После появления знаменитой овечки Долли в далеком 1996 году ученые сумели создать копии множества других существ. Ушлые американцы умудрились поставить процесс на коммерческие рельсы и неплохо зарабатывают, воскрешая любимцев толстосумов. Пришло время и для задач посерьезнее – ученые подумывают возродить более древние существа.
Очередной научный прорыв планирует совершить японский исследователь Акира Иритани из Киотского университета. Ученый, прославившийся после успешного опыта «скрещивания» свиньи и шпината (он сумел привить ген растения животному и создал «диетических» хрюшек), мечтал возродить мамонта очень давно.
Еще в 1996 году Иритани приступил к поискам замороженной спермы животного. Ученый рассуждал – если удастся обнаружить сохранившийся образец, дело останется за малым – оплодотворить яйцеклетку слонихи. Полученное потомство скрестить между собой, а потом еще раз и еще раз. Пока лет через пятьдесят на свет не появится животное, очень похожее на древнего мамонта. Однако тогда надежды японского исследователя не оправдались – подходящего образца не нашлось. И неудивительно – последние мамонты вымерли около трех тысячелетий назад. И только развитие современной науки позволило всерьез задуматься об успехе подобного эксперимента.
Основой для оптимистических прогнозов стали сразу несколько научных открытий. Во-первых, испанские ученые смогли клонировать Пиренейского козла. В ход пошли образцы тканей, взятых у последнего представителя вымершего вида – козы Селии. Ее ДНК перенесли в клетку обычной домашней козы, и на свет появился потомок Селии. Вымерший в 2000-м году вид удалось возродить. И хотя вскоре детеныш умер из-за дефекта легких, успех итальянских ученых подтвердил возможность межвидового клонирования. По сути, подобный эксперимент можно считать первым шагом на пути к возрождению древних животных.
К тому же исследования другого японского ученого, Терухико Вакаяма, показали – из замороженных много лет назад клеток можно вырастить здоровых животных. В 2008-м году на свет появились два клонированных мышонка. Главная особенность эксперимента – «прародителем» малышей была особь, замороженная шестнадцать лет назад. Созданная в ходе опытов доктором Терухико методика поиска тканей, не поврежденных холодом, позволила Акире Иритани заняться воскрешением древнего вида. «Теперь технические проблемы решены, и нам необходим только годный образец мягкой ткани от замерзшего мамонта», – сказал он.
Ноев Ковчег
Пока одни ученые раздумывали над воскрешением древних монстров, другие были озадачены спасением от вымирания наших современников. Сегодня, когда по данным ООН уничтожение грозит нескольким тысячам представителей флоры и фауны, вопрос о сохранности исчезающих видов стоит особенно остро.
Исследования генетиков дают возможность сохранить если не сами виды, то хотя бы их ДНК. Ожидая, что технология клонирования со временем станет более совершенной, ученые планируют в дальнейшем просто воскресить исчезнувших обитателей планеты.
По всему миру уже создано несколько лабораторий, в которых при сверхнизких температурах хранятся образцы тканей животных и растений, занесенных в Красную книгу. Один из крупнейших проектов такого рода осуществляют специалисты Американского музея естественной истории в Нью-Йорке.
В поисках клетки
Каждый год археологические музеи пополняются все новыми и новыми экспонатами, а ученые регулярно сообщают о расшифровке ДНК очередного вымершего вида. Увы, для воскрешения древних животных подобный материал не подходит.
ДНК после смерти постепенно разрушается. Время ее распада зависит от температуры, агрессивности среды и других факторов. При определенных условиях – холод, кислотные источники, безводные места или очень соленые водоемы – геном сохраняется на порядок дольше. А значит, у современных ученых есть возможность изучить вымерший вид.
По сути, российский север представляет собой огромное кладбище мамонтов. Вечная мерзлота сыграла роль огромной морозильной установки, сохранившей до наших дней многочисленные останки древнего вида нетронутыми. На Восточную Сибирь приходится более 80% всех находок, связанных с этими существами. И неудивительно – на месте сибирских болот и якутской тундры 8–10 тыс. лет назад процветала плейстоценовая мегафауна. В степях и лесостепях жили мамонты, шерстистые носороги, гигантские олени, несколько видов волков, пещерные львы (очень крупный подвид современного льва), гигантские гепарды и многие другие удивительные животные.
Тоже древность
Если возродить исчезнувших зверей ученым пока не под силу, то с воскрешением древнего микроорганизма специалисты Пенсильванского университета справились. Больше года понадобилось исследователям для оживления бактерии, более 120 тыс. лет пролежавшей под трехкилометровым гренландским льдом. По мнению доктора Дженнифер Лавленд-Кюртзе, именно малый размер H. glaciei позволил организму выжить после глубокой заморозки.
Так что этим летом японский профессор планирует организовать экспедицию в Сибирь для поиска подходящего материала. Если не удастся обнаружить необходимых образцов самостоятельно, можно попросить содействия у российских коллег. Русским ученым еще семь лет назад удалось обнаружить хорошо сохранившиеся ткани мамонта. Руководитель программы, директор НИИ «Коллекции культур микроорганизмов» В. Е. Репин утверждает – ядро клетки цело. «Мы условно можем считать эти клетки живыми, поскольку после изъятия из тела мамонта в полевых условиях их зафиксировали в формалине для того, чтобы они сохранились», – объясняет он.
В любом случае, как только удастся найти подходящий образец, останется провести уже ставшую привычной операцию по клонированию. Ядра поместят в яйцеклетки самки индийского слона, которая станет суррогатной матерью для мамонтенка. По мнению профессора, весь эксперимент займет где-то четыре года. На предварительные работы уйдет примерно два года, а на вынашивание плода – около 600 дней.
Многие вопросы предстоит решить уже в ходе эксперимента. По признанию Иритани, ученым еще нужно разработать методику вскармливания мамонтенка. Плюс существует немалый риск прерывания беременности или выкидыша. Исследователи до сих пор не решили, будут ли они показывать животное публике, если им удастся его возродить. Есть и более серьезные проблемы – различия в некоторых генетических структурах двух видов животных не позволят создать «чистокровного мамонта».
Но, несмотря на это, ученые настроены оптимистично. «Я считаю, что мы имеем шансы на успех, и первый здоровый мамонт может появиться на свет уже через 4-5 лет», – говорит профессор Киотского университета Акира Иритани.
Само по себе клонирование очень похоже на природный процесс появления однояйцевых близнецов. Однако эта операция до сих остается одной из самых сложных в исполнении.
Для создания одного клона ученым нужно три подопытных организма. Во-первых, поставщик ДНК – тот, кого собираются клонировать. Во-вторых, животное, которому вживят в итоге эмбрион – суррогатная мать. И наконец, нужен поставщик яйцеклетки. В дальнейшем из нее удалят «родное» ядро и заменят на ДНК опытного экземпляра. При опытах с клонированием исчезнувших животных суррогатная мать и поставщик яйцеклетки могут принадлежать к одному и тому же виду.
Диаметр клетки составляет примерно 20 микрометров (одну миллионную метра). Размер ядра и того меньше. Тем не менее, операция производится вручную с помощью специальных манипуляторов и игл. Поистине ювелирная работа: малейшее неловкое движение – и нужно начинать все сначала. В итоге эффективность клонирования невысока – из ста яйцеклеток развивается 3-4 жизнеспособных эмбриона.
Дом для мамонтенка
А пока японские ученые рассуждают о возрождении древних животных, их российские коллеги уже вовсю заняты обустройством места, где новорожденному было бы удобно жить. В древности лохматые великаны обитали в приполярной зоне – но условия там сильно отличались от современных. Летом на месте пустых и однообразных пейзажей тундры простирались заросли травы, достигавшей двухметровой высоты. А изобилием зверей и птиц мамонтовые прерии больше всего напоминали африканскую саванну. И даже холодные суровые зимы не пугали многочисленные стада. Густая шерсть и запас еды (сухая и солнечная осень превращала разнотравье в огромные запасы сена) прекрасно защищали животных. В свою очередь, вытаптывая и выедая поросль, травоядные помогали растительности постоянно обновляться. На Крайнем Севере трава растет хорошо, а гниет плохо. Питательные вещества не возвращаются в почву. Когда северный край заселяли крупные животные, подобных проблем не было. Переваренные в желудках растения становились прекрасным удобрением. И весной трава зеленела вновь. Но по мере вымирания зверей буйство красок степи превратилось в столь привычную нам пустынную тундру.
Однако, как утверждает эколог Сергей Зимов, времена мамонтовых прерий можно вернуть. Уже на протяжении двадцати лет он проводит эксперимент по возрождению экосистемы той эпохи. Благо нужно для этого, как выяснилось, немного – прекратить истребление диких животных и помочь их правильному расселению.
С 1988 года Сергей и его коллеги работают над этим в якутском заповеднике. Переселенные с разных концов света овцебыки, бизоны и дикие лошади (близкие родичи древних обитателей мамонтовых прерий) постепенно осваивают холодный заброшенный край. Именно они помогут восстановить растительность, которой любили питаться мамонты.
«Сегодня уже смело можно говорить о том, что наш экологический эксперимент удался, – рассказывает Сергей Зимов. – Невооруженным глазом видно, как меняется природа. Вместо заболоченных лугов появились участки, где можно увидеть, как табун лошадей поднимает клубы пыли. Почвы стали суше, поверхность – более ровной, кустов – меньше». Так что Парк Плейстоценового периода в любой момент готов принять гостя.
Альтернативный путь – высококачественная подделка
Американский ученый Джорж Черч не особо верит в успешность клонирования и предлагает более простой вариант воссоздания древних животных. Зачем воскрешать настоящего мамонта – для показа туристам достаточно создать волосатого слона с большими бивнями. Именно так представляет себе мамонтов большинство обывателей.
А значит, пришла пора вспомнить о старушке-генетике – взять обыкновенного слона и заняться его генами. Найти участки ДНК, отвечающие за рост волос, и включить их. Также можно увеличить размеры животного, форму бивней. И в итоге получим мамонта. Ну или почти мамонта.
Кто следующий?
Воскрешение мамонта открывает для науки прекрасные перспективы. Вполне возможно, к жизни вернут саблезубых тигров и шерстистых носорогов, динозавров и даже неандертальцев. Хотя останки многих древних видов сохранялись не в таких «идеальных» природных условиях, как мамонты. А значит, восстановить эти виды путем простого пересаживания ядра в яйцеклетку суррогатной матери не получится. В ближайшем будущем ученые планируют научиться реконструировать ДНК из отдельных блоков. Рецепт воскрешения тогда несколько усложнится, но, тем не менее, задача выполнима.
Чтобы «оживить» исчезнувший вид, необходимо знать структуру генома, подобрать подходящую суррогатную мать из ныне сохранившихся видов животных и иметь в наличии несколько миллиардов строительных блоков ДНК.
С первым пунктом проблем практически нет. Уже сегодня науке известна генная структура некоторых видов, и этот список регулярно пополняется. Хотя существуют и ограничения. Даже в самых идеальных условиях «срок хранения» генетической информации составляет не более миллиона лет. А значит, шансы воскресить динозавров невелики. Стивен Шустер, молекулярный биолог из университета Пенсильвании, утверждает: «Пытаться извлекать ДНК стоит лишь у тех животных, которым не больше 100 тыс. лет».
Как только геном расшифрован, можно без проблем подобрать животное родственного вида. Хотя и здесь ученых часто поджидают сюрпризы. К примеру, определенные участки ДНК тираннозавров показывают, что ближайший их современный сородич – страус. А некоторым другим динозаврам родственны рептилии и птицы, размеры которых куда меньше, чем габариты древних предков. И как обеспечить рождение здорового потомства, пока неясно.
Но самые серьезные трудности поджидают ученых в период создания копии ДНК из кусочков. «Для воскрешения вымерших животных необходимы технологии, настолько превосходящие то, что мы имеем сейчас, что я не могу представить, как это вообще можно сделать», – отмечает сотрудник Института эволюционной антропологии Макса Планка Сванте Паабо.
Кандидаты на воскрешение
Тем не менее, ученые уверены – день, когда откроется «Парк Юрского периода», не за горами. Осталось только немного подождать. Сотрудники авторитетного научно-популярного журнала «New Scientist» настолько убеждены в успехе, что уже подготовили список вымерших животных, которые однажды смогут вернуться на Землю. Причем учли не только возможность воскрешения, но и то, насколько каждый конкретный вид интересен для людей.
Итак, вслед за мамонтами могут возродиться:
Саблезубый тигр (Smilodon fatalis)
Вымер приблизительно 10 тыс. лет назад.
Останки древних хищников с длинными клыками прекрасно сохранились в смоляных шахтах в Ла-Брее недалеко от Лос-Анджелеса. Однако смола затрудняет извлечение ДНК, поэтому куда большие надежды ученые возлагают на изучение смилодонов, сохранившихся в вечной мерзлоте. По мнению экспертов, с донором проблем не должно быть – в качестве суррогатной матери предлагается африканская львица.
Неандерталец (Homo neanderthalensis)
Вымер приблизительно 25 тыс. лет назад.
Геном древнего человека ученые уже расшифровали, хотя потребуется еще определенное время, чтобы исключить какие-либо ошибки. Казалось бы, остается лишь подобрать подходящий генетический материал, и можно за работу. Но есть проблемы. Ближайший к неандертальцу вид, а значит, и потенциальный донор – человек. Наши ДНК сходны на 99%. И возможность подобного эксперимента ставится под сомнение хотя бы с этической точки зрения.
Короткомордый медведь (Arctodus simus)
Вымер около 11 тыс. лет назад.
По сравнению с этой громадиной даже крупнейший сухопутный хищник нашего времени – белый медведь – выглядел бы карликом. Полный рост животного достигал 3,5 метров, а вес – целой тонны. Именно огромные размеры, по мнению экспертов, являются главным препятствием на пути воскрешения вида. Ближайший из ныне существующих его родственников – очковый медведь – примерно в десять раз меньше. А жаль – ведь в вечной мерзлоте сохранилось множество останков этих животных, и с получением ДНК проблем быть не должно.
Тасманский тигр (Thylacinus cynocephalus)
Вымер в 1936 году.
Род тасманских тигров прервался недавно. Последний его представитель, самец по кличке Бенджамен, умер в зоопарке Хобарта в 1936 году. Так что с сохранностью тканей и извлечением ДНК проблем быть не должно.
К тому же воскресить сумчатых животных намного легче, чем иных млекопитающих. Очень короткий период беременности предполагает, что риск отторжения плода минимален. Чести стать донором для вымерших собратьев удостоены другие сумчатые хищники – тасманские дьяволы.
Глиптодон (Doedicurus clavicaudatus)
Вымер около 11 тыс. лет назад.
Шансы возродиться у древнего броненосца, сопоставимого по размерам с автомобилем «Фольксваген-жук», невелики. Получить геном гиганта, когда-то бродившего по просторам Южной Америки, довольно сложно – теплый климат не предполагает сохранности древних останков. Так что возможность начать расшифровку ДНК зависит от того, удастся ли найти более или менее сохранившиеся экземпляры в какой-нибудь прохладной и сухой пещере.
И это не единственная проблема – самый близкий родич, способный стать суррогатной матерью, – это современный гигантский броненосец, весящий всего лишь 30 кг. Так что выносить вымершего родственника самка вряд ли сможет.
Шерстистый носорог (Coelodonta antiquitatis)
Вымер около 10 тыс. лет назад.
Вопросом воскрешения шерстистого носорога, возможно, займутся уже в ближайшее время – задача не самая сложная. Останки этих животных, как и мамонтов, в вечной мерзлоте сохранились прекрасно. А самки современных носорогов вполне могли бы стать суррогатными матерями. Проблема только одна – носороги и сами находятся на грани вымирания.
Додо (Raphus cucullatus)
Вымер приблизительно в 1690 году.
Еще в 2002 году генетики из Оксфордского университета начали изучение ДНК бескрылой птицы дронта. Результат исследования неутешительный. Даже у лучше всего сохранившегося до нашего времени чучела додо, находящегося в Музее естественной истории в Лондоне, геном уже частично разрушен. Ученым удалось расшифровать лишь крошечные фрагменты митохондриальных ДНК. Хотя эксперты утверждают – есть шанс обнаружить более сохранившийся образец. Если получить геном удастся, приемными матерями для бескрылых птенцов, скорее всего, выступят обычные голуби.
Гигантский наземный ленивец (Megatherium americanum)
Вымер около 8 тыс. лет назад.
Судя по сохранившимся останкам, огромное создание, благоденствовавшее на нашей планете во времена ледникового периода, немного похоже на хомяка. Только намного больше. Рост этого монстра достигал 6 м, а вес – 4 тонн. Его относительно недавнее исчезновение дает ученым надежду на возможность изучения генома. Вот только мамочку такой громадине будет непросто найти. Ближайший живой родич – трехпалый древесный ленивец – настолько меньше знаменитого предка, что дитя перерастет суррогатную мать еще в утробе.
Моа (Dinornis robustus)
Вымер в начале XIX века.
Останки и даже яйца самой крупной из когда-либо существовавших птиц неплохо сохранились в пещерах Новой Зеландии. Так что ученые полагают – с получением генома проблем не будет. А вот близких родичей у моа не осталось. Исходя из размеров птенца, роль потенциальной суррогатной матери отдали страусу.
Ирландский лось (Megaloceros giganteus)
Вымер примерно 7,7 тыс. лет назад.
Роскошным рогам древнего оленя могли бы позавидовать все современные представители этого семейства. Расстояние между их концами порой превышало 4 м. Останки гиганта находят сегодня в разных уголках Евразии и Северной Африки. Это позволяет предположить – генетикам без особого труда удастся получить геном подходящего качества.
Наиболее подходящей суррогатной матерью для детеныша ирландского лося считается лань. Хотя сходство ДНК невелико (эти два вида выделились более 10 млн. лет назад), это единственный из сохранившихся родственников исполина.
