De laatste mannelijke noordelijke witte neushoorn - zijn naam was Soedan - stierf in maart en liet slechts twee leden van de ondersoort achter: zijn dochter en kleindochter.
In het verleden zouden die grimmige feiten het einde hebben betekend. Maar onderzoekers van het San Diego Zoo's Institute for Conservation Research - de thuisbasis van een ijzige menagerie bekend als de Frozen Zoo - werken eraan om noordelijke witte neushoorns een tweede kans te geven. Sinds 1975 verzamelt het instituut weefsels van wezens, sommige met uitsterven en sommige niet, vervolgens de cellen in het laboratorium te laten groeien en ze te bewaren op een koele 321 graden onder nul Fahrenheit.
Dierentuinen gebruiken al reproductieve technologieën zoals in-vitrofertilisatie voor dieren zoals gorilla's en kunstmatige inseminatie voor panda's. (Elders overwegen wetenschappers de verdiensten van het doen herleven van uitgestorven soorten zoals de wollige mammoet en de passagiersduif, hoewel ze daarvoor oud DNA zouden moeten gebruiken.) De Frozen Zoo heeft zijn bewaarde sperma gebruikt om bijvoorbeeld fazantkuikens te maken, en is zo ver gegaan als het maken van embryo's van cheeta's en het bevruchten van de eieren van zuidelijke witte neushoorns.
Nu hopen de dierenverzorgers dat hun tientallen monsters van noordelijke witte neushoorns op een andere manier ouders van een nieuwe generatie zullen worden: met behulp van stamceltechnologie om geconserveerd wit neushoornhuidweefsel in eieren en sperma te veranderen.
Het onderzoek van het instituut gaat verder dan het maken van baby's. Wetenschappers werken daar aan methoden om vlees van primaten en duiker antilopen die illegaal zijn bejaagd genetisch te identificeren. En in de toekomst kunnen ze de collectie gebruiken om de genetische diversiteit van bedreigde zwartvoetfretten te herstellen.
Het verbreden van dergelijke inspanningen zal een wereldwijd netwerk van bevroren dierentuinen vergen, schrijven Oliver Ryder, directeur van het instituut voor conservatiegenetica, en coauteur Manabu Onuma in het jaaroverzicht van Animal Biosciences .
Ryder, die sinds het begin bij het instituut is, sprak met Knowable over het verleden, heden en de toekomst van de Frozen Zoo. Dit gesprek is bewerkt voor lengte en duidelijkheid.
Hoe is de Frozen Zoo begonnen?
We willen graag zeggen dat de Frozen Zoo begon toen Dr. Kurt Benirschke in 1975 naar de San Diego Zoo kwam. Dr. Benirschke, die stierf in 2018, was geïnteresseerd in vruchtbaarheid en chromosomen. De technologie om cellen te bevriezen en te ontdooien met herstelde functie was nog tamelijk nieuw - het werd voor het eerst gedaan met sperma in 1949 - maar het bood allerlei mogelijkheden. Het hebben van celculturen om meer cellen te bevriezen, nieuw leven in te blazen en te laten groeien, om naar chromosomen te kijken, was echt een belangrijke vooruitgang. Andere wetenschappers deden dit, maar meestal in menselijk medisch onderzoek.
Dr. Benirschke was vooral geïnteresseerd in het beschrijven van de chromosomen van verschillende soorten. We hebben elke gelegenheid aangegrepen om een nieuwe soort te verzamelen. Er was een vertrouwen dat cellen die worden opgeslagen, toepassingen zouden vinden die veel verder gaan dan wat op dat moment mogelijk was.
In de Frozen Zoo zijn flesjes zoals deze de "dierenverblijven." Elk bevat sperma, of cellen gegroeid uit een stukje dierenhuid of ander weefsel. Ze worden opgeslagen in vloeibare stikstof bij -321 graden Fahrenheit en ontdooid wanneer onderzoekers ze willen gebruiken. (San Diego Zoo Global) Je bent ook lid geworden van de Frozen Zoo, toen het Centre for Reproduction of Endangered Species genoemd, in 1975. Herinner je je het eerste dier waarvan je ooit cellen hebt bewaard?
Het was een Chinese muntjac, een blaffend hert. Er was er een die een fractuur had en werd gerepareerd door orthopedisch chirurgen. Ze moesten het vangen en verdoven om de cast te veranderen, dus ik kon komen en een huidbiopsie doen.
De blaffende herten zijn interessant. Er zijn zowel Chinese als Indiase muntjacs, en de gemiddelde persoon zou worden uitgedaagd om veel verschil tussen de twee te identificeren. Hoewel de Chinese muntjac 46 chromosomen heeft, heeft de Indiase muntjac het laagste bekende chromosoomgetal bij zoogdieren: zes bij vrouwen, zeven bij mannen.
Degenen onder ons die geïnteresseerd zijn in evolutie, in hoe chromosomen evolueerden en hoe soorten worden gevormd, werden uitgedaagd door dit "schandaal", zoals het werd genoemd. We weten nu dat de chromosomen samensmolten in de voorouder van de Indiase muntjac. Wat die fusie heeft veroorzaakt, is niet bekend, maar het moet hebben plaatsgevonden. Een hybride tussen de twee is gemaakt in China; het had drie grote chromosomen en 23 kleintjes. Het leefde, maar het kon niet reproduceren.
Een andere keer, in 1980, herinner ik me de patholoog die zei: “We hebben een heel interessant en zeldzaam dier in de necropsy [dierautopsie] kamer. Je zou een monster moeten nemen. 'En het was een noordelijke witte neushoorn. Dat monster bood het materiaal, jaren later, om de eerste genetica-studie te doen waarin noordelijke en zuidelijke witte neushoorns werden vergeleken.
Nu snel vooruit naar het heden, en we hebben een ambitieus genetisch reddingsproject om het uitsterven van de noordelijke witte neushoorn te voorkomen, en het hangt af van de 12 noordelijke witte neushoornculturen die we door de jaren heen hebben ingebed.
Hoe kun je die cellen gebruiken om de noordelijke witte neushoorn te redden?
Van die verzamelde huidmonsters hebben we bevroren cellen die fibroblasten worden genoemd. We ontdooien die culturen en veranderen ze in zogenaamde geïnduceerde pluripotente stamcellen. Deze kunnen in theorie bijna elk soort cel in het lichaam worden: ze kunnen kloppende hartcellen maken, ze kunnen zenuwcellen maken.
Ons uiteindelijke doel is om van de stamcellen eieren en sperma te maken, zodat we embryo's kunnen maken. Met andere woorden, die fibroblasten kunnen baby's krijgen.
Dit is gedaan bij laboratoriummuizen, maar nog geen andere soort. Tot nu toe hebben we pluripotente stamcellen uit noordelijke witte neushoorns geïnduceerd. Nu verfijnen we methoden om te bevestigen dat ze pluripotent zijn. Er is een ander team dat werkt met een kudde vrouwelijke zuidelijke witte neushoorns die we als surrogaat willen gebruiken. We zijn minstens tien jaar verwijderd van een noordelijke witte neushoorn, maar we boeken vooruitgang.
Als je me in 1985 had gevraagd, kun je een cel uit de Frozen Zoo nemen en er een dier van maken, dan had ik nee gezegd. Nu zijn we van plan het hier in het lab te doen.
Verse eicellen (eieren) verzameld van een zuidelijke witte neushoorn. Om de noordelijke witte neushoorn terug te brengen van de rand van uitsterven, hopen onderzoekers van Frozen Zoo de geconserveerde noordelijke witte neushoornhuidcellen te veranderen in eieren en sperma en embryo's te implanteren in een zuidelijke witte neushoornmoeder. (TB Hildebrandt et al. / Nature Communications 2018) Wat doe je nog meer met monsters uit de Frozen Zoo?
Wij zijn een uitstekende bron voor genoomprojecten. We hebben voorbeelden bijgedragen aan zoiets als 140 hele-genoom sequencing-projecten.
We werken samen met het Broad Institute in Cambridge, Massachusetts, aan het 200 Mammals Project, dat menselijk DNA zal vergelijken met dat van 199 andere zoogdieren. Het zal de onderzoekers helpen begrijpen welke kernreeks genen zo belangrijk is dat ze in ons en andere dieren zijn bewaard. En ik ben betrokken bij het Vertebrate Genomes Project om alle 66.000 levende gewervelde soorten te sequencen. Deze genomen onthullen veel interessante dingen over de geschiedenis van een dierenpopulatie, zijn migratiepatronen en of het is gehybridiseerd met andere soorten. Dit soort genetische analyse gaat een verbazingwekkend nieuw venster openen over hoe het leven werkt.
In uw review besprak u de oprichting van een wereldwijde biobank voor wilde dieren. Waarom is dat zo belangrijk?
Hoewel de dierentuin van San Diego zijn Frozen Zoo heeft, met meer dan 1.000 soorten, is dat een kleine fractie van de biodiversiteit in de wereld. Er zijn ongeveer 26.500 bedreigde soorten die zijn genoemd - en meer die niet op de lijst zijn geplaatst.
Volgend jaar zal er minder biodiversiteit zijn dan nu. Dus we moeten bankieren zolang we kunnen. Het moet in verschillende landen worden gedaan, zodat ze hun eigen genetische bronnen hebben.
Je zei dat toen je 44 jaar geleden in de Frozen Zoo aankwam, je je niet had kunnen voorstellen dat je hele dieren uit cellen zou laten groeien. Welk project zou je de Frozen Zoo de komende 44 jaar graag zien aannemen?
Naarmate de populaties van soorten krimpen, verliezen ze ook waardevolle versies van genen die alleen in bepaalde dieren aanwezig waren. De genenpool wordt een genenplas. Ik stel me voor dat we in de toekomst met behulp van opgeslagen materiaal genetische variatie kunnen herstellen.
Hoe zou je dat doen?
We zouden cellen in dieren moeten veranderen. U kunt bijvoorbeeld een vrouwelijk dier nemen dat in het wild leeft en een embryo met enkele nuttige genen in haar overbrengen.
Sommigen zouden kunnen zeggen dat het terugbrengen van verloren genen, of bijna uitgestorven soorten, God speelt.
Maar mensen doen dat al lang: we hebben het uitsterven van soorten veroorzaakt. We hebben hun leefgebied onherroepelijk veranderd. We hebben hun gedrag veranderd. We hebben ze vermengd. We hebben hun omgeving veranderd, hun roofdieren, hun ziekten. Al deze dingen hebben we al gedaan.
Het gebruik van bankmonsters om diversiteit te bevorderen, zou ons een kans geven om de natuurlijke wereld op een positieve manier te veranderen.
Knowable Magazine is een onafhankelijk journalistiek streven van Annual Reviews. 
