ΜΕ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΣΥΝΘΕΤΙΚΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Αναγεννήθηκαν οσμές λουλουδιών που έχουν εκλείψει!

Το 1912, στα αρχαία πεδία λάβας Χαλεακάλα στο νησί Μάουι του νησιωτικού συμπλέγματος της Χαβάης, ένα δέντρο ορεινού ιβίσκου που οι ντόπιοι ονομάζουν χάου κουαχίβι, το τελευταίο του είδους του, έπνεε τα λοίσθια. Το ορεινό ξηρό περιβάλλον αυτών των πεδίων λάβας ήταν το μόνο όπου μπορούσε να ευδοκιμήσει, αλλά το περιβάλλον αυτό εξέλειπε στο γύρισμα του 19ου προς τον 20ό αιώνα, καθώς τα πεδία Χαλεακάλα είχαν μετατραπεί πια σε εκτροφεία βοοειδών, εκτοπίζοντας χλωρίδα και πανίδα, συμπεριλαμβανομένων των αηδονιών με τα μακριά καμπύλα ράμφη, που πραγματοποιούσαν την επικονίαση του ορεινού ιβίσκου. Εκείνη τη χρονιά, ο βοτανολόγος Γκέριτ Γουάιλντερ πήγε και συνέλεξε το τελευταίο άνθος μαζί με λίγα κλαδιά και φύλλα από αυτόν τον τελευταίο εκπρόσωπο του είδους, στο οποίο προς τιμήν του δόθηκε το επιστημονικό όνομα Hibiscadelphus wilderianus. Λίγο αργότερα το φυτό υπέκυψε στα βοοειδή και τα τρωκτικά, περνώντας για πάντα στη λίστα των εξαφανισμένων βιολογικών ειδών. `Η μήπως όχι;

Επανεκκίνηση

Οι εξελίξεις των τελευταίων χρόνων όσον αφορά στην αλληλουχία του DNA έχουν κάνει πιο εύκολη την «ανάγνωση» γονιδίων οργανισμών που έχουν πεθάνει εδώ και πολύ καιρό, αλλά και την «επανεκκίνηση» τέτοιων κομματιών DNA (που αντιστοιχούν σε γονίδια). Αν και απέχουν ακόμη πάρα πολύ από κάποιο αποτέλεσμα, γίνονται σοβαρές προσπάθειες για την αναβίωση του αγριοπερίστερου Ectopistes migratorius και του μαλλιαρού μαμούθ. Πέρσι, σε ένα απλούστερο, αλλά παρ' όλα αυτά δύσκολο επίτευγμα, ένα σημαντικό συστατικό στοιχείο του ορεινού ιβίσκου της Χαβάης ξαναήρθε στη ζωή, σε εργαστήριο εταιρείας βιοτεχνολογίας στη Βοστόνη. Οι ερευνητές, με εξέχοντα ρόλο μεταξύ τους της Χριστίνας Αγαπάκη, διδάκτορα συνθετικής βιολογίας του πανεπιστημίου Χάρβαρντ, μπόρεσαν να ξαναοικοδομήσουν το γενετικό υλικό που είχε παράξει την ξεχωριστή οσμή του λουλουδιού του φυτού του Γουάιλντερ, στη συνέχεια έβαλαν το γονίδιο σε μια τελείως διαφορετική μορφή ζωής, στους μύκητες της μαγιάς ζύμης και τελικά παρασκεύασαν κάτι που είχε εξαφανιστεί από τον πλανήτη επί έναν και πλέον αιώνα: Το άρωμα του ορεινού ιβίσκου της Χαβάης.
Πρόκειται ίσως για μια από τις πιο χειροπιαστές περιπτώσεις που δείχνουν ότι η διαχωριστική γραμμή ανάμεσα στα βιολογικά είδη που υπάρχουν σήμερα και εκείνα που εξέλειπαν, άρχισε να ξεθωριάζει κάπως, τουλάχιστον για τα εξαφανισμένα είδη που έχουμε είτε ανακαλύψει, είτε διαφυλάξει κάποια νεκρά υπολείμματά τους.

Βελόνες στ' άχυρα

Μετά το θάνατο ενός οργανισμού, το DNA του αρχίζει να αποδομείται. Το να ψάχνεις κομμάτια του σε αποξηραμένα φύλλα ή άνθη είναι σαν να ψάχνεις βελόνες σε σωρούς από άχυρα κυτταρίνης. Επιπλέον, το υλικό που είχαν διαθέσιμο οι ερευνητές ήταν ελάχιστο, καθώς οι επιμελητές των βοτανολογικών μουσείων που πείστηκαν να δώσουν δείγματα εξαφανισμένων φυτών, έδωσαν όπως ήταν αναμενόμενο πολύ μικρά κομμάτια τους. Αυτό σήμαινε ότι δεν υπήρχαν πολλές δυνατότητες επανάληψης πειραμάτων ανάκτησης DNA.
Η διαδρομή του Hibiscadelphus wilderianus από την εξαφάνιση έως τη μερική αναβίωση ήταν δαιδαλώδης και μακρόχρονη. Το δείγμα του Γουάιλντερ αποξηράνθηκε και φυλάχτηκε αρχικά στη συλλογή ξηρών βοτάνων της Χαβάης, ενώ αργότερα δόθηκε μέρος του στην αντίστοιχη συλλογή του Χάρβαρντ. Εκεί παρέμεινε επί δεκαετίες, ωσότου η Αγαπάκη αποκτήσει ένα μικρό κομματάκι του, με αντάλλαγμα η εταιρεία στην οποία εργάζεται να δώσει ελεύθερα στην επιστημονική κοινότητα οποιοδήποτε γονιδίωμα εξαφανισμένου φυτού αποκωδικοποιήσει. Τα γονίδια από το δείγμα ανακτήθηκαν χημικά σε εργαστήριο της Σάντα Κρουζ, ψηφιοποιήθηκαν στη Βοστόνη και τελικά βρέθηκαν στην αγκάλη ενός οργανισμού, που δεν είχε καμία σχέση με εκείνον στον οποίο είχαν λειτουργήσει για τελευταία φορά. Τα γονίδια διέσχισαν το χρόνο και το χώρο, αλλά η πληροφορία που μετέφεραν δεν χάθηκε.
Τα γονίδια των αρωμάτων αποτελούνται συνήθως από αλληλουχίες μεγέθους περίπου 1.700 γενετικών «γραμμάτων» (αμινοξέα G, Α, T, C ), που αποτελούν τις οδηγίες προς το κύτταρο για την κατασκευή ειδικών πρωτεϊνών, των ενζύμων που ονομάζονται συνθετάσες εναμισοτερπένιων (SQS). Ενα συνηθισμένο λουλούδι μπορεί να έχει αρκετά τέτοια γονίδια. Οι ερευνητές της ομάδας της Αγαπάκη είχαν το «βιβλίο» του γονιδιώματος κάθε εξαφανισμένου φυτού που εξέτασαν, κομματιασμένο σε μικρά χαρτάκια με 50 γράμματα το καθένα ανακατεμένα τυχαία και έπρεπε απ' αυτά να ανασυνθέσουν παραγράφους πλήρεις νοήματος με 1.700 γράμματα η καθεμιά. Αν είχαν ένα αντίγραφο του αρχικού «βιβλίου» τα πράγματα θα ήταν εύκολα. Μη διαθέτοντας κάτι τέτοιο, αξιοποίησαν το γεγονός ότι η βιολογική εξέλιξη προχωρά με αλλαγές πάνω στις προηγούμενες εκδοχές π.χ. πρωτεϊνών. Ετσι, τα μόρια SQS λουλουδιών που συνεχίζουν να υπάρχουν και σήμερα ήταν ό,τι κοντινότερο, τόσο ως μπούσουλας, όσο και για τη συμπλήρωση τμημάτων για τα οποία δεν εντοπίζονταν κατάλληλα κομμάτια DNA του εξαφανισμένου είδους.

Ο,τι πιο κοντινό

Από το δείγμα ορεινού ιβίσκου της Χαβάης ανακτήθηκαν τελικά 11 εναμισοτερπένια (μόρια συνθετικών ενζύμων που κατασκευάζουν τις αρωματικές ουσίες των ανθέων). Τα μέλη της ομάδας ακολούθησαν τη συνήθη διαδικασία για την αξιολόγηση των ισάριθμων αρωμάτων. Μερικά από τα δείγματα θύμιζαν μυρωδιά εσπεριδοειδούς ή θυμαριού. Κάποια είχαν μια ανεπαίσθητη μυρωδιά θειαφιού. Ολα είχαν μια μυρωδιά φλοιού δέντρου και γιουνίπερου (κέδρου), που πρέπει να ήταν το κυριότερο συστατικό του αρώματος του Hibiscadelphus wilderianus. Το πραγματικό άρωμα του λουλουδιού δεν θα το ξαναζήσουμε ποτέ, αλλά είναι ό,τι κοντινότερο μπορούμε να φτιάξουμε.
Φυσικά, το άρωμα ενός φυτού που δεν υπάρχει πια, πιάνει πολλά λεφτά στην αγορά πολυτελών αρωμάτων και αυτό ήταν το πεζό πραγματικό κίνητρο για την αναγέννηση του αρώματος του ορεινού ιβίσκου της Χαβάης και άλλων λουλουδιών που έχουν εκλείψει. Παρ' όλα αυτά, η πρόοδος που έχει συντελεστεί, οι μεγάλες ψηφιακές βάσεις δεδομένων γονιδίων που έχουν δημιουργηθεί και συμπληρώνονται συνεχώς και οι «εκτυπωτές» DNA (βλ. διάγραμμα), που επιτρέπουν την κατά βούληση σύνθεση DNA, ανοίγουν δρόμους για να αξιοποιηθούν χρήσιμες φυσικές ουσίες, αποτέλεσμα αμέτρητων δοκιμών στο πέρασμα εκατομμυρίων ετών βιολογικής εξέλιξης στη Γη, που έχουν πια εκλείψει από τη βιόσφαιρα. Φέρνουν πιο κοντά και το ενδεχόμενο να ξαναπερπατήσουν, κολυμπήσουν ή πετάξουν ζώα που επίσης εξέλιπαν, ή ορθότερα ό,τι κοντινότερο σε αυτά που υπήρξαν, καθώς πάντα τα κενά του αρχαίου DNA θα πρέπει να συμπληρώνονται με κατάλληλα τμήματα από ζώντα είδη. Και όσο πιο αρχαίο το DNA, τόσο περισσότερα κενά και μεγαλύτερη ανάγκη συμπλήρωσης θα έχει.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»