Förelsen av chimärer som är halvt mänskliga, halvt djur

I H. G. Wells bok Doktor Moreaus ö promenerar den skeppsbrutna hjälten Edward Pendrick genom en skogsglänta när han råkar stöta på en grupp med två män och en kvinna som sitter på huk runt ett nedfallet träd. De är nakna bortsett från några trasor bundna runt midjan, med ”feta, tunga, haklösa ansikten, tillbakadragna pannor och ett sparsamt borstigt hår på pannorna”. Pendrick noterar att ”jag har aldrig sett så bestialiskt utseende varelser.”

När Pendrick närmar sig försöker de prata med honom, men deras tal är ”tjockt och sladdrigt” och deras huvuden svajar när de pratar och ”reciterar någon komplicerad rappakalja”. Trots deras kläder och deras utseende uppfattar han ”den oemotståndliga antydningen av en gris, en svinaktig stämpel” i deras sätt. Han drar slutsatsen att de är ”groteska förfalskningar av människor”.

Pendrick vandrar in i doktor Moreaus operationssal en natt och upptäcker så småningom sanningen: hans värd har förvandlat djur till människor och skulpterat deras kroppar och hjärnor efter sin egen bild. Men trots alla ansträngningar kan han aldrig eliminera deras mest grundläggande instinkter, och det bräckliga samhället går snart över till farlig anarki, vilket leder till Moreaus död.

Det har gått 120 år sedan Wells först publicerade sin roman, och om man läser några av de senaste rubrikerna skulle man kunna tro att vi rör oss farligt nära hans dystopiska vision. ”Frankensteinforskare utvecklar en chimär som är delvis mänsklig och delvis djurisk”, utropade Storbritanniens Daily Mirror i maj 2016. ”Vetenskapen vill bryta ner staketet mellan människa och djur”, förklarade Washington Times två månader senare och fruktade att kännande djur snart skulle släppas lös på världen.

Hoppet är att implantera mänskliga stamceller i ett djurembryo så att det växer fram specifika mänskliga organ. Metoden skulle i teorin kunna ge en färdig ersättning för ett sjukt hjärta eller lever – vilket skulle eliminera väntan på en mänsklig donator och minska risken för avstötning av organ.

Det kommer att öppna upp för en ny förståelse av biologin

Dessa djärva och kontroversiella planer är kulmen på mer än tre decenniers forskning. Dessa experiment har hjälpt oss att förstå några av livets största mysterier, att avgränsa gränserna mellan arter och att utforska hur en samling trasiga celler i livmodern växer samman och blir till en levande, andande varelse.

Med de nya planerna på att finansiera projekten når vi nu en kritisk punkt i denna forskning. ”Saker och ting rör sig mycket snabbt på det här området i dag”, säger Janet Rossant vid Hospital for Sick Children i Toronto, och en av de tidiga pionjärerna inom chimärforskning. ”Det kommer att öppna upp för en ny förståelse av biologin.”

Det vill säga, förutsatt att vi först kan lösa några svåra etiska frågor – frågor som kan förändra vår förståelse av vad det innebär att vara människa permanent.

I årtusenden var chimärer bokstavligen något som hörde till legenderna. Termen kommer från den grekiska mytologin, där Homeros beskriver en märklig hybrid ”av odödligt slag, inte mänsklig, med lejon på framsidan och orm på baksidan, en get i mitten”. Det sägs att den andades eld när den vandrade runt i Lykien i Mindre Asien.

Minst 8 % av icke-identiska tvillingar har absorberat celler från sin bror eller syster.

I verkligheten är chimärer inom vetenskapen mindre imponerande. Ordet beskriver varje varelse som innehåller en sammansmältning av genetiskt skilda vävnader. Detta kan ske naturligt, om tvillingembryon smälter samman strax efter befruktningen, med slående resultat.

Tänk på de ”bilaterala gynandromorferna”, där ena sidan av kroppen är manlig och den andra kvinnlig. Dessa djur är i huvudsak två icke-identiska tvillingar som är sammanfogade i mitten. Om de två könen har vilt olika markeringar – vilket är fallet för många fåglar och insekter – kan detta leda till ett bisarrt utseende, t.ex. en nordisk kardinal som hade fått en ljusröd fjäderdräkt på halva kroppen medan resten var grå.

Mestadels blandar sig dock cellerna så att de bildar en subtilare mosaik över hela kroppen, och chimärerna ser ut och beter sig som andra individer inom arten. Det finns till och med en chans att du själv är en sådan. Studier tyder på att minst 8 % av icke-identiska tvillingar har absorberat celler från sin bror eller syster.

De blandade djuren från de grekiska legenderna kan säkerligen inte hittas i naturen. Men detta har inte hindrat forskare från att försöka skapa sina egna hybridchimärer i laboratoriet.

Janet Rossant, då vid Brock University i Kanada, var en av de första som lyckades. År 1980 publicerade hon en artikel i tidskriften Science där hon tillkännagav en chimär som kombinerade två musarter: en albino-laboratoriemus (Mus musculus) och en Ryukyu-mus (Mus caroli), en vild art från Östasien.

Förra försök att framställa en hybrid ”interspecifik” chimär slutade ofta i besvikelse. Embryona misslyckades helt enkelt med att bädda in sig i livmodern, och de som gjorde det var deformerade och hämmade och fick oftast missfall innan de nådde terminen.

Vi visade att det verkligen går att korsa artgränser

Rossants teknik innebar ett känsligt ingrepp vid en kritisk punkt i dräktigheten, cirka fyra dagar efter parningen. Vid denna tidpunkt har det befruktade ägget delat sig i en liten bunt av celler som kallas blastocyst. Denna innehåller en inre cellmassa, omgiven av ett skyddande yttre skikt som kallas trophoblast, som sedan bildar moderkakan.

I samarbete med William Frels tog Rossant M. musculus och injicerade den med den inre cellmassan från den andra arten, M. caroli. De implanterade sedan denna blandade cellmängd tillbaka i M. musculus-mödrarna. Genom att se till att M. musculus trophoblast förblev intakt, försäkrade de sig om att den resulterande moderkakan skulle överensstämma med moderns DNA. Detta hjälpte embryot att bädda in sig i livmodern. Därefter lutade de sig tillbaka och väntade i 18 dagar på att graviditeten skulle utvecklas.

Det var en rungande framgång; av de 48 resulterande avkommorna var 38 en blandning av vävnader från båda arterna. ”Vi visade att man verkligen kan korsa artgränserna”, säger Rossant. Blandningen var tydlig i mössens pälsar, med omväxlande fläckar av albinovitt från M. musculus och de tawny ränderna från M. caroli.

Även deras temperament skiljde sig märkbart från föräldrarnas. ”Det var helt uppenbart en märklig blandning”, säger Rossant. ”M. caroli är mycket nervösa: man skulle behöva lägga dem på botten av en soptunna så att de inte hoppar ut på en, och man skulle hantera dem med pincett och läderhandskar.” M. musculus var mycket lugnare. ”Chimärerna låg lite däremellan.”

Med dagens förståelse för neurovetenskap tror Rossant att detta skulle kunna hjälpa oss att utforska orsakerna till varför olika arter beter sig som de gör. ”Man skulle kunna kartlägga beteendeskillnaderna mot de olika regioner i hjärnan som de två arterna besatte”, säger hon. ”Jag tror att det skulle kunna vara mycket intressant att undersöka.”

Time Magazine beskrev geepsen som ”en djurskötares spratt: en get klädd i en tröja av angora”

I sitt tidiga arbete använde Rossant dessa chimärer för att undersöka vår grundläggande biologi. På den tiden när genetisk screening var i sin linda hjälpte de markanta skillnaderna mellan de två arterna till att identifiera spridningen av celler i kroppen, vilket gjorde det möjligt för biologer att undersöka vilka delar av det tidiga embryot som går vidare för att skapa de olika organen.

De två linjerna skulle till och med kunna hjälpa forskare att undersöka vissa geners roll. De skulle kunna skapa en mutation i ett av de ursprungliga embryona, men inte i det andra. Genom att titta på effekten på den chimär som blir resultatet skulle man sedan kunna hjälpa till att skilja ut en gens många funktioner i olika delar av kroppen.

Med hjälp av Rossants teknik uppstod snart en handfull andra hybridchimärer som sparkade och kvävde i laboratorier runt om i världen. Bland dem fanns en chimär av get och får som kallades geep. Djuret var slående att se, ett lapptäcke av ull och grovt hår. Time beskrev det som ”en djurskötares skämt: en get klädd i en tröja av angora.”

Rossant gav också råd till olika bevarandeprojekt, som hoppades kunna använda hennes teknik för att implantera embryon från utrotningshotade arter i livmodern på tamdjur. ”Jag är inte säker på att det någonsin har fungerat helt och hållet, men konceptet finns fortfarande kvar.”

Nu är målet att lägga till människor i ett projekt som skulle kunna inleda en ny era av ”regenerativ medicin”.

Under två decennier har läkare försökt hitta sätt att skörda stamceller, som har potential att bilda vilken typ av vävnad som helst, och få dem att växa ut nya organ i en petriskål. Strategin skulle ha en enorm potential för att ersätta sjuka organ.

Målet är att skapa chimärdjur som kan odla organ på beställning

”Det enda problemet är att även om de här cellerna är mycket lika cellerna i embryot är de inte identiska”, säger Juan Carlos Izpisua Belmonte vid Salk Institute for Biological Studies i La Jolla, Kalifornien. Hittills har ingen varit lämplig för transplantation.

Izpisua Belmonte, och en handfull andra som han, tror att svaret lurar på gården. Målet är att skapa chimärdjur som kan odla organ på beställning. ”Embryogenesen sker varje dag och embryot blir perfekt i 99 procent av fallen”, säger Izpisua Belmonte. ”Vi vet inte hur man gör detta in vitro, men ett djur gör det väldigt bra, så varför inte låta naturen göra det tunga jobbet?”

Den sovjetiska apmänniskan

Dagens planer på att skapa en chimär människa-djur-chimär har visserligen väckt kontroverser, men de är ingenting i jämförelse med de skandalösa experimenten av Ilja Ivanov, även känd som den ”röda Frankenstein”. I hopp om att en gång för alla bevisa våra nära evolutionära band till andra primater, kläckte Ivanov ett vansinnigt projekt för att föda upp en hybrid mellan människa och apa.

Med början i mitten av 1920-talet försökte han inseminera schimpanser med mänsklig sperma och försökte till och med transplantera en kvinnas äggstock till en schimpans som kallades Nora, men hon dog innan hon kunde bli gravid.

När allt annat misslyckades samlade han ihop fem sovjetiska kvinnor som var villiga att bära på hybriden. Den blivande fadern – kallad Tarzan – dog dock av en hjärnblödning innan han kunde genomföra sin plan. Ivanov arresterades slutligen och landsförvisades till Kazakstan 1930 för att ha stött den ”internationella bourgeoisin”; ett brott som inte hade något att göra med hans groteska experiment.

I motsats till ”geep”, som uppvisade en mosaik av vävnad över hela kroppen, skulle den främmande vävnaden i dessa chimärer vara begränsad till ett specifikt organ. Genom att manipulera vissa gener hoppas forskarna att de kan slå ut målorganet i värden och skapa ett tomrum där de mänskliga cellerna kan kolonisera och växa till önskad storlek och form. ”Djuret är en inkubator”, säger Pablo Juan Ross vid University of California-Davis, som också undersöker möjligheten.

Vi vet redan att det är teoretiskt möjligt. År 2010 skapade Hiromitsu Nakauchi från Stanford University School of Medicine och hans kollegor en bukspottkörtel från råttor i en muskropp med hjälp av en liknande teknik. Grisar är för närvarande den föredragna värden, eftersom de anatomiskt sett är anmärkningsvärt lika människor.

Om det lyckas skulle strategin lösa många av problemen med organdonation i dag.

”Den genomsnittliga väntetiden för en njure är tre år”, förklarar Ross. Ett skräddarsytt organ som odlas i en gris skulle däremot vara klart på så lite som fem månader. ”Det är en annan fördel med att använda grisar. De växer mycket snabbt.”

2015 tillkännagav USA:s National Institutes of Health ett moratorium för finansiering av chimärer mellan människa och djur

Bortom transplantation skulle en chimär mellan människa och djur också kunna förändra det sätt på vilket vi letar efter läkemedel.

I dagsläget kan många nya behandlingar tyckas vara effektiva i djurförsök, men få oväntade effekter på människor. ”Alla pengar och all tid går förlorade”, säger Izpisua Belmonte.

Tänk på ett nytt läkemedel för leversjukdomar, till exempel. ”Om vi kunde placera mänskliga celler i en grislever skulle vi redan under det första året av utvecklingen av substansen kunna se om den är giftig för människor”, säger han.

Rossant håller med om att metoden har stor potential, även om detta är de första stegen på en mycket lång väg. ”Jag måste beundra deras mod att ta sig an detta”, säger hon. ”Det går att göra, men jag måste säga att det finns mycket stora utmaningar.”

Många av dessa svårigheter är tekniska.

Den evolutionära klyftan mellan människor och grisar är mycket större än avståndet mellan en råtta och en mus, och vetenskapsmännen vet av erfarenhet att detta gör det svårare för donatorcellerna att slå rot. ”Man måste skapa förutsättningar så att de mänskliga cellerna kan överleva och frodas”, säger Izpisua Belmonte. Detta kommer att innebära att man måste hitta en orörd källa till mänskliga stamceller som kan omvandlas till vilken vävnad som helst, och kanske genetiskt modifiera värden för att göra den mer gästvänlig.

Det skulle vara verkligt fruktansvärt att skapa en mänsklig hjärna som är instängd i en djurkropp

Men det är de etiska frågorna som hittills har stoppat forskningen. År 2015 meddelade USA:s National Institutes of Health ett moratorium för finansiering av chimärer mellan människa och djur. Det har sedan dess tillkännagivit planer på att häva detta förbud, under förutsättning att varje experiment genomgår en extra granskning innan finansieringen godkänns. Under tiden har Izpisua Belmonte erbjudits ett bidrag på 2,5 miljoner dollar (2 miljoner pund) på villkor att han använder stamceller från apor i stället för från människor för att skapa chimären.

En särskilt känslomässig oro är att stamcellerna kommer att nå grisens hjärna, vilket skapar ett djur som delar vissa av våra beteenden och förmågor. ”Jag tror att det är något som måste beaktas och diskuteras ingående”, säger Rossant. När allt kommer omkring fann hon att hennes chimärer delade temperamentet hos båda arterna. Det skulle vara verkligt fruktansvärt att skapa en mänsklig hjärna fångad i en djurkropp, en mardröm som passar Wells.

Forskarna pekar på några möjliga försiktighetsåtgärder. ”Genom att injicera cellerna i ett visst skede av embryots utveckling kan vi kanske undvika att det händer”, säger Izpisua Belmonte. Ett annat alternativ kan vara att programmera stamcellerna med ”självmordsgener” som skulle få dem att förstöra sig själva under vissa förhållanden, för att hindra dem från att bäddas in i neurala vävnader.

Även dessa lösningar har inte övertygat Stuart Newman, cellbiolog vid New York Medical College, USA. Han säger att han har varit orolig för inriktningen på denna forskning ända sedan geep skapades på 1980-talet. Hans oro gäller inte så mycket planerna i dag, utan en framtid där chimärerna stadigt får mer mänskliga egenskaper.

”Dessa saker blir mer intressanta, vetenskapligt och medicinskt, ju mer mänskliga de är”, säger Newman. ”Man kan säga att man aldrig skulle göra något som är mest mänskligt, men det finns en impuls att göra det… Det finns ett slags drivkraft i hela företaget som gör att man vill gå längre och längre.”

Hur vi talar om människor under den här debatten kan oavsiktligt förändra hur vi ser på oss själva

Antag att forskarna skapade en chimär för att studera en ny behandling av Alzheimers sjukdom. Ett forskarlag kan börja med att få tillstånd att skapa en chimär som har 20 procent mänsklig hjärna, låt oss säga, för att sedan bestämma sig för att 30 eller 40 procent skulle vara nödvändigt för att ordentligt förstå effekterna av ett nytt läkemedel. Vetenskapliga finansieringsorgan kräver ofta mer och mer ambitiösa mål, säger Newman. ”Det är inte så att människor strävar efter att skapa avskyvärda saker … men saker och ting bara fortsätter, det finns ingen naturlig slutpunkt.”

Men lika viktigt är att han tror att det kommer att döva vår känsla för vår egen mänsklighet. ”Det finns en omvandling av vår kultur som gör det möjligt för oss att överskrida dessa gränser. Det spelar på idén om människan som bara ett annat materiellt objekt”, säger han. Om mänskliga chimärer existerar kanske vi till exempel inte är så oroliga för att manipulera våra egna gener för att skapa designerbebisar.

Newman är inte ensam om dessa åsikter.

John Evans, sociolog vid University of California San Diego, USA, påpekar att själva diskussionen om chimärer mellan människa och djur fokuserar på deras kognitiva förmågor.

Vi kan till exempel besluta att det är okej att behandla dem på ett visst sätt så länge de saknar mänsklig rationalitet eller språk, men den logiken skulle kunna leda oss ner på en glidande sluttning när vi betraktar andra människor inom vår egen art. ”Om allmänheten tror att en människa är en sammanställning av förmågor kommer de existerande människor som har färre av dessa värderade förmågor att betraktas som mindre värdefulla”, skriver Evans.

Våra magkänslor bör inte prägla den moraliska diskussionen

För sin del anser Izpisua Belmonte att många av dessa farhågor – i synnerhet de mer sensationella rubrikerna – är förhastade. ”Medierna och tillsynsmyndigheterna tror att vi kommer att få viktiga mänskliga organ som växer inuti en gris i morgon”, säger han. ”Det är science fiction. Vi befinner oss på det tidigaste stadiet.”

Och som en ledare i tidskriften Nature hävdade, kanske våra magkänsla reaktioner inte bör prägla den moraliska diskussionen. Idén om en chimär kan vara äcklig för vissa, men lidandet för människor med obehandlingsbara sjukdomar är lika fruktansvärt. Våra beslut måste baseras på mer än bara våra första reaktioner.

Vilka slutsatser vi än kommer fram till måste vi vara medvetna om att återverkningarna kan sträcka sig långt bortom den aktuella vetenskapen. ”Hur vi talar om människor under denna debatt kan oavsiktligt förändra hur vi ser på oss själva”, skriver Evans.

Frågan om vad som definierar vår mänsklighet var trots allt kärnan i Wells klassiska roman. När Pendrick har flytt från Doktor Moreaus ö återvänder han till ett liv i ensamhet på den engelska landsbygden och föredrar att tillbringa de ensamma nätterna med att titta på himlen.

Efter att ha bevittnat hur gränsen mellan arterna bröts så våldsamt kan han inte träffa en annan människa utan att se det odjur som finns inom oss alla. ”Det verkade som om jag inte heller var en förnuftig varelse, utan bara ett djur som plågades av en märklig störning i hjärnan som fick det att vandra omkring ensamt, som ett får som drabbats av gid.”

David Robson är BBC Future’s feature writer. Han är @d_a_robson på Twitter.

Gå med i över sex miljoner BBC Earth-fans genom att gilla oss på Facebook eller följa oss på Twitter och Instagram.

Om du gillade den här berättelsen kan du anmäla dig till det veckovisa nyhetsbrevet om bbc.com-funktioner som heter ”Om du bara läser 6 saker den här veckan”. Ett handplockat urval av artiklar från BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel och Autos, som levereras till din inkorg varje fredag.