Миллионы лет назад в Австралии были распространены тилацины, также известные как тасманские тигры. Эти собакообразные полосатые существа размером примерно с американского койота исчезли из материка около 2000 лет назад. До 1920-х годов они оставались только на Тасмании, пока их не вырезали европейские колонизаторы, видевшие угрозу для скота.
“Это было вымирание по вине человека – европейские поселенцы прибыли в Австралию и жестоко уничтожили это животное”, – говорит Эндрю Паск, генетик из Университета Мельбурна.
Пасх возглавляет группу ученых, которые вместе с компанией Colossal Biosciences, которая занимается возрождением утраченных видов, стремятся воссоздать волкообразное существо и вернуть его к жизни.
Благодаря последним достижениям в генетике, а именно появлению технологии редактирования генов Crispr-Cas9, тилацин – не единственный потерянный вид, который мы вскоре снова сможем увидеть.
Как работает эта наука о возрождении и какие этические вопросы она поднимает?
Ученые пытаются вернуть на Землю вымершее много лет назад животное.
В случае с тилацином первым шагом является секвенирование ДНК вымершего животного – генетического материала, содержащегося в каждой отдельной клетке тела. Пасх сделал это в 2017 году.
“В случае с тилацином прекрасно то, что поскольку это было столь важное сумчатое животное, каждый большой музей хотел иметь его в своей коллекции, поэтому по всему миру есть сотни образцов, и некоторые из них хорошо сохранились”, – говорит Паск.
“Нашим образцом был детеныш, взятый из сумки матери. Они застрелили мать и сразу же бросили ребенка в спирт, хранящий ДНК. Это был удивительный образец и “святой Грааль” для нас с точки зрения возможности построить этот геном”, – рассказал ученый.
Хотя образец был в достаточно хорошем состоянии, ДНК сохранилась не полностью. Со временем влияние УФ-лучей и бактерий расщепляет ДНК на более короткие фрагменты. Чем старше образец, тем меньше остаются фрагменты, пока в конце концов они не станут непригодными (именно из-за этого нет шансов “воскресить” динозавра).
Это ставит ученых перед, казалось бы, невыполнимой задачей – определить, как разные кусочки ДНК сочетаются вместе – задача, сравнимая с составлением огромного пазла без картинки, как он должен выглядеть.
К счастью, ученым смогло помочь маленькое сумчатое животное размером с мышь по имени дунарт.
“Мы нашли ближайшего живого родственника тилацина, которым оказался дунарт”, – говорит Паск.
Дунарты и тилацины имеют 95% общей ДНК, которая, как считают, высококонсервативна – то есть она не сильно изменилась со временем.
“Мы секвенировали геном дунарта и сравнили этот генетический код с нашими вымершими видами, а затем наложили их друг на друга и обнаружили все отличия”, – говорит Паск.
Однако самого по себе знания ДНК животного недостаточно, чтобы вернуть его из мертвых. Следующий этап головоломки – изменить гены дунарта таким образом, чтобы они соответствовали генам тилацина. Это можно сделать с помощью метода редактирования генома Crispr-Cas9, получившего Нобелевскую премию.
“Мы берем живые клетки дунарта и начинаем редактировать все эти изменения, так что мы фактически превращаем эту клетку дунарта в живую клетку тилацина с тилациновыми хромосомами в ней”, – говорит Паск.
Раньше редактирование генов не было столь развитым, чтобы можно было изменить все разные последовательности в ДНК тилацина за один прием. Поскольку для этого необходимы миллионы редактирований, ученые предполагали, что исследователям придется определить приоритеты для важнейших последовательностей ДНК, что в результате даст геном животного, не полностью идентичного вымершим. Однако теперь Паск считает, что в этом больше не будет нужды.
“Все эти технологии существуют, но никто раньше не делал этого в таком масштабе, потому что технология редактирования ДНК была недостаточно хорошей или недостаточно быстрой. Но она прошла очень долгий путь, и теперь мы имеем эту технологию, и мы сделали значительные инвестиции, чтобы в конце концов это сработало”, – говорит он.
Когда исследователи получат клетку тилацина, им нужно будет превратить ее в развивающийся эмбрион, а затем имплантировать его в утробу живого близкого родственника. Если вам кажется, что это просто сделать – вы ошибаетесь.
“У нас много работы”, – говорит Паск.
“Мы уже создали стволовые клетки сумчатых животных, на что у нас ушло около пяти лет. Сейчас мы помещаем эти стволовые клетки в эмбрионы, чтобы увидеть, сможем ли мы их развить в живое животное”, – объясняет ученый.
Крошечный дунарт смог помочь ученым восполнить пробелы в ДНК вымершего тилацина.
Таким образом можно вернуть не только тилацин. Сохранившиеся фрагменты ДНК шерстистого мамонта, найденные в арктической тундре, дают надежду, что это крупное млекопитающее также может возникнуть из мертвых. Большинство шерстистых мамонтов вымерло примерно 10 000 лет назад.
Ученые из Colossal Laboratories и Bioscience, соучредителями которых являются исследователи из Гарвардского университета, используют Crispr, чтобы вставить фрагменты ДНК мамонта в геном азиатского слона, его ближайшего живого родственника. Полученный гибрид, известный как мамофант, будет адаптирован к холодной сибирской тундре и может помочь восполнить экологическую пустоту, возникшую после исчезновения мамонтов.
Однако эта технология имеет ограничения и препятствия, которые еще предстоит преодолеть.
“Многие свойства, которые мы имеем как живые животные, требуют нескольких различных копий генов, но, смотря на реконструированный геном, нелегко определить, сколько именно их нужно”, – говорит Майкл Арчер, палеонтолог из Университета Нового Южного Уэльса в австралийском Сиднее.
По его словам, ученые могут надеяться, что одной копии достаточно, чтобы включить определенную функцию, но убедиться в этом можно только на практике.
Однако реконструкция генома – не единственный метод, который могут использовать ученые, чтобы “воскресить” вымерших животных.
Тур, разновидность доисторической коровы, появлялся на древних наскальных рисунках по всему миру. Когда-то эти животные размером со слона бродили по равнинам Европы. Они умерли в 1600-х годах. Несмотря на это, гены тура все еще можно найти в разных породах крупного рогатого скота по всему континенту, в частности в Испании, Португалии, Италии и на Балканах. Сейчас генетики занимаются “обратным разведением” этих видов, чтобы получить ближайшее к туру потомство.
Еще одна идея состоит в том, чтобы фактически клонировать мертвое животное – взять ядро из невредимой клетки и перенести его в яйцеклетку близкого живого родственника в надежде, что образуется эмбрион.
Проблема в том, что для этого нужна целая клетка, а клетки быстро разрушаются после смерти. Такое животное, как тилацин, вымерший почти сто лет назад, просто невозможно было бы вернуть к жизни таким образом.
Но это может сработать для вымерших видов.
В 2003 году исследователи успешно клонировали пиренейского козла – эти животные вымерли после того, как последнюю живую особь этого вида убило упавшее на нее дерево. К сожалению, новорожденное животное умерло от порока легких вскоре после рождения.
Сейчас Арчер использует одну из разновидностей технологии клонирования, чтобы “воскресить” южную желудочно-выводочную лягушку. Этот вид, происходящий из Квинсленда, вымер в 1983 году. Существо имело удивительный метод размножения: глотала оплодотворенные яйца и “вынашивала” их в желудке.
В 2013 году он завершил первый шаг – перенес ядро из замороженной клетки лягушки в пустую яйцеклетку близкородственной амфибии. Невероятным образом клетки начали делиться, и образовался эмбрион.
“Мы делали это много сот раз, но это не работало, а потом вдруг однажды сработало, и мы увидели под микроскопом, как этот гибридный эмбрион начал делиться, и это было так увлекательно”, – говорит Арчер.
Однако после такого обнадеживающего начала проект затормозил, поскольку ни один из эмбрионов не развился в головастик или лягушку.
“Эмбрионы лягушки развились в клубок клеток, что является нормальным эмбриональным развитием, но затем он остановился”, – говорит Арчер.
То же произошло, когда ученые пытались создать эмбрион из двух живых видов лягушек, что стало свидетельством того, что развитию эмбриона помешал какой-то из аспектов их экспериментальной работы, а не проблема с ДНК вымершей лягушки.
“Мы работаем над тем, чтобы выяснить, какая проблема возникла в случае с живыми лягушками, прежде чем мы сможем вернуться к работе с ДНК вымершего животного”, – говорит Арчер.
Игры в Бога?
Даже если мы сможем вернуть к жизни вымерших животных, по этому поводу возникают этические вопросы.
Возврат мамонтов и тилацинов может нарушить имеющиеся экосистемы. Поскольку эти животные вымерли, другие эволюционировали и приспособились, чтобы заполнить их место. Не пострадают ли они в результате?
Благодаря изменению климата окружающая среда, в которой когда-то жили эти существа, могла кардинально измениться. Некоторые из растений, которыми питались шерстистые мамонты, тоже давно исчезли. Смогут ли мамонты выжить сами по себе в дикой природе? А если нет, то кто будет за ними ухаживать? Не окажутся ли они в зоопарке просто как какой-нибудь интересный предмет?
Зоопарк с клонированным мамонтом и динозавром? Почему бы и нет!
“Я не думаю, что мы должны возвращать всех животных. Я думаю, что этот процесс должен отвечать определенным критериям”, – говорит Паск.
“Тилацин вымер недавно, поэтому его среда обитания в Тасмании до сих пор существует, так же как и еда, которой он питался – так что им есть, куда возвращаться, и они смогут снова процветать в этой среде”.
“Это животное также играло решающую роль в экосистеме. Оно было высшим хищником, то есть на вершине пищевой цепи. Нет других сумчатых высших хищников, так что когда она вымерла, она оставила огромный пробел”, – объясняет ученый.
Некоторые исследователи утверждают, что попытки вернуть давно исчезнувшие виды могут отвлечь внимание от сохранения имеющихся животных и даже увеличить риск потери биоразнообразия, и это может снизить мотивацию людей прекратить есть мясо и разрушать среды обитания животных.
Но технология возрождения также может быть использована для спасения живых видов, которые находятся на грани вымирания – особенно с очень малым генофондом, например белый носорог.
Среди животных Северной Америки под угрозой исчезновения в частности находятся черноногие хорьки. Происхождение каждого ныне живого хорька можно проследить только до семи особей. Исследователи зоопарка Сантьяго в Чили недавно взяли замороженные клетки черноногого хорька, умершего 30 лет назад, и использовали их для создания клона по имени Элизабет Энн. ДНК Элизабет совсем другая, так что она может привнести в популяцию желаемый прирост генетического разнообразия.
“Технология возрождения – это не только возвращение тилацина, но и предотвращение вымирания других животных”, – говорит Паск.
“В Австралии очень много лесных пожаров, и с повышением глобальной температуры в следующие десятилетия мы будем наблюдать больше неблагоприятных погодных явлений. Поэтому в Австралии собирают ткани сумчатых животных в районах наибольшего риска и замораживают их. Это значит, что если возникнет пожар, как только растительность снова вырастет” , эту на территорию можно будет снова заселить этот вид”, – объясняет ученый.
Арчер соглашается, что нравственные преимущества преобладают недостатки.
“Я считаю, что неэтично было бы этого не делать. Я считаю, что этический вопрос здесь заключается в том, что люди в первую очередь обусловливают вымирание этих животных. Речь идет не о том, чтобы играть в Бога, а о том, чтобы быть разумной человеком, способным исправить свои ошибки”, – считает он.
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.