Uitsterven is niet zo definitief als het klinkt

Biologie

Dieren ‘ontuitsterven’, is dat nou wel zo’n goed idee? Genetici dromen ervan, ecologen zijn tegen.

De Tasmaanse buidelwolf is in 1936 uitgestorven. Foto AMNH

Twee keer stierf de Pyrenese steenbok uit. Celia was een oud vrouwtje, de laatste van haar soort (Capra pyrenaica pyrenaica). Op 6 januari 2000 werd zij in het natuurpark Ordesa y Monte Perdido in de Spaanse Pyreneeën door een omvallende boom verpletterd. Drie jaar later werd de kloon van Celia geboren. Voor het eerst was een uitgestorven diersoort weer tot leven gewekt.

Voor even dan: de Franse en Spaanse onderzoekers zagen meteen dat er iets mis was. De tong van het bokje hing naar buiten. De pasgeboren kloon hapte tevergeefs naar adem en stikte. Bij de autopsie stuitten de onderzoekers op een derde longkwab die bijna de hele borstkas vulde. Het overtollige orgaan had de twee werkende longen van het bokje verdrukt.

Er klonk voorzichtig applaus toen Alberto Fernández-Árias, dierenarts bij het natuurpark, het verhaal van Celia en haar herrijzenis vertelde. In de zaal zaten biologen, genetici, ecologen, natuurbeschermers en journalisten, zij kwamen op 15 maart op een TEDX-congres in Washington DC bijeen om over de-extinction te praten: letterlijk ‘ontuitsterven’. Nu ontwikkelingsbiologen hun kloontechnieken hebben verfijnd en genetici het DNA uit duizenden jaren oude botten kunnen reconstrueren, vindt een groeiende groep wetenschappers dat het tijd is om uitgestorven diersoorten weer tot leven te wekken, à la Jurassic Park.

Celia klonen was nog relatief eenvoudig: Fernández-Árias en zijn collega’s hadden een paar maanden voor haar dood twee stukjes huid uit haar oor en flank gestanst. De onderzoekers injecteerden het DNA uit de huidcellen in een lege eicel, zetten deze eicel tot delen aan en implanteerden het jonge embryo in de baarmoeder van een surrogaatmoeder. Het tot leven wekken van lang uitgestorven diersoorten, zoals de dodo en de Tasmaanse buidelwolf, wordt de echte uitdaging. Er is geen buidelwolfcel meer in leven, het dodo-DNA is al lang geleden in miljoenen stukjes uiteengevallen. Toch denken sommige genetici dat het kan.

Maar waarom willen ze dat eigenlijk? Sommige verdwenen diersoorten zouden een waardevolle toevoeging zijn aan ecosystemen en landschappen van vandaag, betogen voorstanders van ‘ontuitsterving’. In dezelfde adem noemen ze vaak de mammoet: grazende en poepende mammoetkuddes zouden de natte, Siberische toendra weer veranderen in een productief steppelandschap. Anderen zien het tot leven wekken van uitgestorven dieren als morele plicht: de mens roeide de dodo uit, dus de mens is ook verantwoordelijk voor zijn terugkeer. En er zijn er die dieren tot leven willen wekken, gewoon, omdat het kan. De echte doorbraak moet nog komen, niet iedereen vindt ontuitsterven een goed idee, maar de handen van genetici en synthetisch biologen jeuken. Sommigen zijn alvast begonnen.

Hoogleraar Mike Archer van de University of New South Wales maakte op het TEDX-congres bekend dat hij ver op weg is een vreemd, uitgestorven kikkertje (Rheobatrachus silus) uit Australië tot leven te wekken. De kikker in kwestie had een unieke voortplantingsstrategie: de vrouwtjes slikten hun kikkerdril door en broedden de eitjes uit in hun maag. Biologen hadden nog nooit zoiets gezien. De meeste biologen kregen de kans ook niet: de maagbroeders werden in 1971 ontdekt, maar tien jaar later waren ze geruisloos verdwenen. Een paar bevroren weefselmonsters, dat was alles wat er van de maagbroeders restte.

Die vriezer lijkt nu hun redding: toen Archer de monsters ontdooide, bleken de cellen in het weefsel nog redelijk intact, inclusief celkernen met DNA. De afgelopen maanden plaatste Archer deze maagbroeder-celkernen in de leeggezogen eicellen van een verwante kikkersoort. In februari kwam het eerste kleine succes: één eicel begon te delen. Het embryo bleef echter vroeg in zijn ontwikkeling steken, maar Archer is ervan overtuigd dat hij ze uiteindelijk over de drempel heen kan helpen en de maagbroeder weer tot leven kan wekken.

De trekduif terug

De Spanjaarden gaan een nieuwe poging wagen om Celia te klonen, maakte Fernández-Árias op het congres bekend. Er werd verder gesmoesd en gedroomd over de wedergeboorte van de sabeltandtijger, de buidelwolf en dodo. En een jonge Amerikaan presenteerde het meest ambitieuze project tot nu toe: het terugbrengen van de trekduif.

De trekduif (Ectopistes migratorius), of passenger pigeon, was twee eeuwen geleden nog de talrijkste vogel van Noord-Amerika. Zwermen van miljoenen of miljarden vogels trokken over het Noord-Amerikaanse landschap, op zoek naar zaden, bessen en fruit. De zon werd verduisterd als de trekduiven kwamen, schreef de negentiende-eeuwse ornitholoog James Audubon; het geklap en gefladder van miljoenen vleugels klonk als een monotoon gebrom. Takken kraakten en braken onder het gewicht van de vele duivenlijven, de bodem van het bos werd bedolven onder centimeters duivenpoep.

Het was dan ook geen kunst om hele vluchten trekduiven tegelijk af te schieten. De duiven die niet door hagel werden geraakt, raakten in netten en vallen verstrikt. Jonge vogels werden met lange stokken de bomen uitgeslagen, of door zwaveldampen en rook bedwelmd. Na zo’n slachtpartij werden de dode duiven per goederenwagon naar de steden aan de oostkust vervoerd, waar de jagers het duivenvlees verhandelden.

Nog geen honderd jaar nadat de massale jacht op trekduiven begon, waren alle reuzenzwermen uitgeroeid. In 1914 stierf de laatste trekduif, Martha, in de Cincinnati Zoo. Maar Martha zal niet de allerlaatste trekduif zijn, als het aan Ben Novak (26) ligt.

Novak was 13 jaar toen hij verliefd werd op de trekduif. Met zijn project over de dodo had hij net de science fair van zijn high school in North Dakota gewonnen, ‘een met ranches en fossielen bezaaide woestenij’, toen hij voor het eerst over de trekduif las. Daarna kwamen nog meer boeken, gevolgd door een bliksemstudie paleontologie en genetica en een stage in het lab van Hendrik Poinar van de McMaster University in Hamilton, expert als het gaat om het bepalen van oeroude DNA-volgorden.

Naast zijn werk in Poinars lab bemaderde Novak talloze musea met de vraag of hij DNA-onderzoek aan hun opgezette trekduiven mocht doen. Drie stemden toe. Novak sprokkelde daarna zelf het geld bij elkaar voor de DNA-analyse. Zijn werk en zijn passie voor de trekduif trokken de aandacht van Revive and Restore, de pas opgerichte ontuitsterf-stichting die deel uitmaakt van The Long Now Foundation. Deze Amerikaanse organisatie heeft als doel om langetermijndenken te cultiveren en stimuleren. Revive and Restore heeft Novak inmiddels ingehuurd om de trekduif te laten herrijzen.

Dat zal niet eenvoudig gaan. Niemand heeft trekduifweefsel in de vriezer liggen. Uit de teenkussentjes, de veerschachten en het spierweefsel van museumvogels zijn hooguit losse flarden DNA te isoleren. Uit deze miljoenen puzzelstukjes valt weliswaar de complete DNA-volgorde van de trekduif te reconstrueren, maar zonder levende, ademende trekduifcel blijft het trekduifgenoom een levenloze rij letters in een databank.

Novak heeft daarom een sluiproute op het oog. Eerst wil hij achterhalen welke genen uniek zijn voor de trekduif, om die vervolgens over te hevelen naar het genoom van de Amerikaanse bandstaartduif (Patagioenas fasciata), de naaste nog levende verwant van de trekduif. Daarbij gaat het Novak niet alleen om de genen voor een rode borst en uitzonderlijk lange staart, maar ook voor het unieke instinct en gedrag van de trekduif. Novak gaat de trekduif dus niet tot leven wekken, maar opnieuw ontwerpen. Voor dit gedeelte van het project zal Novak samenwerken met synthetisch bioloog George Church van Harvard University. In zijn lab ontwikkelde Church een techniek om grote brokken DNA in één keer uit te wisselen. Tot nu heeft Church de techniek alleen toegepast op bacteriën.

Novak heeft nog geen idee hoeveel van het bandstaartduifgenoom hij zal moeten vervangen. Ook weet hij niet of de trekduifgenen in het genoom van de bandstaartduif zullen functioneren. De gemeenschappelijke voorouder van de trekduif en bandstaartduif leefde zo’n 20 miljoen jaar geleden. De evolutionaire afstand tussen twee duivensoorten is daarmee net zo groot als die tussen de gibbon en de mens. “Maar de genoomstructuur van de bandstaartduif en trekduif is bijna identiek, bijna alle chromosomen komen overeen”, schrijft hij in een e-mail.

Als het eerste trekduifkuiken dan uit het ei kruipt (“dat wordt nog een project op zich”), begint zijn opleiding tot trekduif. Novak wil de kuikens de eerste paar dagen door blauw-oranje geverfde surrogaatduiven laten opvoeden. In de weken daarna wil hij postduiven laten overvliegen boven het trekduifverblijf, om de jonge trekduifjes de oude migratieroutes aan te leren. “Veel van wat een trekduif een trekduif maakt, kan door surrogaatouders worden aangeleerd, en de rest vloeit voort uit hun instinct”, zegt Novak overtuigd.

Toch kun je je afvragen in hoeverre Novaks gereconstrueerde en heropgevoede trekduiven nog trekduiven zijn. “Nepouders, nepzwermen, nepbroedplaatsen. Neptrekduif?”, twitterde de Californische paleogeneticus Beth Shapiro vanuit de zaal.

Ook aanwezige ecologen hadden kritiek. Veel noemden de trekduif zelfs als voorbeeld van een diersoort die juist niet geschikt is om weer tot leven te wekken. De trekduif was een hypersociale vogel; overtal was hun overlevingsstrategie. Het is maar de vraag of ze het zonder de miljoenenzwermen zullen redden. Novak denkt van wel: “De mens fokt al duizenden jaar duiven, met veel succes. Eén man fokte ooit een zwerm van vijftien trekduiven, beginnend met een enkel broedpaartje.”

Veilig collegezaaltje

De ecoloog heeft duidelijk andere zorgen dan de herrijzenisbioloog: wat als een tot leven gewekte en gereïntroduceerde soort zich zélf ontpopt als invasieve exoot, en andere soorten verdringt? En kan het geld voor ontuitstervingsprojecten niet beter besteed worden aan diersoorten die nu op het punt van uitsterven staan? David Ehrenfeld, hoogleraar ecologie aan Rutgers University, verwoorde dit gevoel misschien het best: “Op dit moment proberen natuurbeschermers met gevaar voor eigen leven de laatste slinkende populaties Afrikaanse bosolifanten te beschermen tegen zwaarbewapende stropers. En wij praten hier in een veilig collegezaaltje over het terugbrengen van de mammoet.”

Over de herrijzenis van de mammoet werd op het congres meer gesproken dan over enig andere verdwenen diersoort. Meer nog dan de trekduif, buidelwolf en Pyrenese steenbok leeft de mammoet in de verbeelding. Bij het publiek, maar ook in de hoofden van wetenschappers.

Koreaanse en Russische onderzoekers zijn in de Siberische permafrost op jacht naar intacte mammoetcellen, waaruit ze het dier misschien direct kunnen klonen. Als dat niet lukt, zouden genetici het genoom van de olifant kunnen omkneden door het te voorzien van de mammoetgenen voor lange haren, dikke speklaag en gekrulde slagtanden.

De DNA-volgorde van het complete genoom van de mammoet is al bepaald (Nature, 2008). En paleogenetici hebben reeds de genen geïdentificeerd die de pels van de mammoet zijn bruine kleur gaven, evenals de genen voor de bijzondere hemoglobine waarmee de rode bloedcellen van deze dieren ook in ijzige kou zuurstof konden transporteren.

Paleo-ecologe Jacquelyn Gill van Brown University heeft de afgelopen weken veel nagedacht over de mogelijke wedergeboorte van de mammoet. Gill onderzocht de gevolgen van het uitsterven van de mammoet en andere IJstijdreuzen voor Amerikaanse landschappen en ecosystemen. Het klonen van een mammoet, schreef zij voor Scientific American, zou het biologische equivalent van een maanwandeling zijn. En dat is precies wat haar dwars zit: “Ontuitsterven heeft nu nog een zeker ‘kijk eens wat wij kunnen’-gehalte”, laat ze in een e-mail weten. “Ik zou graag zien dat de discussie verschuift naar welke ecologische behoeften mammoeten hebben, en wat de consequenties zullen zijn van hun reïntroductie.”

Ontuitstervers denken dat met de mammoet ook de mammoetsteppe terug zal keren. De grote grazers vreten en vertrappelen struiken en jonge bomen, hun mest stimuleert de groei van grassen in plaats van mossen.

Maar dat idee moeten ze loslaten, vindt Gill. “Er is zoveel veranderd sinds het Pleistoceen. De CO2-concentraties liggen hoger, het klimaat is opgewarmd, het landschap is versnipperd. We moeten eerlijk zijn: door de mammoet verwilderde landschappen zullen nieuwe landschappen zijn, en geen perfecte recreaties van oeroude habitats.”

Kate Jones, hoogleraar ecologie en biodiversiteit aan het University College Londen, gaf in haar presentatie toe dat ze geschokt was toen ze voor het eerst over ontuitsterven hoorde. “Maar ontuitsterven gebeurt. Natuurbeheerders en ecologen zullen met synthetisch biologen moeten leren praten en samenwerken.”

In een poging de twee werelden te overbruggen, stelde Jones voor de gereedschappen ontwikkeld door synthetische biologen toe te passen binnen de natuurbescherming. Noord-Amerikaanse vleermuizen sterven momenteel massaal aan een dodelijke schimmel. Een kunstmatig resistentiegen, via een virus het DNA van vleermuizen binnengesmokkeld, zou ze misschien kunnen redden.

Gentherapie voor vleermuizen. Zien natuurbeschermers dat niet even goed als een brug te ver, net als ontuitsterven? “Misschien”, schrijft ze in een e-mail. “Maar we staan nu voor de zesde massale uitstervingsgolf op onze planeet. We zullen binnenkort nog veel meer lastige keuzes moeten maken.”