Почему не клонируют мамонта. Клонирование мамонтов: возможности и перспективы

МОСКВА, 13 июл — РИА Новости, Альфия Еникеева. Технологии клонирования, секвенирования ДНК и перепрограммирования клеток делают возможным воскрешение вымерших видов животных. РИА Новости рассказывает, как далеко продвинулись технологии, почему до сих пор не клонировали мамонта и кого ученые собираются возродить в будущем.

В марте, когда умер последний самец северного белого носорога по кличке Судан, специалисты говорили, что в ближайшее время эти животные исчезнут навсегда, поскольку в мире осталось только две особи — самки Наджин и Фату. Однако на днях сообщили: популяцию можно восстановить. С помощью новейших репродуктивных технологий европейские биологи создали "гибридный" зародыш, объединив сперму, взятую три года назад у Судана, с яйцеклетками его обычных африканских родственниц.

Теперь ученые собираются взять яйцеклетки у двух последних самок и получить уже чистокровные эмбрионы. Вынашивать детенышей, скорее всего, будут суррогатные матери из южноафриканской популяции белых носорогов. Таким образом, северный подвид восстановится, уверены биологи.

Чего не хватает для успешного клонирования

Воскресить другие вымершие виды так быстро не получится. Клонирование по классической технологии, когда в яйцеклетку встраивают ядро живой клетки, невозможно. В мягких тканях мамонтов, даже очень хорошей сохранности (обнаруженных в основном в Якутии), таких клеток нет. Более того, даже в идеальных для хранения условиях вечной мерзлоты клетки, а значит, и ДНК разрушаются.

Эволюционный биолог и эколог Бен Новак из независимой научно-исследовательской организации Revive & Restore к 2025 году намерен дать вторую жизнь странствующему голубю (Ectopistes migratorius). Последний представитель этого вида, существовавшего еще во времена мамонтов (самым древним останкам этих птиц сотни тысяч лет), погиб в 1914 году.

Биологи из Лаборатории палеогеномики Калифорнийского университета в Санта-Круз, с которыми сотрудничает Revive & Restore, ядерную ДНК из четырех сохранившихся тушек голубя и митохондриальную ДНК из 41 образца. Так что Новаку есть с чем работать.

Над реконструкцией и расшифровкой ДНК маврикийского дронта, или додо (Raphus cucullatus ),

© CC BY 2.0 / Federico Moroni

И все же расшифровать геном — это одно, а найти целые ядра с неразорванными хромосомами — совсем другое. Поэтому многие не разделяют энтузиазма сторонников идеи воскрешения вымерших животных. Кроме того, воссоздание и поддержание популяций в дикой природе обойдется очень дорого. Ученые из Университета Онтарио указывают , что выбор в пользу мамонта и других древних животных будет фатальным для многих современных вымирающих видов, поскольку ресурсов на экологическую консервацию и тех и других недостаточно.

Бет Шапиро – профессор факультета экологии и эволюционной биологии Университета Санта-Круз в Калифорнии – рассказывает увлекательную историю современной науки воссоздания видов. Как только любой организм умирает, его ДНК тут же начинает разрушаться под воздействием ультрафиолета и бактерий, поэтому нельзя просто так взять клетку и клонировать вымершее животное. Исследователям приходится заниматься сложной задачей – они пытаются сложить пазл, в котором часть кусочков ДНК потерялась. Давайте разбираться, нужно ли нам возрождать исчезнувшие виды (Бет Шапиро уверена, что стоит), какие трудности ожидают нас на этом пути и к чему это может привести. Мы публикуем главу из ее книги, вышедшей в издательстве «Питер».

В вечной мерзлоте Сибири находят больше мумифицированных животных, чем в вечной мерзлоте Северной Америки. Возможно, дело в том, что популяции мамонтов в Сибири были крупнее, или в том, что какие-то особенности климата Сибири делают сохранение там мумифицированных тел более вероятным, чем в Северной Америке. Какой бы ни была причина, обнаружение мумии мамонта всегда вызывает переполох. Для многих аборигенов сибирской тундры этот переполох имеет глубоко личный характер.

В мифологии некоторых культур мамонтов считают чудовищами из подземного мира и предостерегают, что прикосновение к ним принесет незадачливому человеку, обнаружившему их, несчастье, а то и смерть. Однако намного чаще встречается переполох взволнованного предвкушения.

Мумифицированная туша представляет собой совершенно особенную вещь - за такую ученые готовы очень хорошо заплатить.

Некоторые мумии, извлеченные из сибирской вечной мерзлоты, сохранились в безупречном состоянии, с неповрежденными мягкими тканями, шерстью и внутренними органами, четко видимыми на срезах КТ и при аутопсии.

В зале Музея мамонта в Якутске

Алексей Паевский

Странно, что даже в наилучшим образом сохранившихся мумиях ДНК, как правило, находится в худшем состоянии, нежели ДНК в костях. Возможно, дело в разном количестве времени, необходимом для того, чтобы заморозить ДНК. Если части тела животного растаскивают падальщики, а плоть пожирают хищники, кости, лишенные мягких тканей, скорее всего, быстро окажутся под землей и замерзнут, в то время как мумии будут оставаться теплыми куда дольше. Пока мумия медленно замерзает, микроорганизмы из кишечника животного и окружающей среды колонизируют все ее ткани, разлагая труп изнутри и одновременно разрушая ДНК.

Хотя нам известно, что ДНК на удивление плохо сохраняется в мумиях, похоже, нам трудно смириться с тем, что при такой впечатляющей физической сохранности ДНК не удается обнаружить. С каждой находкой у нас появляется новая надежда на то, что именно эта мумия подарит нам нечто невероятное. Именно эта мумия будет содержать целые клетки с неповрежденными ядрами, внутри которых сохранились нетронутые геномы. Эта мумия станет донором клеток для клонирования путем ядерного переноса.

Я впервые услышала о Бернаре Бьюиге сразу после того, как была сделана одна из таких замечательных находок. Шел октябрь 1999 года, и мамонт, без сомнения имевший нетронутые разложением клетки с такими же нетронутыми ядрами и геномами, только что пролетел над сибирской тундрой.

Свежие находки зубов мамонта. 2013 год. Музей мамонта, Якутск

Алексей Паевский

Всякий раз, когда в мире исследований древней ДНК появляется какой-либо впечатляющий результат, у меня и моих коллег телефоны разрываются от звонков журналистов, желающих стать первыми, кто напишет о надвигающемся воскрешении мамонта/динозавра/дронта. В тот самый день я сидела за своим столом в лаборатории исследования древней ДНК Алана Купера при Оксфордском университете.

Это был первый год моей аспирантуры и иммиграции в Соединенное Королевство. Зазвонил телефон, и я взяла трубку. Звонящий разразился серией быстрых вопросов, произнесенных с акцентом, незнакомым моему американскому уху. Я смогла разобрать слова «вертолет», «отбойный молоток», «криогеника», «бивень» и «Сибирь», но не смогла поймать паузу, чтобы уместить в нее свой ответ («Не могли бы вы, пожалуйста, перезвонить попозже, когда придет кто-нибудь, занимающийся этим дольше двух недель?»). Затем журналист перевел дыхание и куда более четко спросил, как я думаю, способен ли фен для волос уничтожить наши шансы на клонирование мамонта.

Конечно, я могла бы кое-что рассказать о роли фена для волос в клонировании мамонта. Но поскольку мне хотелось, чтобы меня принимали всерьез как специалиста по древней ДНК, мне пришлось попросить разъяснить ситуацию, прежде чем делиться своим мнением. Как выяснилось, группа исследователей Арктики во главе с моим будущим другом и коллегой Бернаром Бьюигом только что откопала то, что показалось им практически целой мумией мамонта. Затем, в решительной и драматичной попытке сохранить клетки мамонта в замороженном и, следовательно, неповрежденном состоянии, они оставили начавший слегка разлагаться труп в земле до зимы, чтобы почва замерзла. Затем, с помощью отбойных молотков и хороших лопат, работая в морозной темноте, они вырезали из вечной мерзлоты блок земли весом в 21 тысячу килограммов и, привязав его к нижней части большого вертолета, провезли по воздуху на расстояние около 300 километров, обратно к подземной пещере Бернара в Хатанге, где они собирались медленно и методично разморозить тушу мамонта с помощью фена.

Зуб мамонта в экспозиции

Алексей Паевский

Сверх того, поскольку это сделало бы фото и видео более впечатляющими, Бернар (он признает, что проявил в этот момент «креативность») перед тем, как вертолет поднялся, вставил в замороженный блок бивни мамонта, найденные неподалеку от обнажившегося черепа, со стороны это выглядело так, как будто через тундру летит целый мамонт, замороженный в блоке льда. Они знали, что телу мамонта внутри блока недостает частей. К примеру, они уже отделили от него голову, которая частично растаяла и начала гнить. Кроме того, они попробовали заглянуть внутрь с помощью георадара, и судя по результатам, внутри находилось чуть меньше, чем целый мамонт. Но они продолжали надеяться.

Мамонт, которого назвали Жарков по фамилии местного жителя, обнаружившего его, жил на Земле около 23 тысяч лет назад. Жарков был взрослым самцом мамонта, имел около трех метров в высоту и, по всей видимости, умер за несколько лет до своего пятидесятилетия. Мысль о том, что Жаркова можно клонировать, появилась и разошлась практически мгновенно. Эту идею в особенности приветствовал канал Discovery, спонсировавший эффектное извлечение Жаркова из земли. Ларри Агенброд, специалист по мамонтам из Университета Северной Аризоны, в пресс-релизе своей исследовательской группы сообщил о том, что они уже подготовили для этого лабораторию с экспертами в криогенике и «доступом к слонам». Спустя год, разморозив блок с помощью фена, ученые увидели лишь малую часть туши мамонта внутри огромного земляного блока. Еще большее разочарование вызвало то, что основная часть сохранившейся туши представляла собой кости с незначительными фрагментами мягких тканей и шерсти. Ученым не удалось обнаружить нетронутые ядра, но короткие фрагменты ДНК, выделенные из шерсти, были использованы для создания полного митохондриального генома и, в конечном счете, части ядерного генома мамонта. Жаркову не суждено было стать первым клонированным мамонтом. Но зрелище его извлечения из земли и полета над тундрой внушило людям ощущение, будто для клонирования мамонта важно найти замороженную тушу. Оно также подкрепило неверное предположение, будто целая, безупречно сохранившаяся мумия - это именно то, что нам нужно.

Иритани организовал серию экспедиций в Сибирь в поисках замороженного самца мамонта, в надежде обнаружить сперматозоиды. Экспедицией руководил геолог Петр Лазарев, заведующий Музеем мамонта в Якутске. Если бы удалось обнаружить самца мамонта, Иритани и Гото планировали взять у него сперматозоиды и использовать их для оплодотворения яйцеклеток слонихи. Поскольку в результате получилось бы гибридное потомство, а не клонированный мамонт, они предполагали использовать исключительно сперматозоиды, содержащие X-хромосомы, чтобы получить потомство только женского пола. Затем, когда гибридные самки достигнут полового созревания, им должны были имплантировать эмбрионы, созданные слиянием их собственных яйцеклеток и сперматозоидов другого мамонта. Таким образом, по прогнозу Иритани, у них получилось бы создать животное, чей геном на 88% соответствовал бы геному мамонта, в течение всего лишь 50 лет.

После двух экспедиций, проведенных в 1997 и 1998 годах, у «Проекта создания мамонта» закончились деньги, а сперматозоиды мамонта, несмотря на все усилия, так и не были найдены.

Затем, в 2002 году, нашли Юкагирского мамонта.

Мир отмечает на этой неделе День защиты слонов. России защищать уже некого - мамонты, обитавшие на её территории, вымерли задолго до появления нашей страны. Однако учёные не теряют надежды возродить этих великанов. Смогли бы они жить в современном мире сейчас?

Хотя мамонтов уже давно нет в природе, они продолжают незримо присутствовать среди нас - в литературе, мультфильмах, музеях, на страницах учебников. И этот легендарный образ будоражит умы не только детей, но и учёных.

Некоторые шерстистые мамонты достигали высоты 5,5 метра и весили 10-12 тонн, это вдвое тяжелее африканских слонов. Долго считалось, что последние мамонты вымерли примерно к 8 тысячелетию до нашей эры. Однако совсем недавно выяснилось, что отдельная измельчавшая популяция жила на острове Врангеля, ныне входящего в состав России, уже в историческое время, всего 3,5 тысячи лет назад. К тому времени многие египетские пирамиды уже разменяли своё второе тысячелетие.

Последнее пристанище мамонтов

Одно из крупнейших захоронений мамонтов находится в Новосибирской области в местности под названием Волчья грива. Она является настоящим кладом для палеонтологов - настолько здесь велика концентрация останков. Первые раскопки были начаты в середине прошлого века, но до сих пор Волчья грива попадает в сводки новостей после очередной экспедиции туда учёных. Предполагается, что на участке размерами один на восемь километров покоятся кости 1,5 тысячи мамонтов. Даже село рядом с тем местом было названо Мамонтовым.

22 сентября мир облетела новость, что учёные обнаружили на Волчьей гриве очередные останки с рекордной концентрацией: до 100 находок на один квадратный метр. Руководитель лаборатории экосистем мезозоя и кайнозоя ТГУ Сергей Лещинский, участвовавший в раскопках, объясняет такое скопление обычной статистикой: там, где животные находятся дольше всего, шансы погибнуть для них больше.

По мнению Лещинского, мамонтов привлекало на Волчью гриву обилие минералов с жизненно важными химическими элементами. «Во время миграции туда устремлялись десятки или даже сотни особей одновременно», - отметил он. Примечательно, что Волчья грива является, возможно, последним пристанищем мамонтов в континентальной Евразии. У томских учёных есть своя версия, почему вымерли эти могучие гиганты.

Загадка вымирания

Существуют две основных теории причины вымирания мамонтов. Первая - что они исчезли вследствие быстрого изменения климата. Вторая обвиняет во всём первобытных людей, устроивших мамонтам настоящий геноцид. У каждой из них есть изъяны. Известно, что мамонты существовали на протяжении сотен тысяч лет, пережив не один ледниковый период и не одно потепление. Кровожадность людей тоже не выдерживает критики: во многих местах мамонты начали вымирать ещё до появления там человека.

«Сейчас набирает популярность гипотеза, которую я предложил - это геохимическая гипотеза», - заявил Лещинский.

По его предположению, вымиранию мамонтов способствовало минеральное голодание. Это подтверждается паломничеством мамонтов на Волчью гриву - туда устремлялись те животные, которые испытывали биохимический стресс.

Томский учёный не исключил, что современный климат, может, и подошёл бы мамонтам. Но об идее их возрождения высказался скептически. «Я думаю, что это бессмысленно - природа удалила их из своей летописи, зачем это всё возвращать», - пояснил Лещинский. Однако не все учёные разделяют эту точку зрения.

Надежда есть

Российские исследователи из Северо-Восточного федерального университета работают над проблемой возрождения мамонтов совместно с южнокорейскими коллегами, рассказал старший научный сотрудник лаборатории «Музей мамонта» при университете Семён Григорьев.

«Если бы мы относились скептически к затее возрождения мамонта, то мы, наверное, не тратили бы усилий. Теоретически клонировать мамонта сейчас возможно», - заявил Григорьев. Вся проблема, по его словам, заключается в том, чтобы найти живую клетку - от долгого нахождения в вечной мерзлоте ДНК распадается на отдельные части, непригодные для клонирования.

«Мы надеемся, что среди миллионов клеток сохранилась хотя бы одна жизнеспособная, которую мы бы сумели размножить, чтобы использовать ядра», - поделился учёный из Якутска. Археологи нашли джинсы возрастом в 6 тысяч лет

При успехе предприятия такое ядро будет внедрено в яйцеклетку слона с последующим размещением в матке слонихи. И в теории через 22 месяца должен родиться стопроцентный мамонтёнок.

Есть и другой путь - досконально изучить ДНК мамонта, чтобы провести соответствующие изменения в ДНК его ближайшего ныне живущего родственника - индийского слона. Американский генетик Джордж Чёрч занимается именно этим направлением.

Полученный в итоге генномодифицированный слон будет мало чем отличаться от мамонта, но каких-то ошибок вряд ли удастся избежать, отметил Григорьев, так как в геном слона нужно будет внести десятки тысяч изменений.

Зачем России свои «слоны»

Однако и такой «искусственный» мамонт сможет принести немало пользы, уверен Никита Зимов, руководитель уникального заказника - «Плейстоценового парка» на северо-востоке Якутии. «Если он сможет жить у нас в парке, есть траву, выживать зимой, бодать деревья, то мне большего не надо», - заверил специалист. Он тоже отметил работу Чёрча и предположил, что «мохнатые создания» появятся уже через 10-15 лет.

Создатели «Плейстоценового парка» пытаются воссоздать экосистему «мамонтовых тундростепей», которая биологически на порядки продуктивнее тундры. Сейчас там обитают животные мамонтовой эпохи - северные олени, лоси, овцебыки, а вместо бизонов были поселены зубры, и за два десятка лет они уже значительно изменили среду обитания. Открыта реальная причина гибели древних майя

Есть в дальних планах создателей и заселение парка хищниками - капскими львами с густой гривой, переходящей в мех на животе - их потомки сохранились в Новосибирском зоопарке. По словам Зимова, в случае успеха Чёрч также планирует поселить своих мамонтов в «Плейстоценовом парке».

Мамонты оказали бы существенное влияние на восстановление прежней богатой экосистемы. «Сейчас огромная территория крайнего Севера - это, по сути, голая пустыня. Восстановление мамонтовых тундростепей - это огромные дивиденды местному населению и в целом стране», - заключил Зимов.

Во времена мамонтов эта земля кормила миллионы травоядных, не уступая африканским саваннам.

Зимов выразил уверенность, что мамонты смогли бы существовать в современных условиях на всей территории Сибири, так как в прошлом они встречались в Евразии от Испании до Китая и от Новосибирской области до Ледовитого океана. Смогли бы они адаптироваться и к кормовой базе, а в случае чего и похулиганить на фермерских полях. «Если запустить мамонта на пшеничное поле, он с радостью будет по нему бегать и это есть, и будет чувствовать себя замечательно», - вполне серьёзно заявил специалист.

Но даже если попытки учёных не увенчаются успехом, работа над возрождением мамонтов всё равно себя оправдает, отметил Семён Григорьев. «Это поможет создать какие-то технологии, которые позволят спасти вымирающие виды ныне живущих животных», - пояснил он. А мамонты, по его словам, даже будучи мёртвыми, уже помогают делу сохранения слонов - благодаря добываемым десятками тонн мамонтовым бивням снижается спрос на бивни слонов, и это способствует их выживанию.

Их привезли из Южной Кореи в качестве подарка Северо-Восточному федеральному университету (СВФУ). Все три псины — клоны. Они были созданы из клеток лучшей в Корее собаки-ищейки (а потому должны унаследовать её качества) в лаборатории профессора Хван У Сока , учёного с амбициозными планами. Совместно с российскими коллегами он собирается клонировать вымерших животных ледникового периода, в первую очередь мамонтов.

Не порвите днк!

В Музее мамонта перед огромным скелетом стоят мужчина и мальчик лет семи. «Пап, а это правда, что учёные хотят оживить мамонта?» — «Получается, да». — «Но как они это сделают? От него же одни кости остались!»

Пока малыш пытает вопросами неосведомлённого в науке отца, четырьмя этажами выше, в центре «Молекулярная палеон-тология», сотрудники уникальной лаборатории внимательно изучают то, что не могут видеть посетители музея, — мягкие ткани мамонтихи, найденной в 2013 г. на острове Малый Ляховский в Северном Ледовитом океане. Когда участники экспедиции обнаружили её останки, они не поверили своим глазам: ткани отлично сохранились — мягкие, красного цвета. А когда киркой пробили ледяные пустоты вокруг тела, оттуда потекла тёмно-красная жидкость, которая оказалась кровью животного, погибшего более 43 тыс. лет назад. Эксперты нашли в ней лейкоциты и гемоглобин.

«Но для клонирования кровь всё равно непригодна. Надо искать в мышечных тканях живые клетки, — говорит Семён Григорьев, директор Музея мамонта, главный научный сотрудник СВФУ . — Найти ядро клетки с сохранившейся ДНК — первая задача нашего проекта. В своё время мы сотрудничали с японцами, они провели в Якутии три экспедиции, надеялись найти живой сперматозоид мамонта и оплодотворить им слониху. Но это вообще затея нереальная. А потом на нас вышли корейцы. Профессор Хван У Сок сказал, что давно мечтает клонировать мамонта. У него большой опыт клонирования животных. Корейцы обеспечили нас оборудованием, которое ищет живые клетки в тканях ископаемых животных. Теперь у нас единственный в России научный центр, который занимается подобными исследованиями».

Если удастся найти живую клетку древнего гиганта, из неё извлекут ядро и пересадят его в яйцеклетку слонихи. Затем стимулируют начало деления и поместят эмбрион в матку слонихи, которой предстоит стать суррогатной матерью мамонтёнка. Всё выглядит красиво, однако сложностей хоть отбавляй.

«Маловероятно, что мамонты замерзали специальным способом, заботясь об учёных, которые захотят в будущем их клонировать. От долгого нахождения в мерзлоте клетка теряет целостность, то же касается ДНК в её ядре, — поясняет Сергей Киселёв, профессор Института общей генетики РАН, доктор биологических наук . — Молекула ДНК распадается на части, а для клонирования нужен полный геном. Наверное, если долго искать, то среди десятков тысяч триллионов клеток можно найти одну, где все нити ДНК будут целыми. Ничего антинаучного в этом нет. Но этого будет мало. Надо, чтобы нити в ядре были “упакованы” определённым образом».

Наконец, немало проблем с тем, как извлечь яйцеклетку из слонихи, а затем, оплодотворённую, поместить её обратно. Да и после этого остаётся надеяться на авось — эмбрион может не прижиться.

Коллаж АиФ/ Андрей Дорофеев

«Фокус» со слоном

Однако учёные не унывают: есть ещё один способ возродить мамонтов помимо классического клонирования. Это метод «сшивания ДНК».

«Он более перспективен, хотя выглядит фантастически, — уверен Альберт Протопопов, завотделом изучения мамонтовой фауны Академии наук Республики Саха (Якутия) . — В чём суть? Раз в нашем распоряжении будут обрывки нитей ДНК, значит, их можно попытаться сшить воедино. Или взять геном индийского слона и скорректировать его так, чтобы он стал похож на геном мамонта. Американским учёным уже кое-что удалось».

Генетики из Гарварда предложили технологию, с помощью которой можно удалять и заменять фрагменты ДНК в геноме животных. Используя методику, они успешно вставили в геном клеток слоновьей кожи те гены мамонта, которые предположительно отвечают за его типичные признаки — маленькие уши, толстый слой подкожного жира, длинную шерсть, бурый цвет. И «фокус» удался — клетки пережили трансформацию! Руководитель исследований Джордж Чёрч заявил, что мохнатые гиганты с хоботами могут вернуться на Землю уже через 7-10 лет.

Возникает вопрос: если мамонт вернётся в природу, где он будет жить? На северо-востоке Якутии его уже ждут. С конца 1980-х там реализуют уникальный научный проект «Плейстоценовый парк». Цель — восстановить «мамонтовую степь», которая когда-то кормила многомиллионные стада травоядных. Да-да, на месте безжизненной тундры 10 тыс. лет назад простирались сочные луга, похожие на африканские саванны, где обитали шерстистые носороги, бизоны, овцебыки, те же мамонты. Они питались травой и возвращали в почву (в виде навоза) необходимую растениям органику. А когда человек истребил зверьё, исчезла и степь, уступив место болотистой тундре.

Сейчас учёные заселили территорию огромного парка якутскими лошадьми, северными оленями, лосями, зубрами... Не хватает хозяина этих земель — мамонта. Причём специалисты рассчитали: воссоздание «мамонтовых степей» на нашем Севере приостановит выделение метана из болот и озёр, а значит, притормозит процесс глобального потепления, угрожающий всей планете!

«Человек виноват перед мамонтом. А ошибки надо исправлять, — говорит мне на прощание Семён Григорьев. — Поверьте, когда-нибудь мы обязательно его вернём».

Еще относительно недавно, 2 млн - 10 тыс. лет назад, на Земле жили совсем другие животные. По просторам Евразии бродили саблезубые тигры, шерстистые носороги, пещерные медведи, первобытные бизоны, мамонты. Но все они безвозвратно вымерли, сегодня их можно увидеть только на картинке или в музее.

Многим из нас хотелось бы посмотреть вживую на животное из прошлого, например на мамонта – мохнатого гиганта ледникового периода, окончательно исчезнувшего с лица Земли около 10 тыс. лет назад. Ученые уже давно заявляют о намерении воскресить это вымершее животное. Далеко ли они продвинулись в своей работе и как скоро мы увидим новорожденного мамонтенка? Зачем нужны мамонты сегодня?

Генная инженерия на службе «воскрешателей»

Современной науке известны несколько способов воскрешения шерстистого великана.

Способ первый – мамонта можно клонировать. Для этого необходимо найти в вечной мерзлоте останки животного, извлечь из клеток сохранившиеся ядра, «вытащить» из них ДНК, подселить в яйцеклетку животного родственного вида, получить эмбрион и поместить его в матку. Дальше – дело за суррогатной матерью.

По этому пути идут ученые из России и Южной Кореи. Специалисты Северо-Восточного федерального университета ищут сохранившиеся останки мамонтов, пытаются выделить ДНК из тканей животного. Представители корейского фонда биотехнологических исследований Сооам Биотех (Sooam Biotech) занимаются расшифровкой ДНК и делятся с российскими учеными передовым опытом клонирования.

В рамках этого проекта в 2015 году в Якутии открылся международный центр «Молекулярная палеонтология», сотрудники которого изучают клетки и ДНК мамонта и других древних животных. За последние несколько лет ученые не сообщали о серьезном продвижении в своей работе. Вероятно, это связано с тем, что шансы найти клетку мамонта с уцелевшим ядром крайне малы.

Способ второй. Чтобы на свет появился мамонтенок, необходимо создать искусственную ДНК. Это стало возможно благодаря замене фрагментов генома родственного животного, осуществляемой с помощью появившейся в 2012 году технологии «перезаписи» генома CRISPR/CAS. Последняя позволяет проводить различные манипуляции с генами – точечным образом менять и удалять произвольные гены в ДНК млекопитающих.

По этому пути пошла исследовательская группа из Гарвардского университета (США) во главе с профессором Джорджем Чёрчем. Ученые решили вставить гены мамонта в ДНК ближайшего родственного животного – индийского слона. Для этого нужно выделить ДНК из тканей мамонта, определить, какие гены отвечают за важные признаки вида, а затем «вырезать» их и поместить в ДНК соматической клетки слона. Далее из этой клетки нужно получить эмбрион и выносить его опять же с помощью суррогатной матери или искусственной матки.

В 2015 году ученым из Гарварда удалось выделить 14 генов мамонта и вставить их в ДНК клетки кожи слона, где они функционировали как нормальные составные части ДНК. Использовались гены, отвечающие за типичные признаки мамонта, помогающие животному переносить сильный холод, – длинную шерсть, толстый слой подкожного жира, маленькие уши и гемоглобин. Затем ученые смогли размножить клетки с этими «мозаичными» ДНК.

Теперь ученым нужно превратить полученные клетки в ткани и убедиться, что изменения в генах привели к нужному результату. Затем из тканей будут сформированы органы животного и создан искусственный зародыш. Последний планируется подсадить в матку суррогатной матери-слона или в искусственную матку. Профессор Чёрчь отдает предпочтение последнему варианту, так как в таком случае не придется подвергать риску женскую особь исчезающего вида. О последних результатах своей работы Чёрчь и его научная группа планируют рассказать общественности летом 2017 года.

Некоторые ученые считают, что можно воссоздать полный геном мамонта. Эксперт по древним ДНК Бэт Шапиро из Калифорнийского университета (США) утверждает, что воскресить мамонта вполне реально. Используемые учеными останки мамонтов хорошо сохранились, пролежав в замороженном состоянии более 30 тыс. лет.

Полумамонт-полуслон

Если ученым из Гарварда удастся осуществить задуманное, то говорить о настоящем воскрешении мамонта, к сожалению, не придется. То, что может родиться в результате кропотливой работы американских генетиков – гибрид мамонта и слона, то есть, по сути, мамонтоподобный слон, который сможет жить в условиях арктического климата.

Для «воскрешения» мамонта был выбран именно азиатский слон – ближайшие родственники мамонтов. Они берут свое происхождение от общего предка, жившего на Земле 2,5–5 млн лет назад. Кроме того, азиатский слон – вид, находящийся на грани вымирания.

В случае успеха профессор Чёрчь планирует «воскресить» много особей женского и мужского пола и содержать их на открытой парковой территории с прилегающими служебными помещениями. В них будут проводиться необходимые ветеринарные процедуры и осуществляться дальнейшие исследования.

Если молодняк выживет, ученый хотел бы поместить его туда, где пока почти нет людей. Таким образом ему удастся расширить ареал обитания хоботных животных и помочь сохранить вид от вымирания. Профессор Чёрчь мечтает заселить слономамонтами север Канады и Сибирь. Он полагает, что «воскрешение» крупных животных поможет стабилизировать экосистему тундры, которой угрожает таяние вечной мерзлоты, и сохранить исчезающие запасы углерода.

Дело в том, что в почве Сибири аккумулирован самый большой запас парниковых газов на Земле. Объем углекислого газа и метана, который освободится, если тундры начнут таять, превышает объем углерода, содержащегося в атмосфере и во всем лесном массиве нашей планеты. Но при чем здесь мамонты?

Группа российского эколога Сергея Зимова проводила в Сибири эксперименты, направленные на имитацию поведения мамонтов. Когда мамонты передвигаются по заснеженной поверхности, они пробивают снег и впускают в него холодный воздух. Ученые использовали танки, чтобы валить деревья, как в прошлом это делали мамонты и сегодня делают слоны. Зимой падающие деревья взбивают снег, тем самым увеличивая его изоляционные характеристики и стабилизируя почвенную температуру, а летом увеличивают коэффициент солнечного отражения. В ходе экспериментов было обнаружено, что температура почвы в секторе проведения эксперимента была ниже на 20 градусов по шкале Цельсия, чем температура почвы соседних, не затронутых экспериментом, территорий.

Обратная сторона «воскрешения»

Биологический материал, используемый группой Чёрча, взят из останков мамонтов, найденных на острове Врангеля – последнем пристанище исчезнувших животных. Существует теория, согласно которой не последнюю роль в вымирании популяции мамонтов, населявших этот остров, сыграли болезни, спровоцированные близкородственным скрещиванием.

Некоторые ученые считают, что проект Чёрча обречен на неудачу, так как, если ему и его коллегам все-таки удастся создать слоноподобного мамонта, то он будет подвержен болезням, от которых страдали его предки. Сам профессор Чёрчь не разделяет скепсиса оппонентов и утверждает, что его группа использует исправленные, здоровые аллели генов мамонта и постоянно проверяет полученные результаты.

Профессор Мэтью Кобб из Манчестерского университета (Великобритания) высказывает опасения, что если ученым удастся вырастить эмбриона в искусственной матке, то появившееся на свет животное будет лишено предродового взаимодействия с матерью и это негативно скажется на его психике. К тому же неясно, примут ли слоны новорожденного за «своего»: мамонты и слоны – животные социальные, для них важно активное взаимодействие с другими особями своего вида.

Добавим, что сама идея восстановления видов, давно исчезнувших с лица Земли, находит немало противников. Например, профессор Хью Поссингем из университета Квинсленд (Австралия) считает, что «воскрешение» утраченных видов может привести к дальнейшей потере биоразнообразия, так как стоимость реанимации мертвых видов сильно превышает расходы на сохранение существующих видов.

Корреспондент издания LiveScience Стефани Папас отмечает, что если бы правительство Новой Зеландии финансировало «воскрешение» 13 исчезнувших видов животных и их содержание, то тогда пришлось бы отказаться от идеи финансирования программ по сохранению 33 видов, находящихся сейчас под угрозой исчезновения.

Тем не менее в случае успеха проекта американцев по «воскрешению» мамонта новорожденный мамонтослоненок, вне всякого сомнения, ознаменует собой новый этап в развитии науки. Будем надеяться, что если животное действительно появится на свет, то оно не просто удовлетворит наше праздное любопытство, но и сможет принести реальную пользу человечеству в борьбе с глобальным потеплением и за сохранение биоразнообразия.