Генетики собираются вернуть из небытия исчезнувших животных

Генетики собираются вернуть из небытия исчезнувших животных

В последнее время СМИ много пишут, что в России собрались возродить мамонтов. И это не единственный случай: если собрать всех живых существ, которых собираются возвращать к жизни, наберется на приличных размеров зоопарк. «Чердак» рассказывает, какие удивительные существа должны (теоретически) вот-вот появиться на наших улицах.

Как это возможно

Пожалуй, самое фантастическое в историях с воскрешением вымерших животных — то, что этот процесс не вызывает никаких технических проблем. Любая более или менее оборудованная молекулярно-биологическая лаборатория, рядом с которой есть виварий, могла бы выращивать исчезнувших зверей десятками. Главное — добыть хорошо сохранившуюся ДНК «воскрешаемого», и именно в этом моменте кроется главная (хотя и не единственная) сложность создания доисторических зоопарков.

ДНК, она же дезоксирибонуклеиновая кислота, — биологический полимер, на котором записаны все инструкции по созданию живого существа, которое эту ДНК несет. Как любая органика, ДНК очень плохо хранится, а учитывая, что молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты очень-очень длинные (в ядре каждой клетки человека упаковано примерно три метра этого полимера), добыть ее неповрежденной из останков, пролежавших в не самых благоприятных условиях сотню-другую тысяч лет, затруднительно.

Сразу после смерти вышедшие из-под контроля клеточные ферменты нуклеазы начинают разрушать ДНК и прочие длинные молекулы в клетке. Очень быстро к ферментам присоединяются бактерии, а завершает дело вода, которая точит не только камень. Как недавно подсчитали биологи сразу из нескольких институтов по всему миру, максимальный период полураспада ДНК составляет 158 тысяч лет, то есть спустя 158 тысяч лет после смерти половина всех связей между «буквами» ДНК — нуклеотидами — окажутся разорванными. И это в идеальных условиях, когда останки сразу оказались под землей при температуре минус пять градусов по Цельсию и над ДНК не успели поработать нуклеазы. По оценкам авторов, в случайном образце кости, пролежавшем даже в вечной мерзлоте 6,8 миллиона лет, не останется ни одной целой связи между нуклеотидами. То есть воскресить динозавров, которые вымерли примерно 65 миллионов лет назад, увы, не получится.

Зато вернуть из небытия не так давно исчезнувших животных вполне реально — в теории. Если удастся найти фрагмент ткани, в котором сохранились целые клетки с неповрежденными ядрами, то, пересадив ядро из клетки, скажем, мамонта в слоновью яйцеклетку (из которой предварительно нужно удалить собственное ядро) и подсадив такую «гибридную» яйцеклетку слонихе, через 22 месяца — столько длится беременность у слонов — можно получить живого мамонтенка.

Теоретически все очень просто: описанный выше метод называется клонированием и он опробован на огромном количестве видов, правда современных. На практике исследователи, которые действительно решатся воскресить исчезнувших животных, столкнутся с массой трудностей. Например, неизвестно, сможет ли слониха выносить мамонтенка: хотя генетически слоны и мамонты близки, все же это разные виды и какие-то отличия в биохимии или физиологии могут оказаться фатальными для эмбриона. Кроме того, в безъядерных слоновьих яйцеклетках тем не менее остается чужеродная для мамонта ДНК — ее несут «энергетические станции» клетки, митохондрии. Смогут ли митохондрии слона работать в клетках, «управляемых» ядром мамонта, — большой вопрос. Наконец, для успешного развития клонированного мамонтенка важно, чтобы повреждения в древней ДНК (которые неизбежны даже при идеальной консервации) были не слишком серьезны: «неправильная» мутация — и эмбрион окажется нежизнеспособен.

И тем не менее, в СМИ то и дело пишут о том, что в лабораториях вот-вот воскресят самых разных живых существ: от мамонта до съеденных древними людьми гигантских птиц. Действительно, работы в этом направлении ведутся, но их результаты пока не тянут даже на звание скромных.

Мегафауна

Еще совсем недавно, по геологическим меркам, — в плейстоцене, на планете обитали гигантские животные: ленивцы по 3,7 тонны каждый, короткомордые медведи, зашкаливавшие за 1000 килограммов, пятиметровые змеи и черепахи, не умеющие летать 250-килограммовые птицы моа и многие другие. Миллионы лет огромные существа процветали, пока рядом с ними не поселился человек. Сегодня ученые не сомневаются, что именно наши предки за какие-то тысячи лет полностью истребили мегафауну, — споры идут лишь о сроках и способах истребления.

Пытаясь загладить вину предков, ученые стремятся воскресить огромных животных и птиц. Самый известный из недавних гигантских покойников — это, конечно, шерстистый мамонт. Возвращение мохнатых слонов стало бы самым наглядным доказательством мощи современных биотехнологий. Так как мамонты обитали в суровых северных краях, прежде всего на территории современных Сибири, Канады и Аляски, их ДНК сохранилась лучше ДНК других гигантских жертв кровожадности Homo sapiens.

Некоторые останки оказались достаточно хороши для того, чтобы целиком расшифровать геном мамонта и сравнить его с геномом азиатского слона. При всем сходстве ДНК двух видов отличается примерно на 1,4 миллиона «букв», и примерно 1600 белков мамонта отличаются от слоновьих аналогов. Это большая цифра, но для воскрешения есть ограничение куда серьезнее: пока ученые не нашли ни одного образца, в котором сохранились бы целые клеточные ядра. То есть ДНК в останках мамонтов попросту «вывалилась» из разрушенных клеток и для клонирования не годится.

Большинство исследователей скептически относятся к идее возродить мамонтов, но как минимум одна группа занимается этим всерьез. Ученые из Северо-Восточного федерального университета в Якутске вместе с южнокорейской компанией Sooam Biotech основали проект, который так и называется: «Возрождение мамонта». Один из ведущих специалистов проекта — южнокореец Хван У Сок, первый ученый, клонировавший собаку, был в 2009 году осужден у себя на родине за фальсификацию научных результатов по созданию эмбриональных стволовых клеток человека. Пока результатов у проекта «Возрождение мамонта» нет.

С другими представителями мегафауны ситуация еще хуже: большинство гигантских животных обитали на юге, поэтому их ткани сохранились очень плохо. Одно из исключений — шерстистый носорог, живший в основном на территории нынешней Сибири. Ученые обнаружили останки нескольких носорогов, но пока все, что удалось сделать, — это расшифровать отдельные фрагменты ДНК. С воскрешением огромных носорогов есть и другая проблема: их ближайшие родственники, самки которых могли бы вынашивать клонированных эмбрионов, скорее всего, сами скоро вымрут. Килограмм рога суматранского носорога на черном рынке стоит около 30 тысяч долларов, и сегодня в дикой природе насчитывается примерно 275 особей этого вида.

Существуют планы воскресить одну из гигантских птиц древности — моа, которые благополучно обитали в Новой Зеландии аж до 1600-х годов, пока коренные жители острова маори всех их не съели и не превратили леса, где жили моа, в пастбища и огороды. Учитывая, что маори приплыли в Новую Зеландию около 1300 года, они расправились с гигантскими птицами на редкость оперативно. А моа действительно были гигантами: их рост достигал 3,6 метра, вес — 230 килограммов. Самые крупные страусы минимум на метр ниже и на 70 килограммов легче.

В Новой Зеландии очень много костей моа, многие из которых неплохо сохранились, так как с момента истребления прошло совсем немного времени. Но в костях гораздо меньше клеток, чем в мягких тканях, так что «вытащить» из них пригодные для пересадки ядра будет непросто. На юго-востоке острова, в регионе Центральный Отаго, были найдены мягкие ткани моа, и некоторые исследователи надеются, что из них получится добыть неповрежденные клетки. Впрочем, пока эти надежды ограничиваются только жизнерадостными статьями — практических результатов по воскрешению моа нет. И даже в том случае, если исследователям удастся найти целые ядра, неясно, какая птица сможет выносить и отложить яйцо, которое минимум в пять раз крупнее яйца страуса эму.

Симпатичные птицы

Смешную птицу додо большинство людей знают по «Алисе в Стране Чудес» Льюиса Кэррола — считается, что в образе псевдорассудительной птицы писатель воплотил себя. В реальности судьба додо весьма печальна: этих крупных родственников голубей за неполные сто лет уничтожили моряки (в основном голландские), повадившиеся плавать на охоту на свежеоткрытый остров Маврикий. Впервые о птице упоминается в 1589 году, а последний раз ее видели в 1662-м. В европейских музеях сохранилось несколько тушек додо, кроме того, недавно из маврикийских болот извлекли еще несколько хорошо сохранившихся останков. Не исключено, что в каком-нибудь из тел сохранились неповрежденные ядра, но пока все усилия по возрождению додо находятся на той же стадии, что и у моа.

Чуть лучше дела с восстановлением американского странствующего голубя Ectopistes migratorius, когда-то самой распространенной птицы на Земле. Голубей было так много, что они начисто съедали все фрукты и злаки, посаженные колонистами. Кроме того, голуби, по отзывам очевидцев, были чертовски хороши на вкус. Поэтому за сто лет с 1800 по 1900 год численность странствующих голубей сократилась с почти пяти миллиардов до нуля: последний «странник» умер в зоопарке Цинциннати в 1914 году. В музеях осталось довольно много тушек E. migratorius и биологи из Лаборатории палеогеномики Калифорнийского университета в Санта-Круз пытаются «собрать» целый геном голубя из более или менее сохранившихся фрагментов. Расшифровать геном и найти целые ядра с неразорванными хромосомами — две большие разницы, так что сами ученые говорят о перспективах возрождения птицы очень осторожно.

Примерно на той же стадии — есть образцы, из которых можно выделить ДНК, но нет уверенности, что в тканях найдутся целые ядра, — находятся работы по возрождению еще целого ряда животных. В их числе, например, удивительные лягушки рода Rheobatrachus, которые вынашивают лягушат в желудке (на время «беременности» он прекращает вырабатывать кислоту и превращается в подобие матки): два их вида открыли в Австралии 1973 и 1984-м, а уже к середине 1980-х род был признан вымершим. В данном случае причиной исчезновения стали не гастрономические пристрастия австралийцев, а сам факт их присутствия на континенте: «перекраивая» землю под себя, люди уничтожили места обитания земноводных (и не только их).

Провал

Впрочем, может быть, то, что планы по восстановлению всех этих видов пока далеки от реальности, и к лучшему: по крайней мере, сейчас есть хоть какая-то надежда. Единственный случай, когда ученые действительно попытались получить клон вымершего существа, закончился полным провалом. «Подопытным» был пиренейский козел, или более благородно — козерог, окончательно вымерший в 2000 году, когда упавшее дерево придавило престарелую самку по кличке Селия, жившую в Национальном парке Ордеса в Испании. Незадолго до кончины биологи взяли образец ткани ее уха и осенью 2000 года приступили к клонированию.

Донорами яйцеклеток стали домашние козы: ученые получили 57 эмбрионов, которых подсадили суррогатным матерям-«полукровкам» — гибридам домашней козы и пиренейского козерога. Первая попытка провалилась: ни один эмбрион не выжил. Второй эксперимент был удачнее, и в 2003 году на свет появился первый клонированный козерог. Он прожил семь минут и скончался от несовместимой с жизнью патологии легких.

Грустная история пиренейского козерога выявила сразу несколько проблем, которые превращают возрождение вымерших видов из теоретически возможного в практически неосуществимое. Во-первых, клетки, ядра которых будут пересажены в яйцеклетки живых родственников, должны быть взяты у молодого животного. Неудача с козленком во многом объясняется тем, что ученые взяли образцы тканей Селии, когда она была уже очень пожилой козой: с возрастом в ДНК накапливается множество «поправок», которые не дают генам работать так же, как в молодости. Так что новорожденный козерог, в некотором смысле, родился старым.

Во-вторых, настораживает тот факт, что из почти трех сотен клонированных эмбрионов до рождения дожил один, и это при том, что клонов вынашивали генетически очень близкие к ним суррогатные матери. При такой чувствительности «системы» вероятность того, что слониха сможет выносить мамонтенка, а страус эму — снести яйцо моа, стремится к нулю. Не говоря уже о том, что задача достать три сотни слоних для рискованных опытов сама по себе не выглядит решаемой.

В-третьих, даже если воскрешенный зверь родится и не умрет в младенчестве, неясно, что с ним делать дальше. Для успешного размножения нужно получить минимум двух животных, причем разного пола. Перспектива сомнительная, учитывая, что в большинстве случаев исследователи не могут «наскрести» ДНК и от одной особи. Более того, желательно, чтобы самец и самка не были родственниками, — в противном случае для их потомков высок риск проявления скрытых мутаций, которые не компенсируются здоровыми генами «со стороны».

Есть еще в-четвертых, в-пятых и даже в-шестых, но перечислять всё нет смысла. Возвращение из небытия милых животных возможно только при идеальном стечении множества обстоятельств. В реальности технические сложности делают эту задачу практически невыполнимой. Нельзя исключать, что рано или поздно ученым удастся возродить пару-тройку истребленных зверюшек — при условии, что они хорошенько подготовятся и не будут тянуть с экспериментами десятки тысяч лет. Но массовой практикой возрождение не станет, так что лучше позаботиться о выживании приглянувшихся видов до того, как они исчезнут.

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>