Почему тяжело «воскресить» вымершие виды животных, и кого ученые пытаются «вернуть» к жизни
В этом году исполняется четверть века с момента смерти самой знаменитой овцы-клона Долли. Была ли бедная овечка злой, почему так рано умерла (прожила 6,5 лет, принесла потомство 6 ягнят), ученым предстоит еще уточнять. Но такое революционное открытие, как клонирование, не может не развиваться. В большинстве стран законодательно запрещено клонирование человека (российский № 54-ФЗ от 20.05.02) по этическим соображениям и причине недостаточной изученности вопроса, но воспроизведение растений и животных под законы не попадают.
Ученые разных стран на сегодня уже имеют некоторый опыт воспроизведения давно вымерших представителей флоры и фауны и утверждают, что буквально в ближайшее время мы увидим мамонтов, динозавров и прочие чудеса, предсказанные нам фильмом «Парк Юрского периода». Но насколько они будут настоящими, и какие подводные камни есть на пути этого направления научной деятельности?
Предлагаем узнать, какие есть шансы, что благодаря ученым в природу вернутся вымершие виды животных и растений и будут ли они точными копиями своих прапрапредков.
Жертвы вымирания бесчисленны, их убийц тоже много, но в последние века среди виновников на первое место вышел Homosapiens.
По мере того, как человечество увеличивалось в численности и развивалось, все больше и больше видов флоры и фауны исчезало навсегда. Или, на самом деле, не все потеряно? Наконец-то ученые на пороге прорыва: они смогут имитировать воскрешение некоторых животных. Но, несмотря на идеи, в которых нас убедил «Парк Юрского периода», чтобы вернуть существо из мертвых, недостаточно иметь его ДНК.
«В течение следующего десятилетия будут созданы искусственные организмы, как я их называю. Я не сомневаюсь в этом», — сказал Росс Макфи, специалист по териологии (раздел зоологии, изучающий млекопитающих) из Американского музея естественной истории.
Эти все возрастающие усилия, обычно называемые «борьбой с вымиранием», связаны с важными этическими соображениями. Проекты в основном посвящены млекопитающим и птицам: от деятельности Revive & Restore по возрождению вересковой курицы, странствующего голубя и шерстистого мамонта до работ Colossal Biosciences по возвращению мамонта, тилацина (широко известного как тасманийский, или сумчатый волк) и птицы дронт (додо), когда-то обитавшей на Маврикии.
Некоторые из этих животных — курица, голубь и тилацин — вымерли в 20 веке. Но дронты исчезли в 17 веке, в первую очередь из-за того, что европейцы завезли в их среду обитания инвазивные виды, такие как крысы, а последние мамонты вымерли около 4000 лет назад, когда исчезли сухие пастбища, на которых они обитали, и холодный плейстоцен (ледниковый период) сменился более жарким голоценом.
Нет никаких сомнений в том, что геномная основа технологии борьбы с вымиранием за последние годы стала намного основательнее. 20 лет назад был секвенирован геном человека; с тех пор ученые объявили о завершении секвенирования геномов мамонта (2015 г.), тилацина (обновлено в 2017 г.) и дронта (2022 г.).
Также наблюдается неуклонный прогресс в изучении генетических особенностей видов и их наследования, способов создания эмбрионов в лабораториях и того, как млекопитающие связаны друг с другом. В то время как создание генетически модифицированных людей остается весьма спорным, в отношении других млекопитающих разработки идут полным ходом.
Скелет дронта, одного из видов, ставших целью борьбы с вымиранием. Photo: Leon Neal (Getty Images)
Фирмы венчурного капитала, в том числе финансируемые ЦРУ, оказали поддержку усилиям по борьбе с вымиранием, которые обычно включают перенос ядер соматических клеток (SCNT), инновационный метод, лежащий в основе клонирования. В SCNT клеточное ядро ????вставляется в клетку, у которой было удалено ядро. В 1996 году овца Долли стала первым млекопитающим, клонированным с помощью SCNT.
Известно, что вымершее животное уже удавалось «возвратить» раньше; в 2009 году группа исследователей создала клонированного букардо, или пиренейского козла, который вымер девятью годами ранее. (Клон был получен из ДНК Селии, последней известной особи, убитой упавшим деревом.) Клонированный букардо умер вскоре после рождения из-за дыхательной недостаточности, вызванной аномалиями в легких.
Но даже если бы клонированный букардо не умер, в глазах науки это не стало бы истинной борьбой с вымиранием: под этим термином понимается создание популяции животных, а не только отдельных особей.
Этот процесс намного проще для растений. В то время как у животных есть график вынашивания и инкубации, которого нужно придерживаться, растительная жизнь может прорасти и спустя тысячелетия.
«Восстановление древних видов растений из археологических семян — это область, которая еще не была изучена, и на самом деле это относительно низкотехнологично», — сказала Сара Саллон, исследователь натуральной медицины в больнице «Хадасса» в Иерусалиме.
Низкие технологии — это мягко сказано. В середине 2000-х Саллон и ее команда посадили и успешно прорастили 2000-летние семена иудейской финиковой пальмы (это не вымерший вид, но этот принцип применим и к семенам растений, которых больше нет). Все, что нужно было сделать — воткнуть семена в почву и полить их.
Вся генетическая информация древних финиковых пальм была там, ожидая, когда ее разблокируют. У вымерших животных, таких как мамонты и тилацины, есть потерянные генетические данные, которые необходимо учитывать. И SCNT не работает у птиц, так как они откладывают яйца, поэтому исследователям необходимо разработать новые технологии, чтобы остановить вымирание этого класса.
Трудность с вымершими животными заключается в том, что можно восстановить только часть их генома. В прошлом году исследователи, изучающие возможность возрождения крысы с острова Рождества (вымершей к 1908 году), обнаружили, что недостающие 5% генетики животного сильно ограничивают их способность точно воспроизвести это существо. Отсутствовали гены, отвечающие за обонятельную систему крысы (ее способность чувствовать запахи) и иммунные реакции.
«На самом деле мы не планируем этого делать, поскольку, вероятно, миру больше не нужны крысы, и деньги, которые потребуются для выполнения работы, можно было бы потратить на более важные вещи, например, на сохранение живых существ», — сказал Том Гилберт, эволюционный генетик из Копенгагенского университета. Гилберт на сегодня является членом Научного консультативного совета Colossal.
За десятилетия, прошедшие после Долли, технология клонирования улучшилась до такой степени, что в 2016 году Комиссия по выживанию видов Международного союза охраны природы (МСОП) опубликовала список ведущих принципов борьбы с вымиранием. Или, как они это назвали, «Создание «прокси» вымерших видов для их сохранения».
«Прокси» используется здесь для обозначения замены, которая будет представлять в некотором смысле (например, фенотипически, поведенчески, экологически) другую сущность — вымершую форму, — заявила комиссия. — Прокси предпочтительнее «факсимиле», что подразумевает создание точной копии».
«Вымирание» стало популярным термином для создания прокси-видов; аргумент в основном заключается в том, что если он выглядит как утка и крякает как утка, то это утка. Но даже если предположить, что это так, утки и их пруды все еще существуют, а ни мамонтов, ни их степей нет уже несколько тысяч лет.
«Я думаю, то, что сейчас обсуждается, не является возрождением. Это что-то другое, — сказал Давид Диес-дель-Молино, палеогенетик из Центра палеогенетики Стокгольмского университета. — Я думаю, проблема здесь в семантике и в том, что люди на самом деле понимают».
Диес-дель-Молино и его коллеги недавно опубликовали свежие данные о генетическом разнообразии шерстистых мамонтов, основанные на геномах 23 мамонтов и 28 существующих слонов. Среди исследованных мамонтов была особь, которая жила невообразимые 700 000 лет назад (самая старая ДНК мамонта датируется 1 миллионом лет назад). Команда обнаружила 3097 генных мутаций, уникальных для шерстистого мамонта, и из-за особенно древнего экземпляра они смогли отсортировать мутации, появлявшиеся в разные моменты времени.
Подобные открытия хорошо помогают компаниям, которым необходимо обновить «чертежи» мамонта, но они также говорят о сложности информации, имеющейся в распоряжении генетиков, и о решениях, которые необходимо принимать в процессе создания гигантов.
Бороться с вымиранием не так просто, как клонировать, потому что восстановление требует изменения генетического кода. Это все равно что вместо того, чтобы просто переиздать «Гамлета», попытаться так реконструировать пьесу, чтобы она превратилась в «Макбета». Для Макфипланы создания прокси-видов больше напоминают «что-то из Лавкрафта», чем возвращение к реальным существам, которые когда-то ходили по Земле.
«Если они увенчаются успехом, а в каком-то смысле, вероятно, так и будет, вы создадите симулякр, который не имеет филогенетического родства с настоящими мамонтами, которые вымерли», — сказал Макфи.
Азиатский слон, которого некоторые компании надеются преобразовать в шерстистого мамонта. Photo: Mark Kolbe (Getty Images)
Revive & Restore и Colossal — в настоящее время два крупных игрока борьбы с вымиранием, хотя некоторые академические лаборатории получают финансирование для исследования аналогичных генетических технологий — оба утверждают, что если собрать вместе стадо слонов и мамонтов и поселить его на просторах Сибири, это поможет бороться с изменением климата, превратив тундру в поглощающие углерод пастбища.
Восстановление дикой природы — главная цель этих компаний; Colossal хочет восстановить прокси-тилацина, то есть создать их популяцию в Тасмании, а Revive & Restore намеревается возродить вересковую курицу на Мартас-Винъярд. Основная идея восстановления дикой природы заключается в том, что окружающая среда выиграет от возвращения вымерших животных, и наилучшим решением будет введение прокси-видов.
«Идея о том, что мы собираемся проникнуть на 15 000 лет в прошлое, взять там животное и забросить его в будущее, — это не то, что происходит, — сказала Бриджит Баумгартнер, директор по исследованиям и разработкам и руководитель программы по геномам диких животных в Revive & Restore. — По сути, мы просто занимаемся искусственной эволюцией».
«Мы ожидаем, что произойдет то же самое, если мы откроем коридор дикой природы между Азией и Сибирью и позволим слонам мигрировать туда», — добавила Баумгартнер.
Животные, созданные их усилиями, не будут настоящими тилацинами, мамонтами, дронтами или другими вымершими животными. Прокси-мамонты будут слонами с новыми генами шерсти и другими генетическими приспособлениями, а тилацины будут еще более экспериментальным продуктом, который возникнет из модифицированной клетки жирнохвостой сумчатой мыши, родственника сумчатого волка.
Прокси-виды не будут вести себя так же, как виды, которые они представляют. В то время как социальная иерархия шерстистых мамонтов, вероятно, была довольно похожа на иерархию азиатских слонов, группа тилацинов размером с собаку, вероятно, сильно отличалась от группы сумчатых мышей соответствующих размеров. Социализация не закодирована в ДНК, поэтому прокси-виды поведением будут отличаться от оригиналов.
Компания De-Extinction попытается вернуть птицу додо. / Иллюстрация Colossal Biosciences
И мир наверняка изменится. Если Colossal осуществит свою поистине грандиозную затею, волосатые, приспособленные к холоду азиатские слоны будут топтать Сибирь в течение десятилетий. Псевдотилацины будут передвигаться по тасманийским зарослям. Но мир, в который они попадут, сильно отличается от того, каким он был в 12 000 лет до нашей эры или даже в начале 20 века.
Вопрос в том, какова ценность создания этих прокси-животных? Где они должны жить? Будут ли они созданы только для того, чтобы страдать?
«Это очень умные люди, — сказал Макфи, — но больше всего меня беспокоит абсолютное равнодушие к благополучию животных». Многие особи умрут молодыми из-за погони за борьбой с вымиранием (как клон Селии), но они также могут страдать аномалиями во взрослом возрасте, как Долли, которая умерла в шесть лет от артрита и болезни легких.
Хизер Браунинг, философ из Университета Саутгемптона, отметила в статье 2019 года в Журнале сельскохозяйственной и экологической этики, что инбридинг, дефекты, связанные с суррогатным материнством, и благополучие животных, выращенных в неволе, необходимо поставить во главу угла в разговоре о предотвращении вымирания еще до обсуждения этики «повторного введения видов».
Генная инженерия, безусловно, играет свою роль в сохранении природы. В 2021 году Служба охраны рыбных ресурсов и дикой природы США объявила об успешном клонировании черноногого хорька , умершего в 1988 году. Черноногие хорьки — единственные виды хорьков, обитающие в Северной Америке, они считались вымершими, пока не были вновь открыты в 1981 году; с тех пор этот вид остается под угрозой исчезновения и требует особого внимания.
Клон хорька, Элизабет Энн, продемонстрировал, как генетическое разнообразие может быть эффективно получено в лаборатории, предотвращая попадание видов, находящихся на грани вымирания, в генетически «узкие места», которые могут негативно повлиять на их здоровье и конечное восстановление.
Эти генетические эксперименты будут продолжать играть решающую роль в сохранении видов по мере совершенствования методов. Будут ли они в основном использоваться для поддержки существующих популяций или создания совершенно новых, еще неизвестно.
Обложка: shutterstock.com / shutterstock.com
Источник статьи: Why a Genome Can’t Bring Back an Extinct Animal