Kort före påsk 2018 drog noshörningen Sudan sitt sista andetag.
Sudan var den sista hanen av de nordliga vita noshörningarna, men innan han dog hade en nödplan satts i verket: Biologer tog prover från noshörningen och skickade dem till San Diego i södra Kalifornien, där de placerades i en enorm zoologisk frysbox.
Frozen Zoo i San Diego är bara ett av zoologernas frysta lager som är fyllt av spermier, ägg, hud och andra celler från sköldpaddor, pingviner och flera andra hotade djurarter.
Frysen fungerar alltså som Noas nedfrysta ark, som forskare ska använda till att återuppliva ett flertal hotade djurarter.
Forskarna ska få djur att återuppstå från petriskålar i laboratoriet genom att manipulera celler med hjälp av nya tekniker.
Om det lyckas kan samma tekniker i framtiden även komma till nytta för människor och bota sjukdomar som är obotliga i dag.
Sudan, den siste hanen av arten nordlig vit noshörning, dog 2018. Hans dna har sparats i zoologiska frysboxar och nu ska forskare använda proverna till att ta fram ett nytt bestånd av arten.
Liv dör ut i rekordtakt
Vi befinner oss i en period som forskarna kallar det sjätte massutdöendet.
Djur- och växtarter dör ut så hastigt att vi måste gå 66 miljoner år tillbaka i tiden för hitta något motsvarande.
Då träffades jorden av en asteroid och dinosaurierna dog ut, men i dag är jordbruk, föroreningar och tjuvskytte ett lika stort hot.
Varje dag försvinner mellan fem och 55 djur- och växtarter, och takten är så hög att många forskare uppskattar att hälften av jordens arter kan vara borta år 2050.
Det vanligaste sättet att bevara en hotad djurart är att skydda livsområdet. Många hotade arter, exempelvis javanoshörningen i Indonesien och världens minsta marsvin i Mexikanska golfen, bor därför i dag i så kallade viltreservat.
Dessutom arbetar man med att sätta fler tjuvskyttar bakom lås och bom, bromsa olaglig skogsavverkning samt att reducera koldioxidutsläpp.
Vissa arter är dock så hårt drabbade att ingen sådan åtgärd är tillräcklig – ett sånt exempel är den nordliga vita noshörningen. Det finns helt enkelt inte tillräckligt många djur kvar för att föra arten vidare.
Och det är där de frysta djurparkerna kommer in i bilden.
Dna-pussel ska rädda hotade djurarter
Forskare på det så kallade Earth BioGenome Project ska undersöka dna-koderna i alla djur och växter på jorden.
Här ser du hur långt biologerna har kommit med kartläggningen av arvsmassan inom fem överordnade grupper – encelliga organismer, svampar, brunalger, växter och djur.
Kartläggningen av djurs dna-koder ger bättre möjligheter att återuppliva eller återuppbygga ett bestånd, eftersom man exempelvis kan använda genetiskt matchande arter som surrogatmödrar samt undvika inavelsproblem.
Forskare från Oakland i USA har exempelvis kartlagt tre utrotningshotade papegojarters dna. Utifrån dessa kunskaper återuppbygger de nu ett bestånd med en frisk genetisk variation.
Forskarna bakom Earth BioGenome Project tror att det ska ta tio år att samla in dna-uppgifter om samtliga djur- och växtarter i en databas.
Noshörningar skapas i petriskålar
I frysboxar på San Diegos Frozen Zoo finns vävnadsprover från 1 000 djurarter.
Förutom nordlig vit noshörning innehåller frysen prover från sköldpaddan Ensamme George, som dog 2012, och forskare hoppas kunna återuppliva arterna med hjälp av fryst dna.
Frysta djurprover har redan bevisat sitt värde. På 1980-talet fanns det bara kvar 18 svartfotade illrar i världen.
2008 inseminerade forskare en hona med spermier som hade varit nedfrysta sedan 1980-talet. Det blev startskottet för ett nytt liv för arten.
Nu lever omkring 300 svartfotade illrar i naturen.
I dag kan forskare vid de frysta djurparkerna även befrukta ägg utanför livmodern. Honor får ett hormon som stimulerar äggproduktionen.
När äggen är mogna tas de ut med en ihålig nål, placeras i en petriskål och blandas med tinade sädesceller.
När äggcellerna är befruktade sätter biologerna in det tidiga fostret i en surrogathona.
Även om konstgjord befruktning med fryst sperma är möjlig utgör varje djurart en ny utmaning eftersom forskarna måste kartlägga arvsmassan och anpassa tekniker för artens fortplantning.
Biologer har länge tampats med utmaningarna med den nordliga vita noshörningen.
Och det finns fler problem med den nästan utdöda arten: De sista två levande honorna är barn och barnbarn till Sudan, den sista hanen, så forskarna måste även undvika inavel.
I år befruktade forskare för första gången ägg tagna från de två honorna med fryst sperma från Saut och Suni, som dog 2006 respektive 2014.
Men äggen och den frysta sperman räcker inte för att återuppliva ett friskt bestånd med genvariation, så att det inte uppstår inavel.
Därför utvecklar forskare nya stamcellstekniker så att de kan förvandla frysta hudceller till nya ägg- och sädesceller.
Därmed kan de framställa ägg och spermier med celler tagna från flera vita nordliga noshörningar.
Utdöda djur återuppstår med stamceller
Virus omprogrammerar hudceller till stamceller
Forskare tillsätter ett så kallat retrovirus till hudceller. Viruset innehåller gener från stamceller som finns i ägg och kan utvecklas till kroppens olika celler.
Viruset ersätter gener i hudcellerna med egna gener så att hudcellerna förändras till så kallade pluripotenta stamceller.
Stamceller blir till äggceller med vävnad från äggstockar
Med en blandning av bland annat proteiner och hormoner utvecklas stamcellerna till primordiala könsceller.
Därefter tillsätts vävnad från en noshörnings äggstockar, vilket sätter i gång processen meios där könscellerna delas och blir äggceller som kan befruktas.
Ägg befruktas och sätts in i surrogathona med robotarm
Äggen befruktas med sperma, antingen tinad eller framställd av stamceller och könsvävnad som äggen.
En robotarm navigerar genom livmoderhalsens snäva gångar och ”skjuter” in ett foster i livmodern på en surrogathona av den närbesläktade sydliga vita noshörningen.
Mussvansar blir till musungar
Forskare har redan lyckats ”omprogrammera” celler.
2009 gjorde kinesiska forskare om hudceller från en mussvans till så kallade pluripotenta stamceller.
De skiljer sig från vävnadsspecifika stamceller, som bara kan utvecklas till specifika uppgifter, eftersom de kan bilda alla celltyper i kroppen.
Förvandlingen från hudceller till pluripotenta stamceller sker vanligtvis genom att forskare tillsätter ett så kallat retrovirus till hudcellerna.
Retroviruset ersätter gener till hudcellerna med kopior av sina egna gener. På så sätt nollställs hudcellerna och kan därefter utvecklas till alla slags celltyper.
De kinesiska forskarna fick de pluripotenta stamcellerna att utvecklas till fosterstamceller i ett foster.
Sedan sattes fostret in i en surrogathona som till slut födde musen Tiny – det första djuret som har skapats med hjälp av pluripotenta stamceller.
Musen Tiny föddes med hjälp av celler från en mussvans. Forskare omvandlade svanscellerna till fosterstamceller som utvecklades i ett foster. Forstret sattes sedan in i en surrogathona.
Nu har turen kommit till den nordliga vita noshörningen, och djupfrysta hudceller är avgörande för att återuppliva arten.
Forskarna ska omvandla hudcellerna till pluripotenta stamceller och tillsätta gener från äggstockar och sperma.
Det ska få cellerna att utvecklas till könsceller och sedan genomgå processen meios, i vilken de delas i fyra och halverar sitt antal kromosomer från 46 till 23.
När en äggcell befruktas av en sädescell har de först 23 kromosomer var, som sedan kombineras till de 46 som finns i resten av kroppens celler.
Forskarna utvecklar hela tiden den här tekniken. Det senaste genombrottet kom 2018 då könsceller utvecklades till oogonier, ett förstadium till ägg.
Biologer har kartlagt arvsmassan för nordliga och sydliga vita noshörningar och vet därför att sydliga vita noshörningar kan agera surrogathonor för sina nordliga släktingar om forskarna lyckas utveckla äggceller som kan befruktas och bli foster.
Stamceller kan behandla diabetes
Forskningen vid frysta djurparker kan inte bara komma till nytta för tusentals djurarter – de kan kanske även hjälpa människor.
I och med att flera obotliga sjukdomar beror på försvagade celler kan omprogrammering av celler leda till nya behandlingar.
Det gäller exempelvis diabetes som utvecklas när insulinproducerande celler inte fungerar.
Om läkare kan dirigera pluripotenta stamceller att uppföra sig som insulinproducerande celler kan läkarna i framtiden eventuellt transplantera in sådana celler i diabetespatienter och bota sjukdomen.
Artikeln utgavs första gången 2019.