Forskare försöker klona fram utdöda djur:

Konsten att bygga en mammut

Gentekniken går framåt med stormsteg. Att vi kan klona djur är i sig fantastiskt, även om det varit möjligt i många år.
Och då borde väl steget inte vara långt till att klona fram utdöda djur? Som mammutar, ullhåriga noshörningar och sabeltandade katter? Eller rentav dinosaurier?
Jo, svårigheterna är stora, och dinosaurierna kan vi nog glömma. Däremot pågår det projekt för att återskapa mammutar. Vinsten skulle kunna vara större än man först tror om det lyckas. ­Mammutar skulle inte bara vara imponerande att se – de skulle också kunna påverka klimat­förändringar i en positiv riktning.

1996 blev fåret Dolly en världsnyhet som det första klonade djuret. Hon hade skapats med hjälp av en cellkärna från juvret på ett får; en kärna som sedan placerades i en äggcell från ett annat får. 

Dolly visade att vi nu kunde klona på riktigt. Hon var startsignalen för en ny epok inom ­biotekniken. Man kunde alltså ta dna från ett djur, placera det i ägget från ett annat djur och därmed få en ­genetiskt identisk kopia av det första djuret. Det lite över­använda ordet ”vetenskaplig revolution” passar faktiskt in här. 

Dolly var det lyckade resultatet av en lång rad försök, men de misslyckade omgångarna pratades det inte så mycket om. Hon var ett bevis på att principen fungerade. Och inom några år hade man klonat allt från katter och hundar till hästar och grisar. 

Men om man nu kunde ta dna från en varelse och låta den arvsmassan forma ett embryo i en äggcell från ett annat djur, så borde man väl också kunna flytta generna mellan djur av olika arter? Så ­tänkte några djärva forskare. Och i så fall skulle man kanske kunna återskapa djur som varit ­utdöda sedan tusentals år. Det gäller ju bara att hitta bevarade ­gener från valfritt förhistoriskt djur och placera dem i en lämplig äggcell och sedan invänta ­resultatet. 

Idén lanserades redan 1990 i romanen Jurassic Park, och blev sedan ännu mer fast i det allmänna medvetandet när filmen med samma namn kom 1993. Miljontals människor såg med egna ögon hur man kunde ta bevarat dna från dinosaurier och klona fram de fantastiska djuren. Visserligen var det bara i bok och på film, men tanken väcktes och gjorde starkt intryck. 

Nu visste de flesta som kan något om dna att det skulle bli otroligt svårt att hitta dinosaurie-dna som var tillräckligt välbevarat för att göra något som ens liknande det som gjordes i filmen. Arvs­massans långa dna-sträng bryts snabbt ner efter döden, och dinosaurier är gamla nog för att ha blivit fossil; de har helt enkelt förvandlats till sten efter minst 65 miljoner år. Att hitta användbart dna från en Tyrannosaurus eller en Triceratops kan man bara glömma. Till och med om man hittar miljontals år gamla myggor i bärnsten. 

Annat är det med istidens långhåriga jättar. De sista mammutarna dog ut för mindre än 4 000 år sedan på Wrangels ö i i Sibirien. Mammutar som då och då hittas infrusna i den sibiriska tundran kan vara så välbevarade att det ser ut som om de just dött.

Den afrikanska ­elefanten (ovan) är en långt avlägsen släkting till mammuten (till vänster). Bild: SPL

Den afrikanska ­elefanten (ovan) är en långt avlägsen släkting till mammuten (till vänster). Bild: SPL

Mammutmamman smörblomma
En av de första som på allvar började tala om att återuppväcka mammutar med hjälp av kloning var den koreanska vetenskapliga superstjärnan Hwang Wo­osuk. Han var först i världen att klona en hund och lyckades också klona fram en rad stamcellslinjer ur mänskliga embryon, en sensation och ett jättekliv framåt för stamcellsforskningen då, 2004. Hwang blev stor hjälte i hemlandet – ända tills han avslöjades med fusk och föll hårt. Hans mänskliga stamcellslinjer fanns inte i verkligheten och bedrägeriet ledde så småningom fram till ett åtal för ­förskingring av forskningsanslag. 

Under den rättegången avslöjade Hwang att han använt en del av forskningspengarna för att köpa sibiriska mammutrester från den ryska maffian. Inköpen ledde enligt hans eget vittnesmål till tre misslyckade försök att klona fram ett mammut­embryo. 

Det bioteknikföretag som Hwang grundade, Sooam Biotech, lever vidare, och har trots misslyckandena fortsatt med allvarliga planer på att skapa en nutida mammut. Idag har företaget ­anlagt ett mobilt laboratorium i den avlägsna sibiriska metropolen Jakutsk vid floden Lena för att så snabbt som ­möjligt kunna ta hand om ­eventuella användbara vävnadsfynd från mammutar i ­regionen. 

För drygt ett år sedan, i november 2014, grävde forskare från Sooam fram det bäst bevarade ­fyndet av en mammut hittills. En 40 000 år gammal hona som hade fastnat i en torvmosse på en ö i ­ishavet. Hon fick namnet Buttercup, Smörblomma, efter det välbevarade innehållet i hennes magsäck. Det frusna köttet var så välbehållet att det gick att äta. Ur köttet rann också en rödfärgad vätska som konstaterades vara 40 000 år gammalt blod. Fyndet av Smörblomma gav nya rubriker om ­möjligheterna att klona fram en levande mammut ur välbevarat dna.

Mammutar fanns under människans existens och var förmodligen ett hett eftertraktat byte. Inte bara den stora mängden kött var värde­fullt – även elfenben, päls och ben gick att använda till mycket ­nyttigt. Bild: SPL

Mammutar fanns under människans existens och var förmodligen ett hett eftertraktat byte. Inte bara den stora mängden kött var värde­fullt – även elfenben, päls och ben gick att använda till mycket ­nyttigt. Bild: SPL

Hundar födde prärievargar
Men det är inte bara koreanerna som vill klona fram en mammut. Också det prestigefyllda Riken-institutet i Japan är med på tåget. På Riken har man under de senaste åren varit långt framme i stamcellsforskningen. 2012 fick Rikenforskaren Shinya Yamanaka Nobelpris för att han lyckats omvandla vanliga mogna kroppsceller till så kallade pluripotenta stamceller, det vill säga stamceller som sedan kan styras om till att bli nästan vilka celltyper som helst. Hudceller från näsan kan styras om att till ­exempel bli nervceller. 

Redan 2008 skapade forskare vid Riken-institutet rubriker genom att klona fram musungar från möss som legat i frysen i 16 år. Det visade sig att det var enklast att lyckas med kloningen om man tog ut cellkärnor från de djupfrysta mössens hjärnor och sedan placerade dem i levande ägg där de fick börja utveckla embryon. 

Det här var första gången man lyckades klona ett dött djur som man plockade fram ur frysen och det skapade givetvis stora förväntningar på möjligheterna att göra samma sak med andra nedfrysta djur, inte minst de mammutar som grävts fram ur den sibiriska permafrosten. 

Inte nog med det. De flitiga kloningsforskarna i Korea kunde 2013 visa upp en samling av åtta små söta prärievargar, koyoter. Valparna var resultatet av ett nytt kloningsförsök där man tagit dna från prärievargar och placerat i ägg från vanliga tama hundar och låtit dem utvecklas i, och födas fram av hundarna. Resultatet blev sex lyckade födslar med sammanlagt åtta valpar och alltså ett bevis för att kloning också kan fungera mellan olika arter.

I Sibirien har ett stort antal mycket välbevarade mammutar hittats, ibland i så bra skick att köttet varit ätbart. Det betyder tråkigt nog inte att dna varit i bra skick, och många forskare lutar åt att det är lättare att pussla ihop dna med utgångspunkt från elefanternas än att hitta dugligt äkta mammut-dna. Bild: SPL

I Sibirien har ett stort antal mycket välbevarade mammutar hittats, ibland i så bra skick att köttet varit ätbart. Det betyder tråkigt nog inte att dna varit i bra skick, och många forskare lutar åt att det är lättare att pussla ihop dna med utgångspunkt från elefanternas än att hitta dugligt äkta mammut-dna. Bild: SPL

Går det att klona fram en mammut?
Under två decennier hade alltså forskningen lyckats visa hur kloning går till rent tekniskt med fåret Dolly, att man till och med kan använda arvsmassan från en död nedfrusen individ för att klona fram en ny varelse och att dna från en art kan placeras in i en annan och ge friska livskraftiga ungar. Tre framsteg som tillsammans ser ut som ett klart bevis för att det måste gå att klona fram en mammut. 

Så vad skulle kunna hindra återskapandet av nedfrysta utdöda djur, så länge man har en lämplig surrogatmamma som skulle kunna föda fram en mammut? Surrogatmamma i det här fallet är den asiatiska elefanten, mammutens närmaste nu levande släkting. 

Spanska forskare lyckades dessutom år 2009 med bedriften att klona ett utdött djur. Den ­pyreneiska bergsgeten som betraktades som utdöd sedan några år, klonades med hjälp av dna i cellkärnan från en bit hud, och den klonade äggcellen ­placerades i livmodern hos en tamget. Så när kommer ­mammuten?
Det kan dröja, visar det sig. Invändningarna är flera. 

Det första problemet är att dna bryts ner väldigt snabbt. Våra egna celler innehåller enzym som ­förstör döda celler och rensar bort gammalt dna redan medan vi lever och direkt efter döden börjar de angripa hela arvsmassan. Och i den förruttnelse­process som drabbar en död kropp jobbar bakterier och svampar flitigt på att bryta ner alla bestånds­delar, inklusive dna. 

Man har beräknat att dna i en död cell har en halveringstid på 451 dagar. Det betyder att efter den tiden finns bara hälften av den ursprungliga mängden kvar. Efter ytterligare en halveringsperiod återstår en fjärdedel och så vidare. Halvorna blir allt mindre, och efter, låt säga, 1 000 år är de bevarade dna-sekvenserna långt ifrån kompletta.
Men möss som legat frusna och stendöda i 16 år kunde ju klonas fram i Japan? Frågan är hur stora möjligheterna i själva verket är. Den man som ledde försöken med de frysta mössen har själv påpekat att ingen har lyckats göra om bedriften under de år som gått sedan det gjordes. Det kan antingen ­betyda att det är oerhört svårt att lyckas. Eller, som det har antytts, att det är något som inte stämmer med resultatet. Och det är definitivt en jättestor skillnad mellan 16 år i en laboratoriefrys under kontrollerade förhållanden och flera tusen år på tundran, där temperaturerna kan variera rejält mellan årstiderna.

Om mammutar åter skulle börja vandra på Sibiriens tundra skulle det kunna kyla marken och hindra att växthusgasen metan släpps ut när marken tinar. Så tänker i alla fall en del forskare. Bild: IBL

Om mammutar åter skulle börja vandra på Sibiriens tundra skulle det kunna kyla marken och hindra att växthusgasen metan släpps ut när marken tinar. Så tänker i alla fall en del forskare. Bild: IBL

Svårt att lyckas med kloning
Kloning är inte alltid så lätt att lyckas med, ens med bra utgångsmaterial. När forskarna i Korea korsade arterna genom att klona prärievargar skapade de 320 ägg som ledde till sex dräktiga tikar. Det är en effektivitet på knappt två procent, och de forskarna är förmodligen världsbäst på att klona hundar. 

I det spanska försöket att återskapa den utdöda arten av bergsget överlevde killingen bara några minuter på grund av ett problem med lungorna – ett problem som är vanligt vid kloning av däggdjur. Kloning är svårt, och många embryon dör på ­vägen. Vissa däggdjur har hittills visat sig vara omöjliga att lyckas med. 

Flera seriösa kritiker hävdar till och med att det är ett hopplöst projekt att överhuvudtaget försöka klona en mammut med hjälp av cellkärnor som ­hittas på tundran.
Roslin Institute i Skottland, där fåret Dolly föddes 1996, säger i sin officiella frågespalt om kloning att det är mycket svårt att hitta livskraftigt dna i ett dött djur. Vid kloning av boskap fungerar överföringen av dna till en ny cell ungefär en gång på hundra. Då vet man att man jobbar med en levande cell. Om man antar att en död nedfrusen mammut har dna som till stor del är förstört så antar de att man i teorin i bästa fall kanske kan hitta en cell på tusen som fungerar som råmaterial för kloning. I så fall behöver man rent statistiskt göra 100 000  kloningsförsök innan det funkar. Och till det krävs följaktligen 100 000 surrogatmammor, vilket är nästan hälften av alla nu levande elefanthonor. Det är inga bra förutsättningar enligt klonings­forskarna i Skottland.

Fåret Dolly var det första klonade djuret och en sensation 1996. År 2003 dog det och finns nu att beskåda på museum i Edinburgh. Bild: SPL

Fåret Dolly var det första klonade djuret och en sensation 1996. År 2003 dog det och finns nu att beskåda på museum i Edinburgh. Bild: SPL

Att pussla med dna
En av de främsta och mest synliga förespråkarna idag för att på något sätt skapa levande mammutar är Beth Shapiro. 

Shapiro är expert på gammalt dna i arktiska miljöer. Hon arbetar på University of California i Santa Cruz och kallar sig molekylär paleontolog. Hon studerar dna hos utdöda däggdjur från istiden för att kartlägga deras evolution och livsmönster och hon har genom åren plockat fram dna ur tusentals gamla ben från tundran. 

Beth Shapiro tror på möjligheten att återskapa mammuten, men inte genom att klona dem med hjälp av det dna man hittar i marken. Det är alldeles för svårt, för att inte säga omöjligt, enligt henne. Shapiro liknar dna-strängen i våra cellkärnor med en lång serpentin. Hos de nedfrusna mammutarna har serpentinen förvandlats till konfetti, småbitar som ligger kringströdda i cellerna. Inte ens den ­extremt välbevarade Smörblomma, där hemoglobinet kunde separeras fram ur blodet, har gett något användbart dna.
Ska vi någonsin lyckas med att klona fram en mammut – eller någon annan av istidens ­försvunna djurarter – så måste man gå en helt annan väg, ­enligt Beth Shapiro. En väg som också ritats upp av en av dagens stora stjärnor inom genteknik och stamcellsforskning, George Church vid Harvard. Den går ut på att bygga upp mammutens dna bit för bit och sedan klona det. 

Redan 2008 kom den första rapporten från ett amerikanskt team att de lyckats avkoda ungefär hälften av mammutens dna. Under våren 2015 kom den fullständiga genkartan från en grupp under ledning av Love Dalén vid Naturhistoriska Riksmuseet i Stockholm. Den studien byggde på resterna av två mammutar, en 45 000 år gammal samt en av de sista mammutarna från Wrangels ö vilken var drygt 4 000 år gammal. Syftet med kartläggningen­ är att använda sig av den information som finns i arvsmassan för att studera mammutarnas liv, ­utbredning och utvecklingshistoria. 

Men dna-kartan kan också bli ett verktyg om man vill bygga sig en egen mammut. Love Dalén berättar att George Church visade stort intresse för gruppens arbete och att han fick tillgång till en förhandsversion av genkartan. Church vill nämligen skapa sitt eget mammut-dna i laboratoriet. 

Hans plan är att utgå från elefantens dna, se på vilka avgörande punkter som mammutgenerna skiljer sig från det, och sedan bit för bit placera in mammutgenerna på rätt plats i elefantens dna-sträng.

Våra förfäder levde nära mammutarna, och det finns gott om förhistoriska fynd av konstföremål som tillverkats av mammutben. Denna statyett är uppskattningsvis 32 000 år gammal och är gjord av en mammutbete. Bild: IBL

Våra förfäder levde nära mammutarna, och det finns gott om förhistoriska fynd av konstföremål som tillverkats av mammutben. Denna statyett är uppskattningsvis 32 000 år gammal och är gjord av en mammutbete. Bild: IBL

Ny metod förändrar förutsättningarna
Den här metoden kräver inte att man hittar felfritt dna eller fungerande celler i den leriga och frusna tundran. Men den kräver tillgång till avancerade och träffsäkra tekniker för att bygga och bygga om gener. Och nu finns det en sådan metod – Crispr/Cas9 som vi skrivit mycket om tidigare. Churchs laboratorium är ett av de ledande i världen när det gäller att använda metoden som har revolutionerat gentekniken under de senaste tre åren. 

I mars 2015 kunde medier berätta att George Church lyckats stoppa in 14 mammutgener i kromosomerna i hudceller från en elefant. Tidsmässigt tyder det på att han använde just den genetiska informationen från Naturhistoriska Riksmuseet för att hitta rätt. 

De nya gener hans grupp valde att montera in i elefantens dna är bland annat kopplade till storleken på öronen – som ju är klart mindre hos mammuten – lagret av underhudsfett och pälsens kvalitet. Egenskaper som är viktiga för att skilja på mammut och elefant. De modifierade hudcellerna odlas fram i näringslösning, och trots att de är långt från sin naturliga miljö är det första gången på över 4 000 år som mammutgener fungerar i en levande cell. Men den stora frågan är hur de fungerar. Hur gener är kopplade till fysiska egenskaper är komplicerat och en fråga som är långt ifrån utredd. 

Nästa steg för projektet är därför att på något sätt få de odlade hudcellerna (som nu är mammutceller till 0,0001 procent) att bilda levande vävnader. Då kan man till exempel se hur det nya håret ser ut. Blir det ullhårigt, mammutlikt och värmande under en istidsvinter? Bildas det ett extra tjockt fettlager av de nya generna? 

Hur det går för Church och hans medarbetare är oklart. De har ännu inte publicerat några av sina resultat i vetenskapliga tidskrifter. Uppgifterna om deras bravader kommer från intervjuer i media och från föreläsningar, vilket inte på långt när väger lika tungt som publicerade vetenskapliga papper. 

Det är uppenbarligen ännu långt kvar att gå. I det här skedet handlar arbetet om att testa gener, säger Church. När man sedan hittat fler och fler fungerande mammutgener att stoppa in i elefantens arvsmassa ska man så småningom flytta hela genomet till en äggcell för kloning. 

Man ska komma ihåg att elefantens och mammutens arvsmassa skiljer sig på cirka 70 miljoner platser. Alla behöver kanske inte förändras, men hur man än gör så blir det eventuella resultatet en korsning, en hybrid mellan elefant och mammut. 

Men kan man verkligen använda sig av riktiga elefanter som surrogatmödrar? Det är inte självklart och meningarna går isär.

Förutom mammuten tittar forskare på möjligheterna att återuppliva utdöda djur som ullhåriga noshörningar och sabeltandade katter. Bild: SPL

Förutom mammuten tittar forskare på möjligheterna att återuppliva utdöda djur som ullhåriga noshörningar och sabeltandade katter. Bild: SPL

Risk för djurplågeri
För de asiatiska forskarna i Japan och Korea har det självklara alternativet varit att använda elefanter som surrogatmödrar. Men den ”amerikanska” modellen ser stora problem med det. För det första är det inte säkert att en elefanthona kan föda fram en unge av mammutstorlek. Det skulle kunna betraktas som djurplågeri. För det andra är det etiskt tveksamt att använda elefanter, som man vet inte mår särskilt bra i fångenskap, som försöksdjur i ­experiment som pågår under långa perioder – en elefanthona är dräktig i 620 dagar, nästan två år. 

Man måste räkna med en lång rad misslyckade kloningsförsök och med de långa dräktighetstiderna betyder det att det sannolikt tar extremt lång tid att komma någonvart.

Mammuten är inte det enda utdöda elefant­djuret som funnits under människans tid. Mastodonten, till höger, var en avlägsen släkting som dog ut för omkring 10 000 år sedan. Bild: Dantheman9758

Mammuten är inte det enda utdöda elefant­djuret som funnits under människans tid. Mastodonten, till höger, var en avlägsen släkting som dog ut för omkring 10 000 år sedan. Bild: Dantheman9758

Hur fostrar man en klonad mammut?
Frågan är helt enkelt om det finns tillräckligt många elefanter i fångenskap för att genomföra ett kloningsprogram som inte tar åtskilliga decennier. George Church tänker sig ändå att göra de första klonings­försöken 2018, med en elefanthona. 

Beth Shapiro är som sagt en av de ivrigaste förespråkarna för att driva forskningen för att återskapa de utrotade djuren framåt. Men hon är väldigt tydlig med att peka på svårigheterna och tveksamheterna. Om man nu skulle placera ett klonat ägg i en elefanthona, vad händer då? 

En individ formas inte bara av sina egna gener. Faktum är att många frågor kring utvecklingen av ett foster fortfarande inte är fullt besvarade. Hormoner reglerar hur fostrets gener slås av och på. Vems gener är det som styr hormonerna? Hur styrs tidsföljden och sekvensen av utvecklingens olika faser? Vad är det som bestämmer vilka gener som ska dominera och när? Hur mycket elefant och hur mycket mammut blir resultatet? 

När en hybridunge väl föds måste den också ­fostras till att bli en mammut. Det troliga är att den ­hypotetiska varelsen föds i fångenskap, men den ­behöver lära sig att leva i sin naturliga miljö på ­tundran. Mammutar är flockdjur som av allt att döma levde i ett komplext socialt samspel. Vem ska vår klonade mammut, ensam i sin art, samspela med?

Skrota projektet?
Alla de här problemen och utmaningarna gör att många kritiska röster talar för att skrota hela ­projektet. Det anses antingen meningslöst, hopplöst svårt eller helt enkelt oetiskt. Ofta alla tre på en gång. 

Det paradoxala är att Shapiro, som skrivit en hel bok om att återskapa mammutar, och själv tycker att det är en spännande idé, i grunden också är tveksam till projektet.
Det som gör att hon trots allt talar för att fortsätta försöka är att det vore värdefullt ur många aspekter att återskapa den ekologiska livsmiljö som gick ­förlorad när de stora istidsdjuren försvann från tundran. 

Ryska försök med att återinföra stora ­gräsätare som bison och antiloper till nordöstra Sibirien visar att de snabbt omvandlar landskapet. De ­betande djuren förvandlar den magra tundran till grässtäpp. De trampar också undan snö och gör att marken där de går blir upp till tjugo grader ­kallare under vintern. Därmed tinar inte permafrosten och växthusgaserna blir kvar i marken. Hjordar av mammutar skulle förstärka den effekten över stora områden, kan man anta. Och kanske ­påverka utsläppen av växthusgasen metan och därmed ­klimatet. 

Men dit är det, som sagt, en mycket lång väg att gå.

Fakta: 
Återupplivning
I slutet av 1800-talet fanns det miljarder vandringsduvor i Nordamerika. Det var kontinentens vanligaste fågel som uppträdde i enorma flockar – enligt beräkningar kunde en flock bestå av över en miljard duvor. Men när jordbruken bredde ut sig och skogar höggs ned dog den ut på några få år. 1914 dog det sista exemplaret, i fångenskap.

I slutet av 1800-talet fanns det miljarder vandringsduvor i Nordamerika. Det var kontinentens vanligaste fågel som uppträdde i enorma flockar – enligt beräkningar kunde en flock bestå av över en miljard duvor. Men när jordbruken bredde ut sig och skogar höggs ned dog den ut på några få år. 1914 dog det sista exemplaret, i fångenskap.

Många utdöda arter är teoretiska kandidater för återupplivning. Förutom mammuten har det talats om djur som ullhårig noshörning, sabeltandad katt, eller varför inte dronten, den stora fågeln från Mauritius som jagades till döds av sjömän på långfärd.
En av de arter som kanske har mest realistiska möjligheter att återvända till livet är den nordamerikanska vandringsduvan. Den förekom i gigantiska flockar tills den jagades till utrotning mot slutet av 1800-talet. Den sista dog i fångenskap 1914.
Projektet att återskapa vandringsduvan bygger på metoden att bygga om generna från andra duvarter, för att sedan klona dem, precis som George Church vill göra med mammuten. Resultatet blir ett slags hybrid mellan duvarterna. Målet är att få tillbaka de stora flockarna av vandringsduvor eftersom de hade en positiv ­effekt på skogslandskapet.
Planen är att börja skapa den nya arvsmassan under 2017 och slutligen efter ett långt uppfödningsprogram kunna släppa ut de första återskapade vandringsduvorna efter 2030.

Elefantdjurens utveckling

Dagens elefanter och dess föregångare och utdöda släktingar. Den afrikanska elefanten är numera uppdelad i två arter, savannelefant och skogselefant, som har tydliga skillnader. Mammutens och elefantens släktträd skilde sig åt för omkring fem miljoner år sedan, alltså ungefär lika länge sedan som människan och schimpansen gick skilda vägar.

Material från
Allt om Vetenskap nr 3 - 2016

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter