Ruski naučnici uzgojili biljku staru 30000 godina

Ne tako davno pojavila se zanimljiva vest, da su naučnici na dobrom putu da obnove davno izumrle vrste kao što su mamuti. Međutim, za sada to je još uvek samo put, jer oni trenutno rade na sintetisanju proteina iz koji bi se možda jednog dana mogao dobiti genom, koji bi mogao da se razvije u mamuta iz Zemljine prošlosti.

 Proces podrazumeva izvlačenje DNK iz kosti mamuta starog 43000 godina, pa zatim „ugradnju“ tog lanca u bakteriju E. coli da bi se postigla reprodukcija. To je samo primer, i u budućnosti, laboratorije bi mogle biti pune raznih tkiva koja su originalno pripadala sada već izumrlim vrstama.

Dok se to desi, evo jedne druge, vrlo slične priče.

Biljka starija od istorije

Na smrznutoj obali reke Kolima (Колыма́) u severoistočnoj Rusiji, u vrlo staroj ostavi arktičke veverice naučnici su pronašli plod cvetne biljke. Veverica koja je to pohranila nije stigla da iskoristi plodove svog rada, a seme se vrlo brzo zaledilo i čekalo pravu priliku da se razvije u novu biljku.

Konačno, posle 30000 godina, seme je imalo priliku da se razvije.

Naučnici iz Rusije su uzeli seme iz doba Pleistocena, odneli u laboratoriju i zasadili u saksiju. Godinu dana kasnije, biljka je dala prve plodove.

Biljka koje se razvila, poprilično se razlikuje od moderne verzije vrste, naučnog imena Silene stenophylla. Na osnovu ovog malog uspeha, naučnici zaključuju da smrzavanje (kao stalno stanje – permafrost) može biti obezbediti antički genetički materijal, ili genome davno izumrlih vrsta.

Silene stenophylla - anticka bijka stara preko 30000 godina. Izvor: Cell Biophysics of the Russian Academy of Sciences

Seme je nađeno na nekih 38 metara dubine, netaknuto još iz vremena kada ga je tu veverica položila. Seme je sve vreme ostalo zaleđeno na, skoro, konstantnoj temperaturi od -7°C. Metoda za određivanje starosti koja se bazira na izotopu ugljenika 12C je dala rezultat od 31800 godina ± 300 godina. Znači pričamo o semenu koje je 6 do 15 puta starije od savremene civilizacije – zavisno od toga šta smatrate početkom moderne civilizacije.

Ovde je sve počelo - reka Kolima

Još jednom, seme kao tvorevina, pokazalo je izuzetnu moć prilagođavanja i izdržljivosti. Konkretno, ovo seme je uspešno štitilo, embrion koji se sada, zahvaljujući ljudima, razvio u novi život.

Tim naučnika koji je vodio David Gličinski pri ruskoj akademiji nauka, je imao prilike da radi sa 3 antička semena i iz njih izvuku uzorke reprodukcionog tkiva. Zatim, tkivo je dobilo hranjivi koktel, da bi se podstakao rast, i kada je tkivo počelo da pušta korenje, prebačeno je u saksiju i preneseno u staklenu baštu. Očekivano, biljka je nastavila da se raste, razvila je cvetove i dala prve plodove i samim tim novo semenje.

Naučnici su uporedo uzgajali savremenu verziju ove biljke kao neke vrste kontrolnog uzorka. Ubrzo, istraživački tim je primetio neke vrlo važne razlike između dve biljke – dve generacije. Vremešna biljka je razvila duplo više pupoljaka od nove, ali je ova mlađa razvijala korenje znatno brže od starije.

Da bi bili sigurni da su semena antičke biljke valjana, naučnici su je veštački oplodili cvetove i dobijeno semenje posadili.

Rezultat: starija verzija biljke se pokazala vitalnija nego njena mlađa verzija. Pretočeno u brojke, klijanje kod starije biljke je bilo uspešno u 100% slučajeva, a kod mlađe „samo“ 86-90%.

Naučnici impliciraju zanimljiv zaključak: da smrzavanje i starost ne bi sprečili originalno seme da se jednog dana samo razvije u povoljnim uslovima. Jedina stvar koja bi mogla da učini ovo seme neplodnim, jeste nivo radijacije koji bi se skupio u njemu sve dok se ne bi postavili zgodni uslovi za klijanje.

Planeta Zemlja i sve na njoj je stalno izloženo slabom gama zračenju (radioaktivno zračenje). Izlaganje ovom zračenju daje, kroz vreme, zbirne posledice. Konkretno, ovo seme je primilo, prema proračunima naučnika, dozu od 0,07 kGy (kilo Greja). Ovo je sada maksimalna doza jonizovanog zračenja koja je neko tkivo primilo, a da je ostalo u stanju da za reprodukciju ili klijanje. Međutim, ako neko nađe seme starije od 30000 godina i iz njega razvije novu biljku, onda je maksimalna doza radioaktivnosti koja neće narušiti reproduktivnu moć organizma još veća od izmerene.

 Ova izdržljivost života jeste, sama po sebi, interesantna, ali ovaj botanički potpis iz naše prošlosti ukazuje na još neke stvari. Pronađeno je još starih jazbina antičkih veverica na teritoriji Jukona (Yukon) i Aljaske. Sve te zimnice mogu biti izvor genetičkog materijala preostalog još iz doba mamuta. Sem toga, moguć je scenario gde nema ljudske intervencije. Ako bi se, kojim slučajem desilo da sve te smrznute ostave dožive lagano odmrzavanje, stari oblici života bi se „probudili“ i počeli svoj život u novim, za njih nepoznatim, eko sistemima. Verovatno bi imali svoj deo uticaja na promenu samih sistema i predela.

 Rad o razvoju antičke biljke je objavljen na sajtu Proceedings of the National Academy of Sciences.

Prva himera među primatima

Braća po MAJKAMA - Roku i Heks

Naučnici su proizveli (malo pogrešna reč, ali ne koristi mi se pojam stvorili) prve na svetu himera majmune. Sledi malo objašnjenje. Himera ili kimera (Chimera) je pojam u genetici koji se koristi za sledeću pojavu: Himera je živi organizam (najčešće životinja) koji je sastavljen od dve ili više genetički različitih ćelija. Ove ćelije potiču od različitih zigota.

Zigot – upravo oplođena jajna ćelija iz koje će se razviti novi organizam.

U slučaju pomenutih majmuna, njihov genetski kod je sastavljen od materijala koji potiče od 6 različitih ćelija. Da, umesto kombinovanja dva genetska koda (mužjaka i ženke), mladunci u sebi sadrže delove (genetski kod) 6 različitih majmuna. Znači, ako ste se rodili u laboratoriji, moguće je imati više od jedne majke. Propadne ona čuvena: „Samo jedna je majka…“

Uprkos svemu, majmunčići su zdravi i dobro napreduju i svojim primerom obećavaju nova dostignuća u vrlo popularnom polju istraživanja današnjice – matične ćelije. Jedan od prvih zaključaka istraživanja, čiji je rezultat rađanje ovih mladunaca, navodi na razmišljanje i preispitivanje. U velikom broju laboratorija, širom sveta, uzgajaju se i proučavaju matične ćelije, ali sve je prilika da one nisu ni izbliza toliko svemoćne i korisne, kao one koje se nalaze u upravo začetom embrionu.

Imena mladunaca su Roku, Hex i Chimero i rođeni su u Instituti za istraživanje primata u američkoj državi Oregon (Oregon National Primate Research Center) pri Oregon univerzitetu za zdravlje i nauku. Istraživači su uzeli iz 6 različitih embriona, tako zvane, totipotentne matične ćelije i jednostavno su ih, međusobno, zalepili. Posle toga, dobijeni, kompleksni embrion je postavljen u surogat majku. Prema kazivanju naučnika, ćelije se nisu pretvorile u jedinstvenu jedinicu, nego su počele da rade u zajednici, tako, stvarajući potpuno normalnu i funkcionalnu životinju, a u ovom slučaju, životinje.

Podela ćelija u ranoj fazi razvoja embriona

Već pomenute totipotentne ćelije predstavljaju ključ uspeha ovog eksperimenta. Ove matične ćelije duguju ovakvo ime, zbog svoje, skoro neverovatne, sposobnosti da se razviju u bilo koji tip ćelija koji se može naći u živom organizmu (u ovom slučaju u majmunu). Te ćelije su u stanju (uz odgovarajuće uslove) da se razviju u celokupnu životinju. Sa druge strane, postoji druga vrsta matičnih ćelija, koju su nazvali pluripotentnim, i koje se uglavnom i koriste u laboratorijama. Njihove sposobnosti su nešto manje spektakularne i nisu u stanju da se razviju u kompletni organizam i da proizvedu nova embrionalna tkiva kao što je placenta.

Totipotentne matične ćelije  se mogu izdvojiti samo iz zigota koji se nalaze u najranijoj fazi razvoja. Najčešće, u praksi, to znači da zigot ne sme biti stariji od nekoliko dana, ako želite iz njega izvući totipotentne matične ćelije. Na primer, kod čoveka, već posle 4 dana od oplodnje nema više ni jedne totipotentne matične ćelije u embrionu i sve su se pretvorile u drugi tip – pluripotentne matične ćelije.

 Himere, kao takve, nisu novost u svetu nauke – pravljenje miševa himera je redovna pojava u laboratorijama. Cilj ovakvih „produkcija“ je stvaranje miševa sa određenim genetičkim osobinama ili životinje čije se konkretne genetičke sekvence izbačene iz DNK. Za sada, niko još nije napravio himeru čoveka (ja se iskreno nadam!), ali himere miševa i drugih životinja mogu biti korisne u istraživanjima bolesti i procesa regeneracije organizama.

 Naučnički tim koji je vodio Šourkrat Mitalipov (Shoukhrat Mitalipov) je pokušao da primeni postojeću proceduru (koja je radila na miševima) na majmunima. Prema tom postupku, bilo je dovoljno razvijenu kulturu embrionalnih ćelija (majmuna) staviti i postojeći embrion majmuna. Sve ostalo bi odradila priroda. Međutim, ovaj pristup nije dao rezultate. Ispostavilo da embrioni primata nisu dozvolili da se implantirane embrionalne kulture razviju. Ovaj rezultat je došao kao svojevrsno iznenađenje za naučnike i Mitalipov smatra da naučnici moraju otkriti zašto je to slučaj.

„Mi moramo istražiti ne samo kulture embrionalnih ćelija, nego i matične ćelije u embrionima.“ on je rekao u izjavi, „Suviše je rano da zaokružimo istraživanje o tim ćelijama.“

Iz ovoga se naslućuje kako će se na dalje sprovoditi istraživanje, barem kada su matične ćelije u pitanju. Istraživanje je ukazalo na to da postojeće linije embrionalnih ćelija, od kojih su neke stare i po 20 godina, nisu toliko snažne i kvalitetne kao one koje se nalaze u novom embrionu. Ovde pričamo o upotrebnoj vrednosti matičnih ćelija koje su nastale kao generacijski proizvod od originalnih ćelija. Nazvaćemo ih laboratorijskim matičnim ćelijama. One se često koriste kao standard, ili bolje rečeno kao etalon prilikom stvaranja novih pluripotentnih matičnih ćelija. Ove potonje se najčešće dobijaju iz ćelija kože, ili grubo rečeno, naterate kokošku da, opet, postane jaje. U ovom trenutku pripovedanja o matičnim ćelijama dolazi do izražaja eksperiment sa majmunima.

Ako pluripotentne matične ćelije nisu dovoljno dobre za pravi razvoj primata i za njih je neophodno koristiti totipotentne matične ćelije, onda takav, zaključak povlači nova pitanja.

„Ako želimo da se terapije na bazi matičnih ćelija premeste iz laboratorije u bolnice i sa miševa na ljude, onda prvo moramo razumeti šta matične ćelije primata mogu, a šta ne.“ Mitalipov ističe. „Neophodno je nastavimo istraživanje na ljudima, uključujući i ljudske embrione.“

Šta bi na ovo mogao reći aktuelni poglavar rimokatoličke crkve, to mogu samo da nagađam…

 Cela studija se može naći u Internet izdanju žurnala Cell.

Roku and Hex from OHSU News on Vimeo.

Naučnik koji je pre 15 godina klonirao ovcu Doli, kloniranjem pokušava da spasi ugrožene vrste

Jedan od naučnika odgovoran za kloniranje ovce Doli (Dolly) još pre 15 godina, je razvio novu tehniku kloniranja za koju on veruje da bi mogla da pomogne ugroženim vrstama. Za početak, tehnika bi bila primenjena na škotskoj divljoj mački, koja je rođak domaćoj i koja živi u šumama škotske visoravni (Scottish Highlands). Ako se pokaže da nova metoda daje rezultate, mogao bi to biti novi način da se pomogne određenom broju ugroženih životinja.

Samo 400 primeraka vrste Felis silvestris slivestris je ostalo u šumama škotske visoravni, gde ukrštanje sa domaćim mačkama ugrožava genetski kod same vrste. Izvor: Wikipedia

Škotska divlja mačka Felis slivestrs slivestris je u srodstvu sa ostalim vrstama mačaka u Evropi, ali je skoro nestala sa područja Engleske i Velsa (Wales). Ostalo je oko 400 primeraka, što je zaista malo, prema istraživačima iz organizacije Edinburgh Science Triangle. Ova vrsta bi mogla da iščezne do kraja 2050. godine, ako se ništa ne preduzme. Čistoća genetskog koda ove vrste je u opasnosti zbog mešanja, parenja sa domaćim mačkama, što predstavlja pokušaj da se razmnože ove mačke – za džabe. Sa druge strane, hibridizacija (mešanje genetskog koda u ovom slučaju) bi mogla da spasi ovu vrstu, prema tvrdnjama embriologa Bila Ričija (Bill Ritchie).

On bi kroz genetski test razaznao čisto rasnu škotsku mačku, i od nje uzeo uzorak kože i od njega napravio bazu ćelija. One bi bile iskorišćene da se kloniraju životinje, koristeći plodna jaja domaćih mačaka. Program sterilizacije, koji se dešava i istočnom Kairngormsu (Eastern Cairngorms), bimogao biti dobar izvor potrebnih jaja, tvrdi Riči.

„Nekoliko vrsta mačaka e klonirano koristeći jaja domaćih mačaka, a sem toga kloniranje vuk koristeći jaja psa i kloniran je muflon (grubo rečeno vrsta divlje ovce) koristeći jaja domaće ovce.“ kaže Riči.

Metoda kloniranja bi počela, prvo, procesom razvoja jajnih ćelija in vitro, da bi bile pogodne za kloniranje. Tada bi one bile iskorišćene da naprave embrion koji sadrži isključivo genetski kod divlje mačke. Taj embrion bi bio postavljen u surogat majku mačku.

Osnovni koraci u procesu kloniranja. Izvor: howstuffworks.com

Kažu, po definiciji, da ovakav proces ne brlja po genetskom kodu ugrožene vrste – ali bi to mogao biti način da se ugrožena vrsta (ne samo škotska divlja mačka) ima barem jedan par, sposoban ad se pari. Riči koristi ovaj postupak u zoološkim vrtovima, gde zdrave životinje, najčešće nemaju želju za parenjem.

Projekat je dobija finansijska ulaganja od kompanije Genecom LTD, u od instituta Ujedinjenog Kraljevstva Animal Helath, ali i pored toga Riči i dalje traži nova sredstva za dalji razvoj pomenute tehnike kloniranja.

 

Hm…

Čak, i da povećamo broj mačaka za 100%, koristeći kloniranje, postavlja se pitanje, kakav će uticaj imati manjak raznovrsnosti genetičkog koda unutar same vrste. Sa druge strane, ovo petljanje oko prirodnog toka selekcije na nivou vrsta, stvarajući veštačku neravnotežu, ne mora da bude obavezno dobra stvar. Nestajanje škotske mačke iz okruženja je samo prirodan tok stvari, koje je, doduše, čovek odavno poremetio.

Kloniranje životinja u pokušaju da se njihova vrsta spase je na prvi pogled plemenit čin, ali u osnovni to je briga o egzistenciji čoveka. Prateći onu staru „bolje sprečiti nego lečiti“, ovde smo u onom delu gde je sprečavanje odavno gotova radnja i sada se bavimo lečenjem. To ne mora da izađe na dobro…

Veštačka sterilnost komaraca – pokušaj da se suzbije malarija

Naučnici su napravili jalove (koji ne proizvode spermu) komarce u pokušaju da se ograniči širenje malarije.

Eksperti tvrde da je to važan, prvi korak u pravcu kontrolisanog smanjivanja populacije komaraca.

Ženke komarca se pare samo jedom i one čuvaju, skladište mužjakovu spermu koju koriste, posle, ceo svoj život zarad oplodnje jaja.

Pomenuta bolest, malarija, godišnje ubije oko milion ljudi u svim delovima planete. Od svih nastradalih u Africi, 20% žrtava su deca.

Rad na ovom projektu je prikazan u Proceedings of the National Academy of Sciences.

Sterilizacija insekata nije nova stvar: naučnici su pokušali da sprovedu kontrolu nad širenjem bolesti spavanja, tako što su ce-ce muvu tretirali radioaktivnim zračenjem. Naravno, ce-ce muva je prenosilac ove bolesti.

Sličan pristup je iskorišćen, uspešno, protiv krompirovog žiška u Japanu i tropskog crva koji napada stoku koja se uzgaja u tim krajevima.

Krhki let

Pokazalo se, da su tretirani komarci (izloženi radijaciji) imali slabiju građu, i bili su nesposobni da se bave i takmiče u suludim igrama parenja u kojoj uživa ova vrsta – Anopheles gambiae.

Zbog toga, naučnici su bili prinuđeni da razviju alternativni način za postizanje sterilnosti kod komaraca.

Entomolog Flaminia Katerućia (Flaminia Catteruccia) sa Imperijalnog koledža u Londonu je uz pomoć diplomiranog studenta Janis Tailaila (Janis Thailyil) potražila novi način sterilizacije komaraca, a da pri tome, sam komarac, ni na koji drugi način ne strada.

Tailaila je ubrizgao u 10000 embriona komaraca mali fragment RNK (ZPG), koji je dizajniran da isključi gen, koji je neophodan za normalni razvoj sperme.

Obrni, okreni, ovakvi komarci su najbolji...

Posle višemesečnog laboratorijskog rada, istraživači su stvorili oko 100 komaraca bez sperme, i pokazali ženke da su podjednako spremne da se pare sa njima kao i sa onima koji su plodni.

Dr. Katerućija objašnjava da se ženke komaraca pare samo jednom u životu. Ako ih naučnici mogu prevariti, tako da one misle da su se uspešno parile, onda će one da nastave da ležu jaja, a da ne znaju da ona u stvari nisi oplođena.

„U principu, mogli bi ste da pustite u slobodu veliki broj sterilnih komaraca, tokom promene generacija… i vremenom ženke bi se parile sa njima i na taj način bi se smanjio broj komaraca.“ objašnjava naučnica.

Međutim, spoznaja da li ženke ne primećuju da su oplođene ili ne je i dalje važan podatak u daljem razvoju ideje sterilizacije ove vrste krvopija.

Teško će to ići, bojim se da one to znaju, žensko je to… 🙂

Za one kojima je mnogo da čekaju generacijsko smanjivanje populacije, evo predloga koji bi mogao biti interesantniji:

Napredak u očuvanju plodnosti daje nadu pacijentima

Kada vam jednog dana doktor kaže da imate rak, negde u vašem telu, sigurno se nećete osećati dobro. Ako se desi da čujete tu vest kada imate 25 godina i manje, to je još neprijatnije. Da bi cela stvar bila još “lepša”, hemotarepija, koja bi bi vam omogućila da poživite duže (i eventualno izlečite), bi vam, u procesu, prouzrokovala gubitak plodnosti.

Recimo da se to, ipak, nije desilo (niti će), ali činjenice imaju svoju težinu: prema godinu dana starim podacima, samo rak pluća (i ostale bolesti nastale od pušenja) prouzrokuje 15% od ukupnih smrtnih slučajeva zabeleženih u Srbiji, tokom perioda od godinu dana. Bela kuga ne uračunata…

Imajući sve te činjnice u vidu, dobre vesti su uvek dobrodošle. Prema tvrdanjama u izveštaju Majo klinike (Mayo Clinic Proceedings), tehnike prikpuljanja i skladištenja reproduktivnih ćelija su značajno poboljšane u zadnjih nekoilko godina. “Očuvanje plodnosti je još uvek disciplina u razvoju” veli endokrinolog Jani Jensen pomenute klinike, “ali brz razvoj tehnologije u zadnjih nekoliko godina je doprineo da pacijenti imaju sada neke nove opcije.”

Njihov izveštaj se bavi već postojećim i novo nastalim metodama očuvanja plodnosti. Zamrzavanje sperme i dalje predstavlja sigurnu i stabilnu tehniku, ali zato su neke druge metode doživele poboljšanja, kao što je zamrzavanje jajnih ćelija uzetih od žena. “Krioočuvanje (zamrzavanje na vrlo niskim temepraturama) se smatralo ultimativnim sredstvom za borbu protiv biološkog časovnika kod žena, još tokom sedamdesetih godina 20. veka. Oocyte, ili reprouduktivne ćelije kod žena su izuzetno osetljive, tako da prve bebe rođene iz prethodno smrznutih jajnih ćelija su rođene tek sredinom osamdesetih godina.” Sada, Dr. Jensen ističe da je “došlo do značajnih poboljšanja u tehnologiji zamrzavanja u zadnjih 5 godina. Od 2004. godine do sada, ima na hiljade beba, po celom svetu, koje su rođene iz sveže smrznutih jajašaca.”

Opcija za pacijente sa rakom je zamrzavanje embriona. “Pokazalo se da je zamrzavanje embriona znatno lakše, nego same jajne ćelije, jer je otporniji na procese hlađenja i smrzavanja.” Ovo predstavlja rešenje za one pacijente koji su već u dugim vezama ili u braku, ali i dalje nije opcija za mlađe pacijente koji pate od raka već u vremenu adolescencije.

Ovde dolazimo do svojevrsnog naučnog izazova da se pomogne ovim najmlađim pacijentima. Razmišljanja i istraživanja su uperena na mogućnost da se iz ćelija pacijenta, koji se nalazi u periodu pred pubertet, izvuku ćelije koje bi se kasnije  iskoristile  za razvijanje (i očuvanje) sperme i jajašaca.

To mu dođe na sledeće: jedinka će doživeti svoju polnu zrelost, ali van svog tela, u kontrolisanim uslovima laboratorije, ako je već hemoterapija toliko opasna po plodnost. Pre nego što dođe do degradacije celog tela zbog lečenja, jedan njegov deo (parče tkiva) biva sačuvan od svih loših uticaja i očuvan (i pretvoren u repoduktivnu ćeliju) dok se pacijnet ne oporavi od raka… ako se oporavi.

Dr. Jensen tvrdi “da već ima obećavajućih rezultata u tom polju, i ako, za sada, nije obavljena ni jedna uspešna trudnoća koristeći ovakav pristup.”

Ovo, samo po sebi nije dovoljno, jer postoji problem samog raka koji ne miruje. Uspešnost cele metode zavisi od dijagnostike, znači, koliko je rano ili kasno dijagnostikovan taj rak. Zatim, treba na osnovu toga zaključiti da li, i koliko vremena ima pacijent, tačnije kolika je hitnost početka terapije. To ume da bude problem, jer priprema tkiva za očuvanje plodnosti iziskuje period od 2 do 3 nedelje, a to je neophodno uraditi pre nego što se počne sa tretiranjem samog raka.

Prema američkom društvu za kliničku onkologiju, postoje precizna uputstva kojih doktori treba da se pridržavaju kada jednom otkriju rak kod pacijenta. Međutim, samo pola doktora se seti da uputi svog pacijenta kod specijaliste na polju reprodukcije, zarad saveta i mogućih opcija koje pacijent može imati. Dr. Jensen i Majo klinika žele da dignu svest pacijenata kada su ovakve mogućnosti u pitanju i da je pitanje (ne)plodnosti kod njih rešiv problem, kada jednom počnu sa terapijom protiv raka.

Sem toga Dr. Jensen tvrdi da “na svakih 250 odraslih sa rakom, 1 preživi rak kao takav i njegove posledice.” To predstavlja veliku grupu ljudi koji dobijaju priliku da žive život “punim plućima”, a za većinu njih to podrazumeva da jednog dana imaju i potomstvo.