DNA do pombo-de-nicobar e 2.300 alvos identificados por IA levam projeto de recriação do dodô a nova fase de testes

Um pombo vivo está no centro da proposta de trazer de volta uma ave extinta

A Colossal Biosciences afirma que sua nova plataforma de inteligência artificial identificou cerca de 2.300 alvos de DNA que podem ajudar a explicar o bico e a estrutura facial característicos do dodô. O caminho proposto pela empresa de biotecnologia de Dallas para obter uma ave viva passa por uma espécie encontrada nas ilhas Andamão e Nicobar e em outras regiões do Sudeste Asiático: o pombo-de-nicobar.

A empresa agora tem 36 pombos-de-nicobar em uma colônia reprodutiva no Texas. O plano é usar as células deles como material inicial para aves com características selecionadas do dodô, combinando DNA antigo, engenharia genética e técnicas reprodutivas que envolvem galinhas substitutas.

O anúncio do GenoMorph, da Colossal, descreve uma ferramenta treinada com dados de desenvolvimento de codornas, patos, galinhas e pombos. O objetivo é reduzir uma vasta lista de diferenças genéticas a candidatas que os cientistas possam testar em laboratório.

O projeto enfrenta três tarefas interligadas: descobrir quais alterações no DNA produzem as características desejadas, fazer essas alterações em células que possam transmiti-las à prole e preparar um habitat adequado nas Ilhas Maurício, único local de origem do dodô. É preciso avançar em cada uma dessas frentes antes que uma ave geneticamente modificada possa integrar uma população reprodutiva no local.

A empresa descreve o animal que pretende criar como um dodô funcional, com características fundamentais da espécie extinta. O Museu de História Natural descreve o resultado proposto como um pombo semelhante ao dodô. Essa diferença de linguagem reflete um debate científico central sobre o quanto uma ave geneticamente modificada poderia se aproximar de um animal cuja aparência e comportamento ainda são pouco compreendidos.

Por que um único genoma sobrevivente cria um quebra-cabeça difícil

A Colossal reuniu um genoma de alta qualidade do dodô, em comparação com os 104 genomas de mamute-lanoso citados no anúncio do GenoMorph. O genoma é o conjunto de instruções genéticas de um organismo. Ter vários exemplares ajuda os pesquisadores a identificar quais diferenças são comuns dentro de uma espécie e quais estão associadas a determinadas características.

As Ilhas Maurício apresentam um ambiente difícil para preservar essas instruções. O calor e a umidade fragmentam o DNA, enquanto as condições mais frias associadas aos restos de mamutes preservaram muito mais material. Com apenas um genoma de alta qualidade do dodô, os cientistas têm menos oportunidades de verificar se uma determinada característica genética era típica da espécie.

Beth Shapiro, diretora científica da Colossal, trabalhou com Tom Gilbert e John Fjeldså, da Universidade de Copenhague, para liderar a equipe responsável pelo sequenciamento e pela montagem do genoma. Segundo o plano do projeto do dodô da empresa, eles usaram DNA extraído de um crânio mantido pelo Museu de História Natural da Dinamarca.

A Colossal afirma que o genoma foi sequenciado com cobertura de cerca de 50X. Isso significa que, em média, cada posição do DNA foi lida cerca de 50 vezes, o que ajuda os pesquisadores a verificar a sequência. A empresa também descreveu o genoma como aproximadamente 95% preenchido e a análise como próxima da conclusão. A cobertura mede as leituras repetidas; a completude diz respeito à parcela da sequência que foi recuperada.

Como o GenoMorph procura entender o bico do dodô

O GenoMorph combina informações sobre aves vivas com a sequência antiga do dodô. A Colossal afirma que o material usado no treinamento inclui DNA regulador coletado em seis etapas do desenvolvimento embrionário e em três regiões envolvidas no desenvolvimento facial, além de informações genéticas e medições de crânios de mais de 70 espécies de aves.

O DNA regulador funciona como um conjunto de interruptores e reguladores de intensidade. Ele ajuda a controlar quando um gene é ativado, onde atua e com que intensidade. Alterações nesses controles podem afetar o formato do bico ou do crânio em desenvolvimento.

O detalhamento divulgado pela empresa lista 653 elementos reguladores candidatos associados ao tamanho do bico e 1.698 associados à espessura e à largura. Juntas, essas categorias somam 2.351 candidatos, em linha com o número aproximado de 2.300 alvos informado no anúncio.

Shapiro explicou como a empresa está passando das previsões computacionais aos experimentos:

Em vez disso, o GenoMorph estuda como crânios e bicos se desenvolvem em mais de 70 espécies de aves vivas e aprende quais interruptores genéticos controlam seu formato. A ferramenta nos deu uma lista restrita de cerca de 2.300 candidatos associados ao tamanho e ao formato do bico. Esses alvos estão sendo validados em laboratório.

A validação em laboratório consiste em alterar ou testar uma região candidata do DNA e observar o resultado. Antes de escolher alterações para as células do pombo-de-nicobar, os pesquisadores precisam descobrir quais candidatos afetam o desenvolvimento, a dimensão desses efeitos e como eles interagem.

Por que o pombo-de-nicobar é útil?

O pombo-de-nicobar é o parente vivo mais próximo do dodô. Suas penas iridescentes verdes e acobreadas e sua capacidade de voar fazem com que pareça muito diferente da ave extinta, mas seu parentesco genético o torna a base do plano de engenharia da Colossal.

O solitário-de-rodrigues, já extinto, oferece outra comparação importante. A Colossal o identifica como o parente genético mais próximo do dodô e está usando seu genoma para ajudar a entender quais características as duas aves extintas compartilhavam. A distinção é direta: o solitário fornece informações genéticas antigas, enquanto o pombo-de-nicobar vivo pode fornecer células para experimentos e reprodução.

A Colossal afirma que a reprodução bem-sucedida ampliou sua colônia no Texas para 36 aves. A colônia permite aos pesquisadores estudar o desenvolvimento, a reprodução e a genética, além de fornecer as células especializadas necessárias para a abordagem reprodutiva proposta.

Essas células são chamadas de células germinativas primordiais, ou PGCs, na sigla em inglês. São células iniciais que acabam se transformando em óvulos ou espermatozoides. Editá-las oferece uma maneira de transmitir alterações genéticas à prole, em vez de modificar apenas o corpo de uma única ave.

O cultivo de células reprodutivas foi um marco anterior

A Colossal anunciou anteriormente que havia cultivado por 60 dias células germinativas primordiais do pombo-doméstico, o pombo comum encontrado nas cidades. Os pesquisadores testaram mais de 300 combinações de nutrientes, fatores de crescimento e outros ingredientes antes de encontrar condições que mantivessem as células em crescimento.

Anna Keyte, diretora de espécies aviárias da Colossal, disse que uma fórmula estabelecida para células germinativas de galinha não funcionou em outras aves testadas, incluindo codornas. Cada espécie pode exigir condições diferentes, o que torna o resultado com o pombo-doméstico um passo prático em direção ao trabalho com células do pombo-de-nicobar.

Quando anunciado, o estudo com o pombo-doméstico ainda não havia passado por revisão por pares, avaliação feita por outros pesquisadores antes da publicação em uma revista científica. Mais tarde, a Colossal afirmou ter criado, em seu trabalho com o pombo-de-nicobar, as células essenciais que se transformam em óvulos e espermatozoides.

O próximo teste reprodutivo descrito após o anúncio sobre o pombo-doméstico consistiria em usar células de pombo cultivadas para produzir pombos vivos por meio de galinhas substitutas. O plano da Colossal também prevê testar diferentes condições para melhorar o crescimento das células germinativas primordiais do pombo-de-nicobar e, em seguida, introduzir nelas características selecionadas do dodô.

Por que as galinhas fazem parte do plano

A reprodução das aves exige uma abordagem diferente dos métodos de clonagem usados em mamíferos. A estratégia da Colossal depende de galinhas que carreguem células reprodutivas derivadas de pombos, com as próprias células germinativas das galinhas removidas por engenharia genética.

Os pesquisadores transfeririam células germinativas primordiais editadas de pombo para embriões de galinha em desenvolvimento. O resultado pretendido são aves substitutas adultas que produzam óvulos ou espermatozoides derivados das células transferidas. A reprodução por esse sistema produziria então filhotes com as alterações genéticas selecionadas.

As galinhas são úteis porque os cientistas já têm ampla experiência com sua genética e reprodução. A Colossal também afirma que, por voarem pouco, elas são mais fáceis de manejar do que os pombos.

Shapiro explicou que a necessidade de estabelecer linhagens maternas e paternas aumenta o tempo do processo. Os pesquisadores precisam obter aves que produzam as células reprodutivas necessárias e cruzá-las para que a prole receba as alterações pretendidas de ambos os pais. O plano do projeto da empresa também aponta a eficiência limitada para fazer muitas edições genéticas de uma só vez como uma restrição técnica.

Uma maneira mais rápida de testar alterações dentro de um ovo

A Colossal afirma ter desenvolvido nanopartículas lipídicas capazes de levar ferramentas genéticas diretamente a embriões de aves em desenvolvimento. Essas partículas minúsculas, feitas de materiais gordurosos, transportam DNA, RNA ou componentes do CRISPR para dentro das células. O CRISPR é uma ferramenta usada para fazer alterações direcionadas no DNA.

A vantagem proposta é a rapidez. Os cientistas podem observar como uma edição afeta o desenvolvimento embrionário sem esperar que uma ave amadureça e complete um ciclo reprodutivo. Isso poderia ajudá-los a testar os candidatos do GenoMorph antes de se comprometerem com o processo reprodutivo mais demorado.

Os experimentos iniciais tiveram como alvo o Runx2, um gene envolvido no desenvolvimento ósseo, em aves como pombos-domésticos e embriões de pato. A Colossal relatou mudanças visíveis no crânio e nas características faciais após essas edições.

A empresa afirma que resultados preliminares foram apresentados em congressos sobre desenvolvimento craniofacial e biologia molecular, e que um artigo está previsto para o servidor de preprints bioRxiv. Um preprint torna a pesquisa acessível ao público antes da revisão por pares de uma revista científica. A próxima etapa experimental é testar os elementos reguladores candidatos e selecionar alterações promissoras para as células germinativas do pombo-de-nicobar.

Até que ponto uma ave geneticamente modificada poderia se parecer com um dodô?

O guia sobre o dodô do Museu de História Natural explica uma dificuldade básica: há poucas evidências sobre a aparência e o comportamento dos dodôs. Nenhum exemplar empalhado completo sobreviveu, e apenas dois esqueletos quase completos contêm ossos que se sabe pertencerem a um único indivíduo. Ambos estão nas Ilhas Maurício.

O museu estima que os dodôs tinham cerca de 70 centímetros de altura e pesavam aproximadamente 12 quilos. A página do projeto da Colossal indica uma faixa maior: de 81 a 97 centímetros e de 13 a 23 quilos. O museu afirma que o peso provavelmente variava com as estações do ano, e pesquisas retratam uma ave mais esguia e ágil do que sugerem muitas ilustrações conhecidas.

Scott MacDougall-Shackleton, cofundador e diretor do Advanced Facility for Avian Research da Western University, afirma que o desenvolvimento envolve interações entre genes, a biologia dos pais, hormônios e o ambiente. Ele explicou por que questiona a descrição que a empresa faz de seu objetivo:

Durante o desenvolvimento, nosso genoma interage com os genomas dos pais, os hormônios e o ambiente, de modo que os genes são ativados ou desativados de maneiras complexas que não podemos conhecer nem reproduzir em uma espécie extinta.

Leonardo Campagna, biólogo evolutivo do Laboratório de Ornitologia de Cornell, também questionou até que ponto os cientistas conseguem reconstruir a arquitetura genética do dodô e suas interações com o ambiente. A posição da Colossal é que seu objetivo é recriar características fundamentais e funções ecológicas, não produzir uma cópia genética completamente idêntica.

As Ilhas Maurício precisam de mais do que uma ave pronta para nascer

O dodô desapareceu depois que a caça, as mudanças no habitat e a introdução de animais transformaram as Ilhas Maurício. Ratos, porcos e outros animais introduzidos ameaçaram as aves e seus ninhos. Qualquer programa de soltura teria de enfrentar essas pressões e oferecer habitat adequado em quantidade suficiente para uma população crescente.

A sequência histórica também mostra por que o último avistamento e a data estimada da extinção são diferentes:

• 1598: Marinheiros holandeses chegaram às Ilhas Maurício, onde os dodôs haviam evoluído sem os predadores introduzidos que vieram com a ocupação humana.
• 1662: Foi registrado o avistamento confiável mais conhecido. O Museu de História Natural também discute um possível avistamento ocorrido até 1680.
• Por volta de 1690: Os pesquisadores David Roberts e Andrew Solow estimaram a data da extinção em uma análise publicada em 2003, citada pela Colossal.
• 1865: A descoberta do depósito pantanoso de Mare aux Songes revelou restos abundantes, que ajudaram os cientistas a reconstruir o ambiente do dodô.

A Colossal afirma que trabalha com cientistas mauricianos, grupos de conservação e o governo, incluindo uma parceria com a Fundação para a Vida Selvagem das Ilhas Maurício. A busca inclui locais sem ratos. O presidente-executivo e cofundador Ben Lamm diz que os locais de soltura serão escolhidos após estudos ecológicos e consultas à comunidade.

Lamm descreveu a ambição de produzir milhares de aves com diversidade genética modificada. Shapiro afirma que qualquer reintrodução seria gradual. O anúncio mais recente sobre a inteligência artificial não apresentou uma data para o nascimento de filhotes; a estimativa anterior de Lamm, de pelo menos cinco a sete anos, foi uma projeção feita durante o anúncio sobre as células reprodutivas, e não um cronograma recém-confirmado.

Benefícios para a conservação e o debate sobre prioridades

As técnicas também poderiam ser usadas em aves que ainda existem. Cultivar células reprodutivas, preservá-las e transferir variantes genéticas úteis poderia ajudar populações com pouca diversidade genética ou sob grave ameaça de doenças.

A Colossal cita o pombo-rosado das Ilhas Maurício, cuja população, segundo estimativa na página do projeto da empresa, é de 375 a 490 aves, em comparação com 77 na natureza em 1994. Esses números retratam uma recuperação que ainda convive com problemas de consanguinidade e doenças, incluindo infecção pelo parasita Trichomonas gallinae.

Cock van Oosterhout, professor de genética evolutiva na Universidade de East Anglia, vê potencial em identificar resistência a doenças em amostras históricas ou espécies aparentadas e introduzi-la em populações vulneráveis. Ele recebeu uma doação da Colossal para sua pesquisa sobre o pombo-rosado. Para ele, essa tecnologia pode ajudar na recuperação, mas a perda de habitat e outras causas da crise da biodiversidade ainda exigem medidas diretas.

Rich Grenyer, biólogo da Universidade de Oxford, alertou que promessas de trazer espécies de volta poderiam diminuir a urgência de evitar extinções. Sua preocupação é o risco moral: as pessoas podem se sentir mais dispostas a aceitar danos se acreditarem que uma espécie extinta pode ser substituída depois.

O financiamento da Colossal dá peso prático a esses argumentos. Junto com o anúncio anterior sobre as células, a empresa divulgou US$ 120 milhões em financiamento adicional, elevando o total captado para US$ 555 milhões e seu valor de mercado para US$ 10,2 bilhões. O investidor Peter Diamandis, fundador da XPRIZE, também anunciou a NeoGenesis Capital para financiar empresas que usem a plataforma de biologia programável da Colossal em saúde, agricultura e conservação.

O projeto do dodô agora combina um financiamento privado substancial com testes laboratoriais específicos e planejamento de conservação. Os próximos marcos são concretos: validar os candidatos de DNA, produzir filhotes saudáveis com edições úteis e estabelecer condições nas Ilhas Maurício para que uma população possa sobreviver.

Principais pontos

• A Colossal afirma que o GenoMorph identificou cerca de 2.300 alvos de DNA candidatos associados ao bico e à estrutura facial do dodô.
• A empresa tem um genoma de alta qualidade do dodô e uma colônia de 36 pombos-de-nicobar no Texas.
• A abordagem reprodutiva proposta usa células germinativas editadas de pombo e galinhas substitutas.
• Experimentos com embriões e validação em laboratório devem identificar quais alterações genéticas produzem características úteis.
• A ave pretendida teria características selecionadas do dodô; os cientistas debatem até que ponto ela poderia reproduzir a espécie extinta.
• O anúncio sobre inteligência artificial não informou uma data para o nascimento de filhotes, e o planejamento de soltura exige trabalho de recuperação do habitat e consultas nas Ilhas Maurício.