Nieuwe genetische technieken stellen wetenschappers in staat om uitgestorven dieren weer terug te brengen. Zo zouden er over een paar jaar kuddes wolharige mammoeten op de Siberische toendra kunnen rondlopen. Maar is dat wel een goed idee?
Wat Alida Bailleul door de microscoop zag, sloeg nergens op. Toen ze dunne secties onderzocht van gefossiliseerde schedels van een jonge hadrosaurus, een plantenetend beest met een eendenbek dat 75 miljoen jaar geleden rondzwierf in wat nu Montana is, bespeurde ze kenmerken die haar de adem benamen.
Bailleul onderzocht de fossielen, afkomstig uit een collectie van het Museum of the Rockies in Bozeman, Montana, omdat ze wilde begrijpen hoe dinosaurusschedels zich hadden ontwikkeld. Maar wat ze zag, zou er volgens haar leerboeken helemaal niet kunnen zijn. Aan de achterkant van een schedel, ingebed in verkalkt kraakbeen, bleken fossiele cellen te zitten. Sommige daarvan bevatten kleine structuren die op kernen leken. In één ervan zat wat leek op een klomp chromosomen, de draden die het DNA van een organisme dragen.
Bailleul liet het specimen zien aan Mary Schweitzer, professor en specialist in moleculaire paleontologie aan de North Carolina State University, die op bezoek was in het museum. Schweitzer was in Montana gepromoveerd onder supervisie van Jack Horner, de plaatselijke fossielenjager die de inspiratie vormde voor het personage Alan Grant in Jurassic Park. Schweitzer zelf was beroemd geworden – en bedolven onder kritiek – vanwege de bewering dat ze zacht weefsel had gevonden in dinosaurusfossielen, van bloedvaten tot fragmenten van eiwitten.
Dinosauruscellen
Schweitzer was geïntrigeerd door Bailleuls ontdekking en de twee bundelden hun krachten om de fossielen verder te bestuderen. Begin 2020, toen de wereld de komst van corona aan het verwerken was, publiceerden ze over hun bevindingen een artikel dat insloeg als een bom. Het bevatte niet alleen bewijs voor dinosauruscellen en kernen in de hadrosaurusfossielen, maar ook resultaten van chemische tests die wezen op DNA, of iets wat erop leek, dat opgerold binnenin de cellen lag.
De gedachte om biologisch materiaal uit dinosaurusfossielen te halen is controversieel en ingrijpend. Schweitzer beweert niet dat zij dinosaurus-DNA heeft gevonden – het bewijs is te zwak om daar zeker van te zijn –, maar ze zegt dat wetenschappers de mogelijkheid niet moeten verwerpen dat het in prehistorische overblijfselen aanwezig kan zijn.
Zouden we, gewapend met voldoende dino-DNA, die logge beesten ook echt kunnen terugbrengen?
‘Ik denk niet dat we ooit moeten uitsluiten dat we dinosaurus-DNA uit dinosaurusfossielen kunnen halen,’ zegt ze. ‘We zijn er nog niet, en misschien zullen we het nooit vinden. Maar als we niet zoeken zullen we het sowieso niet vinden.’
Stukjes prehistorisch weefsel, proteïnen of DNA zouden het vakgebied van de moleculaire paleontologie kunnen transformeren en veel van de mysteries over het leven van dinosaurussen kunnen ontsluieren. Maar het vooruitzicht om over de ongeschonden genetische code van een tyrannosaurus of velociraptor te beschikken, roept vragen op die wetenschappers sinds de oorspronkelijke Jurassic Park-film uit 1993 regelmatig stellen. Zouden we, gewapend met voldoende dino-DNA, die logge beesten ook echt kunnen terugbrengen?
De-extinctie
Snelle ontwikkelingen in de biotechnologie hebben de weg vrijgemaakt voor de elegante toepassingen van de-extinctie, waarbij een soort die ooit als voor altijd verloren werd beschouwd, een tweede kans op aarde krijgt. Voorlopig gaat de aandacht vooral uit naar wezens waarmee de mens ooit de planeet deelde – en die mede door ons zijn verdreven.
Het meest in het oog springende programma op dit gebied is de poging om de wolharige mammoet in zekere zin na te bootsen en kuddes van deze dieren terug te brengen op de toendra’s van Siberië, duizenden jaren nadat zij zijn uitgestorven. Colossal, het bedrijf achter dit project, is opgericht door de Harvard-geneticus George Church en technologisch ondernemer Ben Lamm. Zij beweren dat duizenden wolharige mammoeten zouden kunnen helpen bij het herstel van de aangetaste habitat: bijvoorbeeld door bomen te verwijderen, de bodem te bemesten met hun mest en te zorgen dat de graslanden opnieuw gaan groeien. Als alles volgens plan verloopt – en dat is nog helemaal niet zeker – zouden de eerste kalfjes binnen zes jaar geboren kunnen worden.
Het is een zeer omvangrijk project. Hoewel er goed bewaarde mammoeten uit de toendra zijn opgegraven, zijn er geen levende cellen gevonden waarmee ze kunnen worden gekloond volgens de methode die Dolly het schaap, het eerste gekloonde zoogdier, heeft voortgebracht. Dus heeft Colossal een omweg bedacht. Eerst vergeleek het team het genoom van de wolharige mammoet met dat van een naaste levende verwant, de Aziatische olifant. Dit bracht de genetische veranderingen aan het licht die de wolharige mammoet uitrustte tegen de kou: de dichte vacht, de verkorte oren, de dikke vetlagen voor isolatie enzovoort.
De wolharige mammoet van Colossal zal een olifant zijn die is aangepast aan de kou
De volgende stap is het herschrijven van het genoom van een cel van de Aziatische olifant, waarbij gereedschap wordt gebruikt waarmee genen kunnen worden geredigeerd. Als de circa vijftig verwachte bewerkingen het gewenste effect hebben, zal het team een van die ‘gemammoetiseerde‘ olifantencellen inbrengen in een eicel van de Aziatische olifant waarvan de kern is verwijderd. Met een stroomstoot wordt de bevruchting op gang gebracht en het eitje zou zich moeten beginnen te delen om uit te groeien tot een embryo. Ten slotte zal het embryo worden overgebracht naar een draagmoeder of, aangezien het de bedoeling is duizenden van deze wezens te produceren, naar een kunstmatige baarmoeder.
Het project van Colossal vestigt de aandacht op een van de grootste misverstanden rond de-extinctie programma’s. Ondanks al het gepraat over het terugbrengen van soorten, gaat het niet om kopieën van uitgestorven dieren. De wolharige mammoet van Colossal, zoals Church grif toegeeft, zal een olifant zijn die is aangepast om de kou te overleven.
Of dat iets uitmaakt, hangt af van het motief. Als het doel is de gezondheid van een ecosysteem te herstellen, dan is het gedrag van het dier belangrijker dan zijn identiteit. Maar als de drijfveer nostalgie is, of een poging om het schuldgevoel van de mens over de vernietiging van soorten te sussen, dan is de-extinctie misschien niet veel meer dan een wetenschappelijke strategie om onszelf voor de gek te houden.
Inteelt
De in Californië gevestigde non-profitorganisatie Revive and Restore heeft projecten lopen om meer dan veertig diersoorten nieuw leven in te blazen door handige toepassing van biotechnologie. De organisatie heeft een zwartvoetbunzing gekloond, Elizabeth Ann genaamd, die is voorbestemd om het eerste gekloonde zoogdier te worden dat kan helpen een bedreigde diersoort te redden. De hoop is dat Elizabeth Ann, gecreëerd uit cellen die in de jaren tachtig zijn ingevroren, de broodnodige genetische diversiteit zal brengen in kolonies van wilde marters die door inteelt worden bedreigd.
Revive and Restore wil twee uitgestorven vogelsoorten, de heidehoen en de trekduif, al in de jaren 2030 terugbrengen. Na tientallen jaren stand te hebben gehouden op Martha’s Vineyard, een eiland in de buurt van Cape Cod in Massachusetts, stierf het heidehoen uiteindelijk uit in 1932. In het kader van het de-extinctieplan willen wetenschappers een vervangende vogel creëren door het DNA van de nauw verwante prairiehoen zo te bewerken dat het genen van het heidehoen bevat. Het project voor de trekduiven volgt een soortgelijke aanpak, waarbij de bandstaartduif als genetisch model wordt gebruikt.
‘We creëren deze soorten niet om menselijke filosofieën te bevredigen, maar we doen dit met het oog op natuurbehoud’
Ben Novak, hoofdwetenschapper van Revive and Restore, vergelijkt de-extinctie met rewilding, de introductie van verloren gegane soorten om lokale habitats te verbeteren. ‘De introductie van biotechnologie is gewoon een uitbreiding van deze bestaande praktijk waarbij soorten in aanmerking komen die voorheen niet in aanmerking kwamen,’ zegt hij. Als je je zorgen maakt dat de dieren die in het kader van de-extinctie worden gecreëerd geen exacte replica’s zijn van verloren gegane soorten, dan mis je de kern van de zaak, voegt hij eraan toe. ‘We creëren deze soorten niet om menselijke filosofieën te bevredigen, maar we doen dit met het oog op natuurbehoud. Voor natuurbehoud gaat het om een ecosysteem, en ecosystemen doen niet gewichtig over classificatieschema’s.’
Moeten mensen proberen om toekomstige extincties te voorkomen? Elke soort sterft op een bepaald moment uit. Maar terwijl uitsterven normaal is in de evolutie van ecosystemen, drijft menselijke activiteit soorten sneller naar de rand van de afgrond dan ze zich kunnen aanpassen. Novak zegt dat het voorkomen van alle extincties een ‘goed doel’ is, maar de realiteit, voegt hij eraan toe, is dat regeringen geen prioriteit geven aan behoud boven exploitatie. ‘Hoe hard mensen ook hun best doen, een meerderheid van de mensheid werkt dat doel nog altijd tegen,’ zegt hij. ‘We kunnen alleen proberen uitsterven zo veel mogelijk te voorkomen en de wereld zo te diversifiëren dat er ecologische stabiliteit is om verdere extincties te voorkomen.’
Dodo
De dodo is een uitstekende kandidaat voor de-extinctie. Deze grote loopvogel, die ooit inheems was op Mauritius (en alleen op Mauritius), stierf uit toen in de zeventiende eeuw mensen zich op het eiland vestigden. Naast de wijdverspreide vernietiging van zijn habitat werd de dodo verder bedreigd door varkens, katten en apen die zeelieden meebrachten.
Een team onder leiding van Beth Shapiro, hoogleraar ecologie en evolutiebiologie aan de Universiteit van Californië in Santa Cruz, heeft het genoom van de dodo met behulp van een museumexemplaar in Kopenhagen achterhaald. In theorie zou een dodo-achtige vogel kunnen worden gecreëerd door het genoom van de manenduif zodanig te bewerken dat het DNA van de dodo erin wordt opgenomen, maar zoals bij alle projecten om het uitsterven van dieren tegen te gaan, is het niet voldoende om het dier te creëren. Er moet een habitat zijn waarin het kan gedijen, anders heeft de hele operatie geen zin.
‘Als we prioriteit geven aan bescherming van soorten en ecosystemen is het van cruciaal belang dat we rekening houden met hoe onze planeet er over vijftig of honderd jaar uit zal zien, in plaats van ons te richten op het herstellen van ecosystemen uit het verleden,’ aldus Shapiro.
‘Nieuwe technologieën stellen ons in staat om de snelheid te verhogen waarmee soorten zich kunnen aanpassen’
‘Het grootste probleem voor veel soorten vandaag de dag is dat de snelheid waarmee hun leefomgeving verandert, te hoog is om de evolutie bij te benen. Daarvoor kunnen nieuwe technologieën van pas komen. We kunnen sequenties van genomen maken en beter geïnformeerde beslissingen rond fokprogramma’s nemen. We kunnen verloren gegane diversiteit weer tot leven wekken door klonen – zoals Elizabeth Ann, de zwartvoetbunzing – en we kunnen misschien zelfs adaptieve eigenschappen overdragen tussen populaties en soorten. Nieuwe technologieën stellen ons in staat om de snelheid te verhogen waarmee soorten zich kunnen aanpassen, en op die manier kunnen we misschien sommige soorten behoeden voor hetzelfde lot als de dodo en de mammoet,’ voegt ze eraan toe.
De meeste de-extinctieprojecten zijn levensvatbaar omdat onderzoekers beschikken over levende cellen of over het volledige genoom van de verloren gegane soort, en over een naast familielid dat zowel genetisch sjabloon als surrogaatmoeder kan zijn voor het te ‘herrijzen’ dier. Het ontbreken hiervan in het geval van dinosaurussen kan een onoverkomelijke hindernis zijn.
Het werk van Schweitzer, Bailleul en anderen betwist de uitleg in handboeken dat fossilisatie de complete vervanging van weefsel door steen is, ofwel leven dat letterlijk is versteend. Volgens hen is het een complexer proces waarbij soms ook moleculen van het levende wezen bewaard blijven, misschien wel gedurende tientallen miljoenen jaren.
Gefragmenteerd DNA
Maar ook als zacht weefsel in fossielen kan overleven, hoeft dat nog niet te gelden voor het DNA van dinosaurussen. Genetisch materiaal begint kort na de dood af te breken, dus wat bewaard is gebleven kan sterk gefragmenteerd zijn. Het oudste DNA dat tot nu toe is teruggevonden, is afkomstig van de tand van een miljoen jaar oude mammoet die in de permafrost van Oost-Siberië is bewaard. Het is goed mogelijk dat er nog ouder DNA wordt gevonden, maar zullen wetenschappers in staat zijn de code daarvan te lezen en te begrijpen hoe deze prehistorische wezens daaruit zijn gevormd?
Er zijn nog meer complicaties, zegt Schweitzer. Gewapend met het volledige genoom van Tyrannosaurus rex zouden onderzoekers nog steeds geen idee hebben hoe de genen gerangschikt lagen op hoeveel chromosomen. Als die puzzel op de een of andere manier wordt opgelost, moet er nog steeds een naaste levende verwant worden gevonden die genetisch gemanipuleerd kan worden om de dinosaurusgenen te dragen. Vogels zijn verre verwanten van dinosaurussen, maar een struisvogel zal moeite hebben om een T-rex te voldragen. ‘Je kan gewoon het lijstje afgaan,’ zegt Schweitzer. ‘Als we dit kunnen oplossen, dan volgt er dit, en als we dit kunnen oplossen, dan komt er dat. Ik denk niet dat we er met technologie gaan komen, althans niet in de nabije toekomst.”
Onderzoekers hebben al dinoachtige tanden, staarten en zelfs poten gecreëerd
Maar wat als het op natuurlijke wijze kan worden bewerkstelligd? Een benadering die wordt voorgestaan door Jack Horner, de vroegere supervisor van Schweitzer, bestaat erin een levende verwant van de dinosaurus – de kip – te nemen en haar genoom te herschrijven om vogels te maken met dinosaurusachtige kenmerken. Door aan het genoom van vogels te sleutelen, hebben onderzoekers al dinoachtige tanden, staarten en zelfs poten gecreëerd, vergelijkbaar met die van de velociraptor. Ga zo door, zegt Horner, en je eindigt met een ‘kip-o-saurus’.
Maar ook hier komen moeilijkheden bij kijken. Voor een duurzame populatie, met een gezonde genetische variatie, zijn misschien zo’n vijfhonderd dieren nodig. ‘Waar laten we die? Welke moderne soorten ga je met uitsterven bedreigen, zodat dinosaurussen weer een plaats krijgen op deze planeet?’ zegt Schweitzer. ‘We kunnen er misschien een in een dierentuin zetten waar mensen voor miljoenen dollars naar komen kijken, maar is dat eerlijk tegenover het dier?’
Mysteries
In plaats van te proberen de beesten na te maken, wil Schweitzer ze beter leren begrijpen. Organische moleculen, opgesloten in fossielen, kunnen licht werpen op de talloze mysteries die dinosaurussen omringen. Produceerden ze enzymen om meer voeding uit planten te halen? Hoe gingen ze om met het gehalte aan kooldioxide dat meer dan twee keer zo hoog was als tegenwoordig? En hoe behielden ze die vaak enorme afmetingen?
‘Ik geloof echt dat betere technologie en een beter begrip van degeneratie ons informatief DNA kan opleveren,‘ zegt ze. ‘Denk eens aan de vragen die we zouden kunnen beantwoorden als dat gebeurt – daar is het mij om te doen.
‘Ik durf niet te beloven dat we ooit een dinosaurus zullen zien rondlopen. Ik sluit het niet uit – dat moet je als wetenschapper nooit doen – maar ik denk dat de wens om een dinosaurus terug te brengen menselijke overmoed is. Zodat we kunnen zeggen dat het is gelukt. Dat mag niet de motivatie zijn.’
Lees ook: