Повернуть историю вспять: зачем люди хотят воскресить мамонта
Специалисты из американской биотехнологической компании «Colossal Biosciences» обещают, что к 2028 году воскресят шерстистого мамонта. Для этого они собираются использовать методы геномного редактирования и процедуру клонирования. Гипотеза в том, что воссоздание популяция мамонтов поможет возродить некогда утерянную уникальную экосистему — мамонтовую фауну. И если этого добиться, то в теории можно затормозить таяние вечной мерзлоты.
Первый опыт
Овечка Долли появилась на свет почти 30 лет назад. Это был первый успешный опыт клонирования живых существ. С тех пор клонирование почти перестало кого-то удивлять.
Лошадь Пржевальского: клон для разнообразия генофонда
Первым клоном в истории лошади Пржевальского стал Курт, появившийся на свет в зоопарке Сан-Диего в 2020 году. Сегодня в мире насчитывается не более 3000 лошадей Пржевальского, но все они происходят лишь от 12 особей, когда-то отловленных в дикой природе. Из-за продолжающихся уже более 50 лет близкородственных скрещиваний, внутри вида критически снижается генетическое разнообразие, а это прямой путь к полному вымиранию.
Курт же был клонирован из замороженных в 1980 году клеток чистокровного молодого жеребца Пржевальской лошади, анализ родословной которого показал, что его геном содержит намного больше генетических вариаций, чем у любого из ныне живущих животных этого редкого вида. Если Курт будет плодовитым, его потомки позволят со временем восстановить генофонд вымирающей популяции лошади Пржевальского.
Пиренейский горный козел: дважды вымерший
По такому же принципу, используя генный материал и современные клеточные технологии, ученые планируют не только восстанавливать популяции редких видов, но и возрождать вымершие. Теоретически воскресить тех вымерших животных, у которых сохранились клетки, возможно. Но не всегда это реально практически: не все клонированные особи выживали и развивались нормально.
В 2003 году испанские ученые получили клон пиренейского горного козла, но опыт оказался неудачным. Генный материал был взят у последнего представителя вида, козы Селии, за год до ее гибели в 2000 году в результате несчастного случая — ее придавило упавшим деревом в заповеднике. Ядерную ДНК, выделенную из образца тканей уха Селии, перенесли в яйцеклетку суррогатной матери — обычной домашней козы. Беременность и роды проходили нормально, но клон прожил всего несколько минут. Вскрытие показало, что козленок родился с лишней долей в легком, из-за чего не смог дышать.
Так пиренейский козел стал первым вымершим животным, которого клонировал человек.
И первым вымершим животным, которое вымерло дважды.
Проблемы клонирования
Клонирование не дает 100% гарантии на успех. В случае с Долли было проведено несколько сотен пересадок и только одна из них сработала. Однако на сегодняшний день, это самый изученный метод.
— Всякий организм — это новая задача. Принципиально она может быть решена, но нам необходимы животные, которые вымерли совсем недавно, чтоб иметь свежие образцы тканей. То есть, если мы возьмем из музея образец шкурки тасманийского волка, вымершего около 125 лет назад, то, как источник ДНК для определения генома он сгодится, но для клонирования не подойдет, — профессор, д.б.н., научный руководитель Национальной генетической инициативы Константин Северинов.
Для клонирования, помимо неповрежденной или, как говорят ученые, «интактной ДНК», нужна и подходящая суррогатная мать. Особь, сопоставимая по габаритам, и состоящая в ближайшем генетическом родстве с искомым животным.
Из-за этих ограничений, например, нельзя клонировать динозавров.
Прежде всего потому, что из палеонтологических останков этих древних ящеров невозможно извлечь живую ДНК.
— Мамонты жили совсем недавно, последние особи бродили по острову Врангеля на северо-востоке Сибири 3,5 тысячи лет назад, когда уже стояли египетские пирамиды. Так что шерстистый мамонт просуществовал с человеком почти до исторического времени, — к.б.н., ведущий научный сотрудник Зоологического института РАН Алексей Тихонов.
А это значит, что идея возрождения популяции шерстистых мамонтов вполне осуществима. Тем более, что останки последних особей вида сохранились в условиях вечной мерзлоты, а значит наиболее сохранны.
Исследованием жизнеспособных клеток ископаемых останков уже 10 лет занимаются в якутском Центре молекулярной палеонтологии Северо-Восточного Федерального Университета.
Именно в республике Саха-Якутия, на острове Малый Ляховский, в 2013 году была найдена туша взрослой самки мамонтихи, которая погибла приблизительно 43 000 лет назад, но среди ее останков удивительным образом сохранились не только фрагменты мягких тканей, но клетки крови — эритроциты. Правда выделить из них живую ДНК мамонта пока не удалось.
— В каждой клетке нашего организма находится почти два метра ДНК, разбитых на 46 хромосом. И там записано, что вы — это вы, а я — это я. Но, при хранении образца ткани даже в условиях заморозки в течение хотя бы сотни лет, а может даже и меньше, эта ДНК за счет ее физико-химических свойств в отсутствие жизни разваливается, как если бы книгу пропустили через шредер, — профессор Константин Северинов.
Тем не менее, учитывая какое огромное количество сохранных останков мамонтов находят в Сибири ежегодно, ученые из Центра молекулярной палеонтологии считают, что шанс обнаружить что-то ценное сохраняется. Если не живую ДНК, то хотя бы значимые ее фрагменты.
Мама для мамонтенка
Если жизнеспособная клетка ДНК шерстистого мамонта все-таки окажется в распоряжении ученых и из нее можно будет получить генный материал, встанет вопрос поиска мамы для мамонтенка.
Идеальными кандидатами в суррогатные матери для мамонтов могли бы стать самки азиатского слона — ближайшего генетического родственника шерстистых мамонтов.
Но сможет ли слониха выносить и родить здорового мамонтенка, который может быть слишком крупным для нее плодом?
К тому же и сам азиатский слон уже много десятилетий находится под угрозой исчезновения, и буквально каждую особь охраняют усилиями многих природоохранных организаций и фондов. Особенно ценны половозрелые слонихи, способные дать здоровое потомство. Поэтому вряд ли в распоряжении ученых в ближайшем обозримом будущем окажется хотя бы одна слониха, готовая для проведения эксперимента с неочевидным исходом.
Тогда как же американские ученые собираются возрождать мамонтов, не потеряв азиатских слонов?
Из пробирки
Настоящим прорывом стало получение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток азиатского слона.
Плюрипотентное состояние означает, что эти клетки способны превращаться в любой тип клеток в организме. Долгие годы это не удавалось, так как стандартные протоколы перепрограммирования, которые работали с клетками других животных и даже человека, для слонов не подходили.
Рабочая линия клеток была впервые получена исследователям биотехнологической компании «Colossal Biosciences» только в начале 2024 года.
И по мнению одного из руководителей проекта, уважаемого в мировом научном сообществе генетика Джорджа Черча, эти клетки — едва ли не последний ключ к успешному возрождению шерстистого мамонта, генетические образцы которого Черч лично отбирал в Якутии.
Теперь перед учеными стоит задача перепрограммировать обычные клетки слона в плюрипотентные. А дальше, используя методы геномного редактирования, как бы «отмотать назад» эволюцию этих клеток к тому моменту, когда азиатский слон был мамонтом.
Главная цель таких сложных манипуляций — обнаружить все генетические механизмы, которые отвечали за «мамонтовые признаки». Его длинную шерсть, изогнутые бивни, жировые отложения, куполообразный череп и способность выживать в суровых арктических условиях. И в конечном итоге воспроизвести «омамонченные» клетки и перенести их в клетку современного азиатского слона.
А в качестве суррогатной матери планируется использовать «искусственную матку».
Правда, такой пока не существует, есть лишь экспериментальные медицинские устройства, в которых создаются условия, похожие на те, что происходят в матке во время беременности. Пока все прототипы выглядят, как высокотехнологичные ванные с околоплодными водами и искусственной плацентой. Некоторые их них уже благополучно испытаны на недоношенных ягнятах. Но, никто пока не моделировал в искусственной матке беременность от начала и до конца.
Работа эта может занять многие годы, если не десятилетия. Однако возродить мамонта таким способом, по мнению генетиков и биоинженеров, принципиально возможно.
Особенности вынашивания
Еще один камень преткновения — особенности беременности слонов, начиная от 22 месяцев вынашивания. И все же Джордж Черч пока не отодвигает заявленные сроки рождения первой особи мамонта в 2028 году. Хотя в компании признают: даже если все получится, на свет появится не совсем мамонт. Скорее, это будет азиатский слон, похожий на мамонта. Но зато с уникальной способностью переносить суровый арктический климат.
На кого бы ни было похоже это животное, оно будет очень большим.
Возникает резонный вопрос: где этот мамонтоподобный слон будет жить?
Ведь для дальнейшего размножения и создания популяции ему нужна будет не только пара, но и особая среда обитания, ныне утерянная экосистема — тундростепь. Ученые называют ее «мамонтовой фауной».
Мамонтова фауна против глобального потепления
— «Мамонтовая фауна — это комплекс животных, который населял Северную Евразию и север Северной Америке. В нее входили в том числе и те виды, которые сейчас живут в этой зоне — северные олени, овцебыки, росомахи, песцы, волки, зайцы-беляки. То есть теоретически, за исключением, скажем, шерстистого носорога, мы могли бы воссоздать группировку мамонтовой фауны, поставив во главе ее, собственно, мамонта, — Алексей Тихонов.
Именно в этом и состоит сверхидея Джорджа Черча, который надеется, что с помощью восстановленной популяции мамонтов (ну, или мамонтоподобных слонов) удастся возродить уникальную экосистему мамонтовой фауны. Что в теории, могло бы замедлить глобальное изменение климата.
Но круг замкнулся. Прямо сейчас на нашей планете нет места, где эти животные могли бы жить и размножаться.
Теоретически, домом для них мог бы стать Плейстоценовый парк — территория в 20 000 м² на северо-востоке Якутии, созданная в 1996 году российским экологом Сергеем Зимовым, как беспрецедентный эксперимент по возрождению экосистемы тундростепей периода плейстоцена.
— Мы на Крайнем Севере огородили территорию, завозим животных и искусственно поддерживаем высокую их плотность. Пока экосистема там бедная, мы их подкармливаем, а через выпас каждый год наблюдаем изменения ландшафта — возрождение трав и злаков. Животные сами создают себе экосистему, свой дом. Это наша цель, но пока Плейстоценовый парк не готов принять мамонтоподобных слонов, идея возрождения которых на данный момент больше утопия, — директор экспериментального заказника «Плейстоценовый парк» Никита Зимов.
Более реальная цель: стеллерова корова
Куда более реалистичным выглядит проект российских ученых, которые акцентировали внимание на возрождение видов, чья среда обитания еще не утеряна. Например, стеллеровой коровы. Это — одно из крупнейших морских млекопитающих из отряда сирен, вымерших за последнее время. В длину взрослая особь достигала 8-9 метров и весила около 6 тонн. Питались они ламинарией. Но, к несчастью, из-за вкусного мяса были полностью истреблены к 1786 году. Последняя популяции обитала у побережья Командорских островов в юго-западной части Берингова моря Тихого океана.
— Стеллерова корова вымерла 250 лет назад, и экосистема с тех пор изменилась незначительно. И в этом плане она является идеальным животным. Во-вторых, если выпускать ее где-нибудь на островах, она оттуда никогда не уплывет, т.к. она неповоротлива, плохо плавает и бегает, да и умом не блещет, — к.б.н., руководитель генетического направления в проекте «Арктическая Сирена» Артем Недолужко.
Сейчас проект «Арктическая сирена» находится на стадии сборки генома стеллеровой коровы. Ученым установили, что это животное начало вымирать за несколько сотен тысяч лет до встречи с человеком. И когда экспедиция Беринга обнаружила этих животных на Командорских островах, популяция уже долгое время жила там изолированно, что привело к инбридингу, то есть близкородственным скрещиваниям, что значительно снизило генетическое разнообразие и могло стать причиной вымирания вида.
Закончив сборку генома стеллеровой коровы, российские ученые приступят к сравнению ее генома с геномом ближайшего живого родственника — дюгоня. А дальше методами генной инженерии будут поэтапно редактировать ДНК дюгоня, постепенно «превращая» ее в ДНК стеллеровой коровы. Главное, чтобы искусственная матка к тому моменту уже была изобретена, так как ни одному другому виду пересадить эмбрион этого морского гиганта просто невозможно.
Именно создание искусственной матки и будет историческим моментом в истории возрождения не только вымерших видов животных и экосистемы, но и позволит спасать тысячи недоношенных детей по всему миру.
Но пока никто не знает, какое влияние модифицированные в лабораториях животные окажут на окружающую среду. Как бы в попытках спасти биосферу, человек не создал новую глобальную проблему…
В статье использованы материалы «Большой скачок» телеканала «Наука».