Hoe de mammoet weer tot leven komt

Twintig jaar na Jurassic Park is de kloontechniek eindelijk ver genoeg om uitgestorven dieren terug te toveren, menen sommige wetenschappers. Bovenaan op de verlanglijst: de mammoet. (Volkskrant, 24 augustus 2013)
mammoths

Boven de noordpoolcirkel, ver van drukbevolkte steden, ligt het natuurgebied Pleistoceenpark. Een uitgestrekte steppe, drie keer zo groot als de Oostvaardersplassen, en begroeid met vooral gras, mos, struiken en enkele lapjes dennenbos. Het is een mammoetsteppe, om precies te zijn. Poolonderzoeker en parkbeheerder Sergej Zimov wil er de natuur van de laatste ijstijden terughalen. Inclusief alle dieren die daarbij horen. Op dit moment houden flinke elanden, wisenten en muskusossen het gras kort. Het enige dat ontbreekt, zijn de mammoeten zelf.

Zimov droomt ervan deze ijstijdmascottes in zijn park uit te zetten. ‘We zouden dolgelukkig zijn met een groep mammoeten’, vertelt Zimovs zoon Nikita – die in tegenstelling tot zijn vader uitstekend Engels spreekt – aan de telefoon. ‘De mammoet was een sleutelsoort. Ze velden bomen, en dat zou ons steppelandschap open houden.’

Dat de wolharige mammoet ruim 4.500 jaar geleden is uitgestorven, is niet per se een obstakel voor Zimovs droom. Uit fossiele mammoetresten zeggen Russische en Japanse onderzoekers een mammoet te kunnen klonen. In 2011 sloegen ze met precies dat doel de handen ineen. Ook een Zuid-Koreaans team doet mee, onder leiding van de omstreden (wegens fraude in ongenade gevallen) kloonwetenschapper Hwang Woo-suk. Akira Iritani, werkzaam aan de universiteit van Kyoto en betrokken bij het Japans-Russische mammoetproject, is optimistisch. Hij zegt over een jaar of twee zijn eerste mammoet te hebben gekloond.

Het enthousiasme voor klonen is begrijpelijk. Voor het op de wereld zetten van schaap Dolly – het eerste gekloonde dier ter wereld – was er naast een draagmoeder niet meer nodig dan één cel uit de uiers van een soortgenoot. Die cel bevatte genoeg erfelijk materiaal om een leeggemaakte eicel te ‘bevruchten’. Die groeide vervolgens uit tot een compleet nieuw schaap. Het is zeker dat zoiets ook voor uitgestorven diersoorten kan werken: de laatste Pyrenese steenbok legde in het jaar 2000 het loodje, maar van DNA uit een oorcel wisten Spaanse wetenschappers negen jaar later een nieuw exemplaar te klonen.

Inmiddels lijkt de techniek sneller te gaan dan ooit. Maar wat is er eigenlijk voor nodig om een mammoet op te wekken uit de dood? Een spoedcursus mammoets klonen in vijf lessen.

1. Neem het DNA

Dat een bevroren mammoetfossiel van duizenden jaren oud ook erfelijk materiaal bevat dat misschien kloonwaardig zou kunnen zijn, werd vijf jaar geleden voor het eerst duidelijk. Stephan Schuster en zijn collega’s van de universiteit van Pennsylvania plukten voorzichtig mammoetharen uit een karkas dat 16 duizend jaar lag ingevroren in ijskoude grond, ook wel permafrost genoemd. Het DNA in de haarcellen bleek afleesbaar te zijn. Uit de analyse, die in het tijdschrift Nature verscheen, kon Schuster opmaken dat een groot deel van het mammoet-DNA overeenkomt met de nog levende en nauw verwante Aziatische olifant. Anno 2013 is het genetische plaatje van de mammoet nagenoeg compleet.

Daarmee zijn we er nog niet: DNA aflezen is niet hetzelfde als klonen. Een volledig mammoetgenoom bestaat momenteel alleen in de computers van wetenschappers. Het DNA in de fossielen zelf, afgelezen of niet, is door de tand des tijds in veel stukjes gebroken.

Die aftakeling is rampzalig: een cel kan versnipperde genen niet aflezen. Het Japanse kloonteam probeerde in 2009 bijvoorbeeld celkern-DNA uit een ingevroren mammoetbeen in muizencellen te klonen. Na enkele uren viel het DNA uit elkaar, waarna de boel afstierf.

Barbara Gravendeel, die als paleogeneticus bij Naturalis werkt en jarenlang ervaring heeft met zogeheten antiek DNA, denkt dat daaraan niet veel te redden valt. ‘Hoewel bevroren fossielen langer meegaan dan die uit de tropen, gaan ze gewoon in kwaliteit achteruit’, zegt ze.

De niet-repareerbare schade geldt ook voor het zogeheten mitochondriaal DNA; dat ligt rondom de celkern verspreid. Mitochondriën en hun DNA zijn essentieel, omdat ze de energiehuishouding van levende cellen regelen. Ook hiervan is de code in computers bekend, maar dat is vooralsnog niet te vertalen naar werkende mitochondriën, aldus Gravendeel.

2. Gebruik een ander dier als hulpmiddel

Misschien is er een sluiproute, denkt moleculair bioloog Hendrik Poinar van de McMaster-universiteit in Canada. Afgelopen voorjaar vertelde hij op de bijeenkomst TEDxDeExtinction hoe dat zou werken: neem de nauw verwante Aziatische olifant en kneed die met genetische modificatie om tot een wolharige mammoet. Technisch gezien heb je dan geen mammoet, maar een olifant die er verdomd veel op lijkt. Een olimoet, of een mammifant.

Dat idee kan werken, denkt Gravendeel. De twee diersoorten liggen op de stamboom des levens erg dicht bij elkaar: het DNA komt voor meer dan 99 procent overeen. Dat maakt het waarschijnlijk dat delen van het mammoetgenoom redelijk netjes passen in die van de Aziatische olifant. ‘Genetische vergelijkingen tussen de Aziatische olifant en de wolharige mammoet zijn al heel gewoon voor onderzoekers die bijvoorbeeld willen weten hoeveel chromosomen de mammoet had’, zegt ze.

Een Aziatische olifant zou bovendien waarschijnlijk probleemloos losse genen van zijn harige neef dragen. En losse genen, zolang ze niet in gruzelementen liggen, zijn vaak wél levensvatbaar. Richard Behringer van de universiteit van Texas plaatste bijvoorbeeld een gen van de in 1936 uitgestorven Tasmaanse tijger in een muizenembryo. Het resultaat was een minuscule wederopstanding: het gen, dat botgroei regelt, bleek later in het knaagdiertje actief te zijn.

Toch zal het op zo’n manier samenstellen van een mammoetachtige olifant nog jaren duren, zegt Gravendeel. ‘Het erfelijk materiaal aflezen is één ding’, zegt ze. ‘Weten welke genen verantwoordelijk zijn voor de typische mammoettrekjes, is iets heel anders.’

Om dat voor elkaar te krijgen, moeten wetenschappers elk gen afzonderlijk tot leven wekken in een proefcel of -dier. En dan maar kijken wat er gebeurt. Dit soort studies wordt al gedaan. Kevin Campbell van de universiteit van Manitoba kweekte bijvoorbeeld in 2010 op basis van mammoet-DNA  rode bloedcellen in een bacterie, en zag dat ze speciaal waren aangepast om zuurstof op te nemen bij lage temperaturen. Eén gen af, nog honderden te gaan.

3. Oogst een eicel (en bevrucht die)

Ongeacht of de mammoetkloners de sluiproute nemen, daarna volgt pas de moeilijkste stap: het klonen zelf. Daarvoor moeten ze een geschikte eicel van een nog levende diersoort vinden, deze van het eigen DNA ontdoen en het al dan niet aangepaste mammoet-DNA erin stoppen.

De keus voor een bron van eicellen ligt voor de hand. Poinar denkt dat de nauw verwante Aziatische olifant prima volstaat. Van deze soort is zeker dat deze nakomelingen kan krijgen met de Afrikaanse olifant. En dat terwijl de Afrikaanse olifant verder af staat van de Aziatische soort dan de mammoet.

De grote uitdaging is om aan voldoende eicellen te komen. De reden: tijdens het kloonproces worden veel eicellen verspild. Een wetenschappelijke publicatie in het blad Journal of Reproduction and Development maakte onlangs de balans op: voor het klonen van één muis heb je vijftig tot honderd eicellen nodig.

Slecht nieuws, want het regent niet bepaald eicellen uit de Aziatische olifant. De dieren ovuleren slechts tweemaal per jaar en de minuscule eitjes liggen diep in de gigantische olifant verborgen. ‘Technisch is het mogelijk’, zegt voortplantingsbioloog Thomas Hildebrandt van het zoölogische Leibniz-instituut in Berlijn. Hildebrandt is met zijn team de enige ter wereld die geregeld kunstmatige bevruchtingen uitvoert bij grote zoogdieren zoals olifanten en neushoorns. Ze werken samen met het Zuid-Koreaanse mammoetteam om aan een olifanteneicel te komen.

De procedure is volgens de bioloog erg uitdagend. Het geboortekanaal van een Aziatische olifant is ruim een meter lang en verloopt in een bocht, waar het in de vagina eindigt – een piepklein gaatje. Daarna volgt de baarmoederholte, waaruit Hildebrandt een rijp eitje van enkele millimeters groot moet zien te plukken. ‘We wachten nog op een vergunning’, zegt hij. ‘Dat ligt moeilijk, want de Aziatische olifant wordt met uitsterven bedreigd.’

Maar goed, dan heb je dus één eicel. Daarmee is de kans op een mammoetkloon nog altijd nihil. Betere kloontechnieken liggen voorlopig nog niet in het verschiet. Sneller te verkrijgen eicellen misschien wel, hoopt Hildebrandt. In 1998 lukte het de bioloog J.K. Critser om weefsel uit olifantseierstokken in een muis te transplanteren. Hij zag dat er eicellen in werden gerijpt. Eicellen zijn makkelijker uit muizen dan uit olifanten te halen, maar of ze op deze manier levensvatbaar zijn, heeft niemand getest.

4. Vind een draagmoeder

Ervan uitgaande dat de mammoetwetenschappers een eicel weten te oogsten en te bevruchten, volgt stap twee: de mammoet-eicel moet worden teruggeplaatst in een draagmoeder. De logische keus is – uiteraard opnieuw – de Aziatische olifant.

Zo’n zwangerschap zal spannend blijken. Gekloonde embryo’s staan erom bekend de beschuit-met-muisjes-eindstreep niet te halen. En zelfs als het mammoetkalfje ter wereld komt, is het de vraag hoe gezond hij of zij zal zijn. Schaap Dolly werd maar zes jaar oud in plaats van de twaalf die je van schapen mag verwachten. De in 2009 gekloonde Pyrenese steenbok ging het nog triester af: het pasgeboren jong leefde nog geen zeven minuten en stierf door een misvormde long. Wat de eerste wederopstanding van een uitgestorven diersoort had moeten zijn, liep uit op een fiasco.

Veel drempels dus, voordat we ‘s werelds eerste mammoetkalf mogen aanschouwen. De belofte van Akira Iritani, hoofd van het Japanse mammoetkloonteam, dat we een mammoet binnen een jaar of twee mogen verwachten, lijkt daarmee overoptimistisch.

5. Kweek een kudde

‘Het produceren van een eerste mammoetkloon is slechts een eerste stap’, zegt Johan van Arendonk, hoogleraar fokkerij en genetica aan de universiteit van Wageningen en zelf betrokken bij het terugfokken van de uitgestorven oeros.

Want, zo zegt de bioloog: aan één mammoet heb je niet bijster veel. In zijn uppie heeft het ene dier niets te zoeken in een wildpark. Zonder soortgenoten is de soort niet terug. Het is dus zaak om na een aanvankelijk succes meteen de volgende serie mammoeten op de wereld te zetten. Mannetjes en vrouwtjes.

Belangrijk daarbij is dat het geen kopieën van hetzelfde dier mogen zijn. ‘Je wilt dat de dieren die je in het wild uitzet genetisch gezien genoeg in hun mars hebben om verschillende omstandigheden te weerstaan: ziekten, weersschommelingen en andere rampspoed’, legt Van Arendonk uit. ‘Daarvoor heb je voldoende genetische variatie nodig.’

Die krijg je volgens de bioloog alleen door meerdere mammoeten te klonen, elk op basis van DNA-materiaal van een andere ontdooide mammoet. ‘Om te spreken van een gezonde populatie, moet je aan honderd of meer verschillende dieren denken’, zegt de geneticus. Beginnen met tien dieren kan volgens hem ook, maar dat is riskanter.

Het is volgens Van Arendonk maar de vraag of zo veel genetische variatie nog uit oud mammoet-DNA is te halen. Een andere optie zou zijn om de benodigde genen aan te leveren uit de Aziatische olifant. Daarvoor zou je eerst enkele mammoeten moeten klonen om deze vervolgens te kruisen met verschillende olifanten. Het eindresultaat zou wel eens nóg meer olifant dan mammoet kunnen uitpakken, dan door de beperkingen van klonen al het geval was.

Nikita Zimov keert aan het eind van zijn werkdag terug uit Pleistoceenpark. Het tijdsverschil van tien uur met Nederland dwingt het telefoongesprek richting het Russische avondmaal. Hij moet zo gaan. Een laatste vraag: of hij en zijn vader wel een dier zouden accepteren dat meer olifant dan mammoet blijkt te zijn? ‘Ja, hoor’, zegt hij opgewekt. ‘We begrijpen wel dat we niet meer helemaal terug kunnen naar de IJstijd. We vinden het belangrijker om een dier te kunnen loslaten dat de ecologische functie overneemt, die de mammoet ooit had. En dat is het openhouden van de steppe.’

Dit artikel verscheen in de Volkskrant op 24 augustus 2013.

de Volkskrant

 

 

 

Ronald Veldhuizen

freelance wetenschapsjournalist | boek: Eet Mij | onderwerpen: eetgedrag, evolutie, psychologie, mariene biologie | fotograaf | amateurfilosoof

Comments

Jules Vismale
Reply

Als het inderdaad mogelijk is om de mammoet weer terug te klonen en tot leven te wekken dan mogen er nog wel een aantal uitgestorven diersoorten bij komen: wolharige neushoorn, reuzenhert, mastrodont, sabeltandtijger, diatryma, dodo, trekduif, moa, olifantvogel, reuzenalk, carolinaparkiet, Guadalupe-caracara, Stellerzeekoe, Falklandwolf enz. daar het toch een paar keer lukte om sommige dieren WEL, gedeeltelijk, terug te brengen zoals de quagga en de oeros.

Leave a comment

name*

email* (not published)

website