O último rinoceronte macho do norte do norte - seu nome era Sudão - morreu em março, deixando apenas dois membros da subespécie: sua filha e neta.
No passado, esses fatos gritantes teriam soletrado o fim. Mas os pesquisadores do Instituto de Pesquisa sobre Conservação do Zoológico de San Diego, que abriga um zoológico gelado conhecido como Zoológico Congelado, estão trabalhando para dar uma segunda chance aos rinocerontes-brancos do norte. Desde 1975, o instituto vem coletando tecidos de criaturas, algumas ameaçadas de extinção e outras não, depois cultivando as células no laboratório e preservando-as a um nível frio de 321 graus abaixo de zero graus Fahrenheit.
Os zoológicos já usam tecnologias reprodutivas, como a fertilização in vitro para animais como gorilas, e inseminação artificial para pandas. (Em outros lugares, os cientistas estão considerando os méritos de ressuscitar espécies extintas, como o mamute lanoso e o pombo-passageiro, embora precisassem usar DNA antigo para isso.) O Zoológico Congelado usou esperma preservado para criar filhotes de faisão, por exemplo. e chegou a fazer embriões de chitas e fertilizar os ovos dos rinocerontes brancos do sul.
Agora, seus funcionários do zoológico esperam que suas dúzias de rinocerontes brancos do norte se tornem pais de uma nova geração de uma maneira diferente: usando a tecnologia de células-tronco para transformar o tecido da pele de rinoceronte preservado em óvulos e espermatozóides.
A pesquisa do instituto vai além da criação de bebês. Os cientistas estão trabalhando em métodos para identificar geneticamente a carne de primatas e antílopes que foram ilegalmente caçados. E no futuro, eles podem usar sua coleção para restaurar a diversidade genética de furões de patas negras ameaçadas de extinção.
A ampliação de tais esforços levará uma rede global de zoológicos congelados, escreverão Oliver Ryder, diretor de genética de conservação do instituto, e o co-autor Manabu Onuma na Annual Review of Animal Biosciences .
Ryder, que está no instituto desde que começou, falou com Knowable sobre o passado, presente e futuro do Zoológico Congelado. Esta conversa foi editada para duração e clareza.
Como o zoológico congelado começou?
Gostamos de dizer que o Frozen Zoo começou quando o Dr. Kurt Benirschke chegou ao Zoológico de San Diego em 1975. O Dr. Benirschke, que morreu em 2018, estava interessado em fertilidade e cromossomos. A tecnologia para congelar células e descongelá-las com a função restaurada ainda era relativamente nova - foi feita primeiro com esperma em 1949 - mas abriu todos os tipos de oportunidades. Ter culturas celulares para congelar, reviver e cultivar mais células, para olhar os cromossomos, foi um avanço realmente significativo. Outros cientistas estavam fazendo isso, mas principalmente na pesquisa médica humana.
O Dr. Benirschke estava particularmente interessado em descrever os cromossomos de diversas espécies. Aproveitamos todas as oportunidades que surgiram para coletar uma nova espécie. Havia uma confiança de que as células que estavam sendo bancadas encontrariam usos muito além do que poderia ser imaginado na época.
No Zoológico Congelado, frascos como esses são os “compartimentos para animais”. Cada um deles contém espermatozóides, ou células que crescem a partir de um pouco de pele de animal ou outro tecido. Eles são armazenados em nitrogênio líquido a -321 graus Fahrenheit e descongelados quando os pesquisadores querem usá-los. (San Diego Zoo Global) Você também se juntou ao Zoológico Congelado, em seguida, chamou o Centro de Reprodução de Espécies Ameaçadas, em 1975. Você se lembra do primeiro animal que você já preservou as células?
Era um muntjac chinês, um cervo latindo. Houve um que teve uma fratura e foi reparado por cirurgiões ortopédicos. Eles tiveram que pegá-lo e anestesiá-lo para trocar o molde, então eu consegui fazer uma biópsia de pele.
O cervo latindo é interessante. Há chineses e muntjacs indianos, e a pessoa comum seria desafiada a identificar muita diferença entre os dois. No entanto, enquanto o muntjac chinês tem 46 cromossomos, o muntjac indiano tem o menor número cromossômico conhecido em mamíferos: seis em fêmeas e sete em machos.
Aqueles de nós interessados em evolução, em como os cromossomos evoluíram e como as espécies são formadas, foram desafiados por esse "escândalo", como era chamado. Agora sabemos que os cromossomos se fundiram no ancestral do muntjac indiano. O que desencadeou essa fusão não é conhecido, mas deve ter ocorrido. Um híbrido entre os dois foi feito na China; tinha três grandes cromossomos e 23 pequenos. Ela viveu, mas não conseguiu se reproduzir.
Outra vez, em 1980, lembro-me do patologista dizendo: “Temos um animal realmente interessante e raro na sala de necropsia [autópsia de animais]. Você deveria obter uma amostra. ”E era um rinoceronte branco do norte. Essa amostra forneceu o material, anos depois, para fazer o primeiro estudo genético comparando os rinocerontes brancos do norte e do sul.
Agora, avancemos rapidamente para o presente, e temos um ambicioso projeto de resgate genético para evitar a extinção do rinoceronte branco do norte, e isso depende das 12 culturas de rinocerontes brancos do norte que depositamos ao longo dos anos.
Como você pode usar essas células para salvar o rinoceronte branco do norte?
A partir dessas amostras de pele, temos células congeladas chamadas fibroblastos. Nós descongelamos essas culturas e as transformamos em células-tronco pluripotentes induzidas. Estes podem, teoricamente, transformar-se em quase qualquer tipo de célula no corpo: eles podem fazer bater células do coração, eles podem fazer células nervosas.
Nosso objetivo final é transformar as células-tronco em óvulos e espermatozóides, para que possamos produzir embriões. Em outras palavras, esses fibroblastos poderão ter bebês.
Isso foi feito em ratos de laboratório, mas nenhuma outra espécie ainda. Até agora, temos induzido células-tronco pluripotentes de rinocerontes brancos do norte. Agora estamos refinando métodos para confirmar que eles são pluripotentes. Há outra equipe que está trabalhando com um rebanho de rinocerontes brancos do sul do sexo feminino que planejamos usar como substitutos. Estamos a pelo menos uma década de um bebê rinoceronte branco do norte, mas estamos progredindo.
Se você tivesse me perguntado em 1985, você poderia pegar um celular do Zoológico Congelado e transformá-lo em um animal, eu teria dito não. Agora estamos planejando fazer isso no laboratório aqui.
Oócitos frescos (ovos) coletados de um rinoceronte branco do sul. Para ajudar a trazer de volta o rinoceronte branco do norte à beira da extinção, os pesquisadores do Frozen Zoo esperam transformar células da pele de rinoceronte branco preservadas em óvulos e espermatozoides e implantar embriões em uma rinoceronte branca do sul. (TB Hildebrandt et al. / Nature Communications 2018) O que mais você está fazendo com amostras do zoológico congelado?
Somos uma excelente fonte para projetos de genoma. Contribuímos com amostras para algo como 140 projetos de sequenciamento de genomas inteiros.
Estamos colaborando com o Broad Institute em Cambridge, Massachusetts, no Projeto 200 Mamíferos, que irá comparar o DNA humano com o de outros 199 mamíferos. Isso ajudará os pesquisadores a entender qual conjunto central de genes é tão importante que eles foram preservados em nós e em outros animais. E estou envolvido com o Projeto Genoma de Vertebrados para sequenciar todas as 66.000 espécies de vertebrados vivos. Esses genomas revelam muitas coisas interessantes sobre a história de uma população animal, seus padrões de migração e se ela é hibridizada com outras espécies. Esse tipo de análise genética vai abrir uma nova janela impressionante sobre como a vida funciona.
Na sua análise, você discutiu a criação de um biobanco global para a vida selvagem. Por que isso é importante?
Embora o Zoológico de San Diego tenha seu Zoológico Congelado, com mais de 1.000 espécies, essa é uma pequena fração da biodiversidade do mundo. Existem cerca de 26.500 espécies ameaçadas que foram nomeadas - e mais que não foram colocadas na lista.
No próximo ano haverá menos biodiversidade do que existe agora. Então, devemos estar bancários enquanto pudermos. Precisa ser feito em diferentes países para que eles tenham seus próprios recursos genéticos depositados.
Você disse que, quando chegou ao zoológico congelado há 44 anos, não poderia imaginar o crescimento de animais inteiros a partir das células. Qual projeto você adoraria ver o Frozen Zoo nos próximos 44 anos?
À medida que as populações de espécies encolhem, elas também perdem versões valiosas de genes que estavam presentes apenas em certos animais. O pool genético se torna uma poça genética. Eu imagino que, no futuro, usando material bancado, poderíamos restaurar a variação genética.
Como você faria isso?
Nós teríamos que transformar células em animais. Por exemplo, você pode pegar uma fêmea, vivendo em estado selvagem, e transferir um embrião com alguns genes úteis para ela.
Alguns podem dizer que trazer de volta genes perdidos, ou espécies quase extintas, é brincar de Deus.
Mas os humanos têm feito isso há muito tempo: causamos extinções de espécies. Nós mudamos irremediavelmente seus habitats. Nós alteramos o comportamento deles. Nós os misturamos. Nós alteramos seus ambientes, seus predadores, suas doenças. Todas essas coisas que já fizemos.
Usar amostras bancadas para promover a diversidade nos daria a chance de mudar o mundo natural de maneira positiva.
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