L'ultimo rinoceronte bianco nordico maschio - il suo nome era Sudan - è morto a marzo, lasciandosi dietro solo due membri della sottospecie: sua figlia e sua nipote.
In passato, quei fatti severi avrebbero segnato la fine. Ma i ricercatori dell'Istituto per la ricerca sulla conservazione dello zoo di San Diego, sede di un gelido serraglio noto come lo zoo ghiacciato, stanno lavorando per dare una seconda possibilità ai rinoceronti del nord bianco. Dal 1975, l'istituto raccoglie i tessuti dalle creature, alcune in via di estinzione e altre no, quindi ha fatto crescere le cellule in laboratorio e le ha conservate a 321 gradi freddi sotto lo zero di Fahrenheit.
Gli zoo utilizzano già tecnologie riproduttive come la fecondazione in vitro per animali come i gorilla e l'inseminazione artificiale per i panda. (Altrove, gli scienziati stanno prendendo in considerazione i meriti della resurrezione di specie estinte come il mammut lanoso e il piccione passeggero, anche se per questo avrebbero dovuto usare l'antico DNA.) Lo zoo di Frozen ha usato il suo sperma conservato per creare pulcini di fagiano, ad esempio, ed è arrivato al punto di creare embrioni di ghepardi e di fecondare le uova dei rinoceronti bianchi meridionali.
Ora i suoi guardiani dello zoo sperano che la loro dozzina di campioni di rinoceronti bianchi settentrionali diventino genitori di una nuova generazione in un modo diverso: usando la tecnologia delle cellule staminali per trasformare il tessuto di pelle di rinoceronte bianco conservato in uova e sperma.
La ricerca dell'istituto va oltre la produzione del bambino. Gli scienziati stanno lavorando a metodi per identificare geneticamente la carne di primati e antilopi duiker cacciati illegalmente. E in futuro, potrebbero usare la sua collezione per ripristinare la diversità genetica nei furetti dai piedi neri in via di estinzione.
L'ampliamento di tali sforzi richiederà una rete globale di zoo congelati, scrivono Oliver Ryder, direttore dell'istituto per la genetica della conservazione, e il coautore Manabu Onuma nell'Annual Review of Animal Biosciences .
Ryder, che è stato all'istituto sin dalla sua fondazione, ha parlato con Knowable del passato, del presente e del futuro del Frozen Zoo. Questa conversazione è stata modificata per la lunghezza e la chiarezza.
Come è iniziato lo zoo di Frozen?
Ci piace dire che lo zoo di Frozen è iniziato quando il Dr. Kurt Benirschke è arrivato allo Zoo di San Diego nel 1975. Il Dr. Benirschke, morto nel 2018, era interessato alla fertilità e ai cromosomi. La tecnologia per congelare le cellule e scongelarle con la funzione ripristinata era ancora abbastanza nuova - fu fatta per la prima volta con lo sperma nel 1949 - ma aprì ogni tipo di opportunità. Avere colture cellulari per congelare, far rivivere e far crescere più cellule da, per guardare i cromosomi, è stato un progresso davvero significativo. Altri scienziati lo stavano facendo, ma principalmente nella ricerca medica umana.
Il Dr. Benirschke era particolarmente interessato a descrivere i cromosomi di diverse specie. Abbiamo colto tutte le opportunità che si sono presentate per raccogliere una nuova specie. C'era la certezza che le cellule in banca trovassero usi ben oltre ciò che si poteva immaginare in quel momento.
Allo zoo di Frozen, fiale come queste sono le "recinzioni di animali". Ognuna contiene sperma o cellule cresciute da un po 'di pelle animale o altri tessuti. Sono immagazzinati in azoto liquido a -321 gradi Fahrenheit e scongelati quando i ricercatori vogliono usarli. (San Diego Zoo Global) Ti sei anche unito allo zoo di Frozen, poi chiamato Center for Reproduction of Endangered Species, nel 1975. Ricordi il primo animale da cui hai mai conservato le cellule?
Era un muntjac cinese, un cervo che abbaiava. Ce n'era uno che aveva una frattura ed è stato riparato da chirurghi ortopedici. Hanno dovuto prenderlo e anestetizzarlo per cambiare il cast, quindi sono stato in grado di venire e fare una biopsia cutanea.
I cervi che abbaiano sono interessanti. Ci sono muntjac cinesi e indiani e la persona media sarebbe sfidata a identificare molta differenza tra i due. Tuttavia, mentre il muntjac cinese ha 46 cromosomi, il muntjac indiano ha il minor numero di cromosomi conosciuto nei mammiferi: sei nelle femmine, sette nei maschi.
Quelli di noi interessati all'evoluzione, a come si sono evoluti i cromosomi e come si formano le specie, sono stati sfidati da questo "scandalo", come veniva chiamato. Ora sappiamo che i cromosomi si sono fusi insieme nell'antenato del muntjac indiano. Ciò che ha innescato quella fusione non è noto, ma deve aver avuto luogo. Un ibrido tra i due è stato realizzato in Cina; aveva tre grandi cromosomi e 23 piccoli. Viveva, ma non riusciva a riprodursi.
Un'altra volta, nel 1980, ricordo che il patologo mi disse: “Abbiamo un animale davvero interessante e raro nella stanza della necropsia [autopsia animale]. Dovresti ottenere un campione. ”Ed era un rinoceronte bianco settentrionale. Quel campione ha fornito il materiale, anni dopo, per fare il primo studio di genetica confrontando i rinocerosi bianchi settentrionali e meridionali.
Ora avanziamo rapidamente al presente, e abbiamo un ambizioso progetto di salvataggio genetico per prevenire l'estinzione del rinoceronte bianco settentrionale, e dipende dalle 12 culture di rinoceronte bianco settentrionale che abbiamo accumulato negli anni.
Come puoi usare quelle cellule per salvare il rinoceronte bianco settentrionale?
Da quei campioni di pelle con le banche, abbiamo cellule congelate chiamate fibroblasti. Scongeliamo quelle culture e le trasformiamo in quelle che vengono chiamate cellule staminali pluripotenti indotte. In teoria, questi possono trasformarsi in quasi ogni tipo di cellula del corpo: possono produrre cellule cardiache che battono, possono produrre cellule nervose.
Il nostro obiettivo finale è trasformare le cellule staminali in uova e spermatozoi, in modo da poter produrre embrioni. In altre parole, quei fibroblasti saranno in grado di avere bambini.
Questo è stato fatto nei topi di laboratorio, ma non ci sono ancora altre specie. Finora, abbiamo indotto cellule staminali pluripotenti da rinoceronti bianchi settentrionali. Ora stiamo perfezionando i metodi per confermare che sono pluripotenti. C'è un'altra squadra che sta lavorando con un branco di rinoceronti bianchi meridionali femminili che intendiamo usare come surrogati. Siamo a almeno un decennio da un bambino rinoceronte bianco settentrionale, ma stiamo facendo progressi.
Se me lo avessi chiesto nel 1985, puoi prendere una cella dallo zoo di Frozen e trasformarla in un animale, avrei detto di no. Ora stiamo programmando di farlo in laboratorio qui.
Oociti freschi (uova) raccolti da un rinoceronte bianco meridionale. Per aiutare a riportare il rinoceronte bianco settentrionale dall'orlo dell'estinzione, i ricercatori dello zoo di Frozen sperano di trasformare le cellule della pelle del rinoceronte bianco settentrionale conservate in uova e spermatozoi e impiantare embrioni in una mamma di rinoceronte bianco meridionale. (TB Hildebrandt et al. / Nature Communications 2018) Cos'altro stai facendo con campioni dallo zoo di Frozen?
Siamo una fonte eccellente per i progetti sul genoma. Abbiamo contribuito con campioni a qualcosa come 140 progetti di sequenziamento dell'intero genoma.
Stiamo collaborando con il Broad Institute di Cambridge, nel Massachusetts, al 200 Mammals Project, che confronterà il DNA umano con quello di altri 199 mammiferi. Aiuterà i ricercatori a capire quale nucleo di geni sia così importante da essere conservato in noi e in altri animali. E sono coinvolto nel progetto sui genomi dei vertebrati per sequenziare tutte le 66.000 specie di vertebrati viventi. Questi genomi rivelano molte cose interessanti sulla storia di una popolazione animale, i suoi schemi di migrazione e se è ibridato con altre specie. Questo tipo di analisi genetica aprirà una nuova finestra sorprendente su come funziona la vita.
Nella tua recensione, hai discusso della creazione di una biobanca mondiale della fauna selvatica. Perché è importante?
Sebbene lo zoo di San Diego abbia il suo zoo ghiacciato, con oltre 1.000 specie, questa è una piccola frazione della biodiversità mondiale. Ci sono circa 26.500 specie minacciate che sono state nominate - e altre che non sono state inserite nell'elenco.
Il prossimo anno ci sarà meno biodiversità di quanto non lo sia ora. Quindi dovremmo essere bancari finché possiamo. Deve essere fatto in diversi paesi in modo che abbiano le proprie risorse genetiche accumulate.
Hai detto che quando sei arrivato allo zoo di Frozen 44 anni fa, non avresti potuto immaginare di far crescere interi animali dalle cellule. Quale progetto ti piacerebbe vedere lo zoo di Frozen nei prossimi 44 anni?
Man mano che le popolazioni delle specie si riducono, perdono anche preziose versioni di geni presenti solo in alcuni animali. Il pool genico diventa una pozzanghera genetica. Immagino che in futuro, utilizzando materiale bancario, potremmo ripristinare le variazioni genetiche.
Come lo faresti?
Dovremmo trasformare le cellule in animali. Ad esempio, potresti prendere un'animale femmina che vive allo stato brado e trasferire un embrione con alcuni geni utili in lei.
Qualcuno potrebbe dire che riportare indietro i geni perduti, o specie quasi estinte, stia giocando a Dio.
Ma gli umani lo fanno da molto tempo: abbiamo causato estinzioni di specie. Abbiamo irrimediabilmente cambiato il loro habitat. Abbiamo modificato il loro comportamento. Li abbiamo mescolati. Abbiamo modificato i loro ambienti, i loro predatori, le loro malattie. Tutte queste cose che abbiamo già fatto.
L'uso di campioni bancari per promuovere la diversità ci darebbe la possibilità di cambiare il mondo naturale in modo positivo.
Knowable Magazine è uno sforzo giornalistico indipendente dalle revisioni annuali. 
