즉 사냥과 서식지 파괴를 다루지 않는다고 지적합니다. 복제가 이론적으로 진정으로 절망적 인 상황에서 도움이 될 수 있다고하더라도,현재의 복제 기술은 많은 차이를 만들기에는 너무 비효율적입니다. 성공적으로 바람직한 특성을 복제 년 동안 복제 된 국내 종,특히 소를 복제와 비교-멸종 위기 종을 복제하는 것은 여러 가지 이유로 훨씬 더 어렵다.
성공적인 복제는 일반적으로 적어도 세 가지 필수 구성 요소를 포함한다:복제 될 동물의 유전자;그 유전자를 받기 위해 생존 가능한 난자;그리고 결과 배아를 임신시키는 어머니. 종종 몇 개의 클론을 생산하기 위해 수백 개의 배아와 시도 된 임신이 필요합니다. 과학자들은 일반적으로 멸종 위기에 처한 동물의 생식 생리학에 대한 이해가 부족하여 그 종에서 충분한 수의 알을 추출하거나 그 종의 암컷이 클론을 낳는 데 의존하는 것이 너무 위험합니다. 법적 보호는 때때로 그러한 절차에서 위협받는 종을 배제합니다. 이를 보완하기 위해 연구자들은 멸종 위기에 처한 종의 유전자를 밀접하게 관련된 종의 알과 융합하고 후자에서 어머니를 선택합니다. 이러한 하이브리드 배아는 종종 제대로 발달하지 못합니다.
그들은 이러한 문제를 잘 알고 있지만,마틴과 그의 동료뿐만 아니라 전 세계의 몇몇 과학자들은 멸종 위기에 처한 야생 동물의 유전 정보를 보관하기위한 노력이 가치가 있다고 생각합니다. 일부 연구자들은 복제가 미래에 보존을위한 유용한 도구가 될 것이라고 낙관하고있다. 낙천적 최근 성공 복제 밀접 하 게 관련 된 국내 종,복제 된 배아,신생아 클론에 대 한 더 나은 신생아 치료 및 냉동 조직에서 파생 된 줄기 세포에 의해 가능 하 게 체 외 수정에 발달 이상을 방지 하기 위한 향상 된 기술을 사용 하 여 야생 포유류를 가리킵니다.
첫 번째 클론
1950 년대 초 필라델피아의 랑케나우 병원 연구소에서 로버트 브릭스와 토마스 킹은 핵 이동이라는 과정을 통해 27 개의 북부 표범 개구리를 성공적으로 복제했습니다. 종종 세포의 명령 센터라고 불리는 핵은 미토콘드리아라는 콩 모양의 에너지 생성 세포 기관 내의 유전자를 제외하고 척추 동물의 유전자의 대부분을 포함합니다. 브릭스와 킹은 개구리 알을 핵에서 비우고 개구리 배아의 세포에서 핵을 빨아 들여 그 핵을 빈 알에 주입했습니다. 많은 알들이 올챙이로 발달했는데,그 알들은 그들의 핵 유전자를 기증한 배아와 유전적으로 동일했다.
1958 년 존 거든,다음 옥스포드 대학에서,동료들은 완전히 형성 올챙이의 세포에서 추출 핵 유전자와 개구리를 복제. 다양한 조직이 될만큼 유 전적으로 유연한 배아 세포와 달리 올챙이의 세포는”분화”되어 있습니다-즉,그들이 표현하는 유전자의 패턴은 특정 세포 유형의 프로파일에 맞게 변경되었습니다:예를 들어 피부,눈 또는 심장 세포. 구르돈은 난자에 이식했을 때,성숙한 세포의 핵 유전자가 배아의 세포에서 유전자의 더 다양한 상태로 되돌아간다는 것을 증명했다. 이 돌파구는 과학자들이 성인 세포에서 유전자를 사용하여 훨씬 더 큰 동물을 복제하도록 장려했습니다.
1996 년 스코틀랜드의 연구자들은 핀-도싯 암컷 양을 복제하려고 시도했다. 그들은 그녀의 유방 세포에서 추출한 핵을 다른 양 품종 인 스코틀랜드 블랙 페이스에서 파생 된 거의 300 개의 빈 알에 주입했습니다. 준비된 계란 중에서 과학자들은 30 개 이상의 배아를 만들 수있었습니다. 그 배아 중 5 개만이 대리 스코틀랜드 블랙 페이스에 이식 된 후 양으로 발전했습니다. 그리고 그 양들 중 단 한 마리 만이 성인으로 살아 남았습니다. 연구자들은 그녀의 돌리라는 이름을 지었다.
그 이후로 일부 생물 학자들은 복제가 멸종 위기에 처한 종,특히 수십 마리 또는 소수의 동물 만 남아있는 끔찍한 상황에서 도움이 될 수 있다고 반복적으로 제안했습니다. 더 작고,더 균질하며,더 많은 인구를 낳을수록,하나의 유해한 유전 적 돌연변이 또는 질병에 더 취약합니다. 클론은 이론적으로 연구자가 많은 다른 개인으로부터 보존 된 유전자에 접근 할 수 있다면 멸종 위기에 처한 인구의 유전 적 다양성을 증가시킬 수 있습니다. 적어도 클론은 축소 인구를 안정화 할 수 있습니다. 그리고,일부 연구자들은 주장,유 전적으로 동질하지만 안정적인 인구는 멸종보다 더 좋을 것이다;같은 영국에서 칠링 햄 소와 같은 야생 동물의 일부 높은 근친 그룹은 수백 년 동안 잘 살아있다.
복제의 혜택을 받을 수 있는 한 종은 아프리카에 서식하는 북부의 흰 코뿔소이다. 1960 년 전 세계 북부 흰 코뿔소 인구는 2,000 명 이상 이었지만 밀렵은 오늘날 11 명으로 줄어들었다. 마지막으로,3 명은 동물원에 살고 있으며,2 명은 샌디에고에,1 명은 체코에 살고 있으며,4 명은 케냐의 올 페제타 보호 협회에 살고 있으며,4 명은 아직 확인되지 않은 보고서에 따라 야생에서 살 수 있지만 몇 년 동안 발견되지 않았습니다. 2012 년 여름에 두 마리의 코뿔소가 교미되었지만 대부분의 포로 동물은 짝짓기 또는 불임에 관심이 없습니다.
하지만 지금은 복제가 흰 코뿔소나 다른 위협받는 종들을 도울 가능성은 거의 없다. 지금까지 멸종 위기에 처한 동물을 복제하는 이야기는 몇 가지 유명한 성공과 많은 실패 중 하나입니다. 2000 년대 초부터 돌리를 생산 한 것과 동일한 기술을 사용하여 연구자들은 2001 년에 무플 론 양과 가우로 알려진 소,2003 년에는 반텡이라고 불리는 야생 소,2009 년에는 피레네 아이 벡스라고 알려진 야생 염소,2012 년에는 야생 코요테를 포함하여 멸종 위기에 처한 여러 포유류를 복제했습니다. 각각의 경우에 더 많은 클론은 살아보다 출생 전에 사망;대부분의 경우 클론 중 어느 것도 성인으로 살아 없다.
일치하지 않는
멸종 위기에 처한 동물이나 멸종 된 동물의 시도 된 복제품은 모두 다른 이유로 다른 방식으로 사망했지만 모두 하나의 근본적인 문제를 공유했습니다. 대부분의 경우,연구자들은 멸종 위기에 처한 종의 유전자와 관련 국내 종의 알을 결합했습니다. 각 대리모는 종종 적어도 몇 임신,계란의 수백을 추출해야하는 전략을 달성하기 위해 하이브리드 배아 수십 이식된다. 대부분의 멸종 위기에 처한 동물의 생식 생리학이 너무 가난하게 이해되기 때문에,연구자들은 종종 동물이 배란시기와 알을 얻는 최선의 방법을 확신 할 수 없습니다. 어떤 경우에는 법적 보호가 과학자들이 위협받는 종에서 알을 수확하는 것을 방지합니다. 이러한 모든 이유로 그들은 대신 더 친숙한 국내 종으로 변합니다.
한 종의 유전자를 다른 종의 난자에 주입하면,심지어 밀접한 관련이 있는 난자도 대리모의 자궁에서 제대로 발달하지 못하는 특이한 잡종 배아를 만든다. 하이브리드 배아는 복제 된 종의 핵 유전자와 기증자 난자의 미토콘드리아 유전자를 가지고 있습니다. 이 불일치는 배아가 발달함에 따라 문제가됩니다. 그들은 둘 다 세포가 음식에서 에너지를 추출하는 단백질에 대한 유전 적 조리법을 포함합니다. 하이브리드 배아에서 이러한 단백질은 항상 에너지를 굶어 세포를 잎하는,제대로 함께 맞지 않습니다. 더 복잡한 문제,대리모는 종종 배아의 조직 중 일부,특히 태반을 외국으로 인식하기 때문에 하이브리드 배아를 거부합니다.
또 다른 문제-그리고 지금까지 가장 어려운-핵 전송을 통해 생성 된 하이브리드 배아는 대부분의 배아와 같은 유전 적 빈 슬레이트가 아니라는 것이다. 모든 척추 동물은 거의 모든 유형의 성체 세포가 될 수있는 배아 줄기 세포의 중공 공으로 삶을 시작합니다. 그 줄기 세포의 각각은 염색체에 포장 된 동일한 게놈의 복사본을 포함-. 배아가 발달함에 따라 줄기 세포는 성인 형태를 취하기 시작합니다:일부는 피부 세포가되고 다른 일부는 심장 세포가됩니다. 세포의 다른 유형은 유전자의 다른 본을 표현하는 것을 시작합니다. 각 세포 내부 분자 및 효소의 구색 유전자 발현을 변경 하려면 히스톤 상호 작용 합니다. 메틸기와 같은 일부 분자는 세포 기계가 유전자의 특정 부분에서 유전 지침을 읽는 것을 물리적으로 차단합니다; 일부 효소는 히스톤과 유전자 사이의 결합을 느슨하게하여 특정 유전자에 더 쉽게 접근 할 수있게합니다. 결국 각 세포 유형(피부 세포,간 세포,뇌 세포)은 동일한 게놈을 가지고 있지만 다른 후성 유전체:적극적으로 발현되거나 효과적으로 침묵하는 독특한 유전자 패턴. 시간이 지남에 따라 성인 세포의 후성 유전체는 동물의 삶의 경험에 따라 더욱 변할 수 있습니다.
그래서 연구자들이 성체 세포의 핵을 빈 알에 주입하면,핵은 독특한 후성 유전체를 가져옵니다. 1950 년대 구르돈의 초기 실험과 그 이후의 연구들이 보여준 것처럼,알은 도입된 핵 유전자의 후성 유전체를 지울 수 있고,슬레이트를 어느 정도 깨끗하게 닦을 수 있다. 이”핵 재 프로그래밍”과정은 제대로 이해되지 않으며,특히 난자가 한 종에서 나온 것이고 다른 종에서 나온 핵 유전자 일 때 난자가 제대로 완료되지 못하는 경우가 종종 있습니다. 불완전한 핵 재 프로그래밍은 출생 전에 클론을 죽이는 많은 발달 이상과 매우 높은 출생 체중 및 장기 부전과 같은 많은 생존자에게 공통적 인 의학적 문제에 대해 과학자들이 생각하는 주된 이유 중 하나입니다.
일부 연구자들은 이러한 문제를 해결하는 방법을 봅니다. 이탈리아 테라모 대학의 파스칼리노 로이는 2000 년대 초에 멸종 위기에 처한 무플론 양을 성공적으로 복제한 팀의 일원이었으며,클론은 생후 6 개월 이내에 사망했다. 로이와 그의 동료들은 대리모의 자궁에서 생존 하이브리드 배아의 기회를 증가시킬 수 있다고 생각합니다. 이 세포,영양막의 외부 원으로 구성된 척추 동물의 배반포—공 모양의 시작으로 알려진 무엇으로 발전 할 때까지 첫째,그들은 제안,연구자들은 실험실에서 짧은 시간 동안 하이브리드 배아를 육성 할 수,내부 세포 질량으로 알려진 빠르게 분열 줄기 세포의 덩어리를 둘러싼. 결국 영양막은 태반이됩니다. 연구진은 하이브리드 배반포에서 내부 세포 질량을 특종 수,로이 제안,그리고 대리모와 같은 종에서 파생 된 빈 영양막로 이식. 대리모는 자신의 종에서 영양막을 거부 할 가능성이 훨씬 적기 때문에 발달중인 배아는 생존 할 확률이 훨씬 높습니다.
과학자들은 또한 세포의 후성 유전체를 결정하는 효소를 자극하거나 억제하는 트리코스타틴과 같은 특정 화합물과 화학 물질에 난자를 입욕하여 핵 재 프로그래밍을 장려하는 방법을 알아 냈습니다. 가장 최근에 일본 고베에 있는 리켄 발달생물학센터의 와카야마 테루히코와 그의 동료들은 25 세대에 걸쳐 한 마리의 기증자 마우스에서 581 마리의 복제된 마우스를 생산했으며,트리코스타틴 에이를 사용하여 모든 세대가 아닌 일부에서 25%의 성공률을 달성했다. 연구자들이 1970 년대와 80 년대에 시도했지만,불분명 한 이유로 최근에 시도하지 않은 무언가.
최근 몇 년 동안 멸종 위기에 처한 동물을 복제하려는 가장 성공적인 시도 중 일부는 가장 사랑받는 국내 종인 고양이와 개를 포함했습니다. 뉴 올리언스에서 멸종 위기에 처한 종의 연구를위한 오 듀본 센터에서,마사 고메즈와 그녀의 동료들은 대리모로 국내 고양이를 사용하여,2000 년대 중반 이후 많은 아프리카 살쾡이 클론을 만들었습니다. 고메즈는 8 개의 클론이 지금까지 성인으로 살아남 았으며 오늘날 모두 건강하다고 말합니다. 그녀는 살쾡이와 국내 고양이가 복제의 목적을 위해 짝 대부분의 야생 및 국내 종보다 훨씬 더 밀접하게 서로 관련이 있다는 사실에,부분적으로,그녀의 성공을 속성. 그녀와 그녀의 팀은 또한 제왕 절개로 성공률을 높이는 법을 배웠습니다-클론에게 전형적인 출생의 스트레스를 덜어주고 신생아 클론을 미숙아 인 것처럼 몇 주 동안 집중 치료를받습니다. 2008 년 한국 서울 대학의 이명박과 그의 동료들은 국내 개를 사용하여 건강한 남성 회색 늑대 클론 3 개를 만들어 비슷한 성공을 거두었습니다. 리의 팀은 이전에 두 명의 여성 회색 늑대 클론을 만들었습니다. 다섯 마리의 동물 모두 성인기에 살아 남았습니다.
아프리카 출신이며 빨간색 목록에”취약한”것으로 등재 된 검은 발 고양이와 함께 일하면서 고메즈는 이제 핵 전달과는 다른 복제 방법에 초점을 맞추고 있습니다. 그녀는 줄기 세포로 검은 발 고양이에서 성인 세포를 변환하고 이후 정자와 계란이 될 그 줄기 세포를 유도하기 위해 노력하고있다. 그런 다음 체외 수정이나 유사한 기술을 통해 국내 고양이에게 검은 발 고양이 배아를 함침시킬 수 있습니다. 또는 줄기 세포 유래 정자와 난자를 사용하여 멸종 위기에 처한 종의 암컷을 함침시킬 수 있습니다.
이 접근법이 기술적으로 도전적이라고 말하는 것은 과소 평가 될 것이지만 연구자들은 인상적인 진전을 이루었습니다. 에 2011 라호야에있는 스크립스 연구소의 쟌느 로링,캘리포니아. 그리고 그녀의 동료들은 멸종 위기에 처한 두 종의 얼어 붙은 피부 세포에서 줄기 세포를 생산했습니다—북부 흰 코뿔소와 드릴로 알려진 개똥 같은 영장류. 그리고 2012 년 교토 대학 의과 대학원의 하야시 카츠 히코와 동료들은 다음 가능한 계란으로 변환 줄기 세포로 성인 마우스에서 피부 세포를 돌렸다. 테스트 튜브에 정자와 계란을 비옥하게 한 후,연구진은 건강하고 비옥 한 자손을 낳았다 대리모 마우스에 배아를 이식.
“나는 복제가 멸종 위기에 처한 종을 구할 것이라고 말하는 것이 아니다”고 고메즈는 말한다,”하지만 난 여전히 다른 도구로 복제의 신자입니다. 그것은 쉬운 일이 아닙니다,그래도. 연구는 느리게 움직입니다.”
테라모의 로이도 낙관적입니다. 그는 과학자들이 브라질이했던 것처럼 멸종 위기에 처한 동물의 유전 정보를 계속 수집하고 보존해야한다고 생각하며 샌디에고 동물원 보존 연구소의”냉동 동물원”과 같은 얼음 위에 조직의 바이오 뱅크를 만듭니다. 연구자들이 야생 동물과 멸종 위기에 처한 동물을 복제하는 효율성을 극적으로 높일 수 있다면—핵 이동이든 체외 수정이든-그들이 필요로하는 유전자가 그들을 기다리고있을 것입니다. 그렇지 않은 경우,바이오 은행은 여전히 기초 연구에 유용 할 것이다. “멸종 위기에 처한 동물의 복제가 제대로 확립되면 매우 강력한 도구가 될 것입니다.”라고 로이는 말합니다. “뭔가 할 수 있다면 10 년 안에 끝날 것입니다.”