Kan mammutar motverka global uppvärmning?

Foto: Jens Meyer/Scanpix/TT, Lotta Härdelin/DN/TT

I slutet på 1980-talet fick författaren och filmskaparen Michael Crichton en lukrativ idé. Han började läsa forskningsarbeten av Allen Wilson, en genetiker från University of California, Berkeley, och släppte loss fantasin. Wilson hade lyckats utvinna DNA från en utdöd zebraart, quaggan. DNA-molekylen var inte komplett och quaggan hade bara dött ut för ungefär 100 år sedan, men det spelade ingen roll. Crichton började spekulera om det skulle gå att få fram betydligt äldre DNA genom blodsugande insekter inneslutna i bärnsten som hade bildats för miljontals år sedan, på dinosauriernas tid. Om insekterna hade festat loss på dinosaurier, fantiserade han, skulle de kunna ha dinosaurie-DNA i sina magar. Och om man lyckades utvinna DNA skulle man kanske kunna återskapa dinosaurier. Resultatet blev Jurassic Park.

Trist nog finns det inga tecken på att DNA från så långt tillbaka i tiden har bevarats. Men om man är lite mindre ambitiös i sin tidsresa och bara utnyttjar de 30 år av bioteknikframsteg som inträffat sedan Jurrasic Park mötte biopubliken verkar plötsligt ambitionen att återskapa åtminstone vissa förhistoriska djur inte längre fullt så fantasifull. Det skulle till och med kunna vara av viss praktisk nytta eftersom ett djur som återupplivningsförespråkarna har i kikaren är den ullhåriga mammuten. Vissa personer tror att det skulle kunna påverka ekologin på jordens nordligaste utposter tillräckligt mycket för att förhindra global uppvärmning om man lyckades återintroducera mammutar i naturen.

Detta är idén bakom Harvard Wooly Mammoth Revival Project, som drivs av George Church. Till skillnad från de sedan länge utdöda dinosaurierna i Jurassic Park, fanns mammutarna på jorden så nyligen som för 4 000 år sedan. Det och det faktum att många av platserna där mammutarna levde fortfarande är rätt kylslagna, betyder att ganska mycket mammut-DNA kan finnas kvar hyfsat intakt i frysta kroppar som hittas på tundran – tillräckligt mycket för att paleontologer ska kunna rekonstruera djurets genom. Och med ett genom kan du aspirera på att få fram ett djur, som Crichton påpekade.

Mammut är en elefantart. Detta är till viss hjälp eftersom två (eller, enligt vissa taxonomer, tre) andra raser av dessa djur lever i dag och kan bidra till mammut-upplivarnas ansträngningar. Även om afrikanska elefanter (en art eller möjligen två) är närmare i storlek än sina asiatiska kusiner, visar generna att den asiatiska elefanten är mammutens närmaste levande släkting. Därför är de i fokus för Churchs forskning.

En gång i tiden fantiserade människor om att klona en mammut direkt, från celler eller cellkärnor som hittats i fossiler. Churchs metod är mer realistisk. Den handlar om att med genetisk ingenjörskonst föra in de viktigaste mammutaktiga elementen i asiatiska elefantceller och sedan använda dessa modifierade celler för att skapa varelser som äger mammutarnas karakteristika, även om de strängt taget inte är helt äkta mammutar.

Tekniken som kan göra detta möjligt är genredigeringstekniken CRISPR-Cas9. Med hjälp av den kan man göra precisa ändringar vid exakta ställen i ett existerande genom. När det gäller mammutar verkar uppgiften vid första anblicken inte alltför svår. En asiatisk elefants genom är till 99,96 procent likt en mammuts. Olyckligtvis innebär de 0,04 procentens skillnad 1,4 miljoner platser där de genetiska ”bokstäverna” i DNA-meddelandet skiljer sig mellan arterna. De flesta skillnader finns på ställen där de troligen inte spelar någon roll. Men det finns 2 020 undantag som tillsammans förändrar 1 642 gener – ungefär 6,5 procent av det totala antalet. Det är dessa skillnader som gör mammutar och asiatiska elefanter olika.

Churchs team koncentrerar sig därför på att ”mammutisera” vad de tror är de viktigaste av dessa genomlägen. De manipulerar de laboriatorieodlade hudcellerna från en asiatisk elefant, en i taget, och fokuserar på förändringar som de tror ska främja mammutens välkända hårighet, benägenheten att lagra fettlager under skinnet, dess köldanpassade hemoglobin och till och med de proteinmolekyler i cellmembramen som agerar som kanaler för genomströmningen av natriumjoner, och som också är anpassade till kyla. Om de också ska inrikta sig på gener som bestämmer djurets storlek är ännu inte bestämt.

Forskargruppens förhoppning är att när tillräckligt mycket mammutmässighet har infogats i dessa celler, ska de lyckas förvandla hudcellerna till stamceller – en numera väletablerad laboratorieprocedur. En stamcell är en cell som har den utvecklingsmässiga formbarhet som krävs för att ge upphov till alla möjliga andra celler när den delar sig. På kort sikt kommer detta att göra det möjligt för Church och hans kolleger att odla vävnader för ytterligare studier. På lång sikt kan man kanske genom att använda en artificiell livmoder, få denna stamcell  att växa till ett embryo som kan bli fullgånget. Inte en helt äkta mammut, men en acceptabel imitation.

Det här är förstås en enorm teknisk utmaning. Men det är inte bara en fantasi. Och framgång för projektet skulle kunna göra nästa del i planen möjlig: att släppa ut grupper av färska mammutar i det fria, låta dem föröka sig och förändra jorden. Detta är den dröm som en annan forskargrupp, ledd av Sergej Zimov, när. Zimov leder ryska vetenskaps­akademiens nordöstra vetenskapsstation nära Cher­skij. Detta är inte enbart en oemotståndlig tanke – för vem vill inte se mammutar än en gång dundra över Sibirien, den skulle också kunna förändra klimatet till det bättre.

Zimovs plan är ett jättelikt bioingenjörsprojekt. Återskapade mammutar är den djärvaste delen av hans ambitioner på att återuppliva det ekosystem av grässlätter som dominerade Sibirien tills män­niskorna anlände dit för ungefär 30 000 år sedan. Det hade mer eller mindre försvunnit för ungefär 10 000 år sedan, vid slutet av Plestocen-epoken, och ersattes med den moderna tundran som domineras av mossa och mindre träd.

Denna förändring i vegetationen var, enligt vad Zimov och hans kolleger tror, resultatet av utrotningen eller den delvisa utrotningen av större delen av områdets stora växtätande arter. Det berodde nästan säkert på mänsklig jakt. Där det en gång fanns ullhåriga noshörningar, myskoxar, bisonoxar, saigaantiloper, grymtoxar, vildhästar och mammutar, återstår nu bara renar och älg. Dessa enorma flockar av gräsätare och deras hovar tror han var den avgörande faktorn som stoppade utbredningen av mossa på bekostnad av gräs. Och den enorma tyngden och aptiten hos de största arterna – särskilt mammut – motverkade tillväxten av unga träd. Samma roll spelar dagens elefanter fortfarande för det som återstår av Afrikas savanner. Förlusten av gräsmarker bidrog till en ökning av temperaturen, enligt klimatmodellering.

En faktor som drev den här förändringen var att skog och mossa är mörkare än grässlätter. Spridningen av dem har därför ökat mängden solljus som absorberas av det område där de växer, vilket har orsakat uppvärmning.

En annan faktor var att stora djur hjälpte till att hålla marken i det evigt frusna tillstånd som är känt som permafrost, genom att böka upp vintersnön så att marken fick kontakt med kall vinterluft. Men utan dem bildar snön istället ett isolerande täcke som gör det möjligt för jorden under snön att värmas upp. Och när permafrosten smälter bryts de organiska ämnena i den ned, vilket lösgör växthusgaserna metan och koldioxid.

Den tredje relevanta effekten är att gräs lagrar kol i jorden genom sina rötter. I arktiska livsmiljöer skulle gräset göra det bättre än nuvarande små, glest växande träd, och mycket bättre än rotlös mossa. Kol som lagras på det här sättet hålls borta från atmosfären där det annars bidrar till global uppvärmning i koldioxidform. När gräset försvann, gjorde lagringskapaciteten det också.

Alla dessa faktorer pekar på att det vore en bra idé att återställa de sibiriska grässtäpperna på bekostnad av tundran. Zimov har faktiskt påbörjat ett försök att göra just det på ett 160 kvadratkilometer stort område i närheten av hans forskningsstation. 1988 inhägnade han en del av detta område och befolkade det gradvis med renar, jakuthästar, älg, bison, myskoxar, jakar, kalmykkor och får. De samexisterar med flera arter av rovdjur, inklusive lodjur, järv och brunbjörn. Han kallar sitt projekt att återställa vildmarken ”Pleistocenparken” och tror att det skulle gynnas kraftigt av att också befolkas av ett par mammutar eller mammutsubstitut.

Pleistocenparken är ett experiment, men det verkar fungera. Nu dominerar grässtäpp stora delar av den, kollagringen i marken går upp och även mängden näringsämnen ökar. Den sista punkten är viktig eftersom en snabbare omsättning av näringsämnen betyder att fler djur kan överleva på ett område – en förutsättning för att återetablera stora flockar.

För att Zimovs projekt ska ha någon effekt på klimatet måste det utföras i större skala. Den nordöstra sibiriska kusttundran – för att kalla området där Pleistocenparken ligger vid dess rätta namn – omfattar omkring 850 000 kvadratkilometer, så parken utgör för ögonblicket inte mer än ett knappnålshuvud på kartan. Det skulle ta årtionden också utan den komplikation som introduktionen av en fortfarande imaginär mammutoid i faunan skulle utgöra.

Men även om tundran är enorm, kan man diskutera om effekten skulle vara tillräcklig för att göra någon skillnad när det gäller planetära problem. Modellerna pekar på att den globala temperaturhöjningen till följd av skiftet från stäpp till tundra var drygt 0,1 grader. Om man kunde backa bandet skulle det förmodligen sänka temperaturen med motsvarande gradantal. Det skulle kunna bidra till att stabilisera klimatet, påpekar Chris Field vid Stanford University – förutsatt att de globala temperaturökningarna på förindustriella nivåer med hjälp av andra metoder kan hållas under 1,5 grader. Men om ökningarna blev mycket högre än så, tror han att permafrosten skulle smälta ändå – med eller utan mammutar.