Від фантастики до біотехнології. Чи відвідаємо ми «Парк Юрського періоду» в реальному житті

У 1993 році на екрани кінотеатрів вийшов блокбастер, після якого ціле покоління дітей захотіло стати палеонтологами. А сам фільм розрісся у франшизу, яка налічує вже п’ять повнометражних стрічок. Це «Парк Юрського періоду» Стівена Спілберга. У кіно вченим вдалося «оживити» динозаврів за допомогою клонування. Вони знайшли кров цих тварин у тілі комара, який скам’янів у бурштині. А в цій крові був ключ до самого клонування — неушкоджена ДНК.

За 28 років наука зробила неймовірний ривок: термін «клонування» з наукової фантастики перейшов у цілком реальну сферу біотехнологій. То чи відкриє коли-небудь свої ворота реальний «Парк Юрського періоду»?

Як сучасна наука повертає зниклих тварин

Англійським терміном de-extinction називають процес відтворення вимерлих видів, або ж видів, які генетично близькі до вимерлих. Існує три основних підходи до цього процесу. Перший із них — це, звичайно ж, клонування, яке ще називають соматичним ядерним перенесенням. Пояснімо, що це. Соматична клітина — це будь-яка клітина організму, окрім статевої. У її ядрі міститься диплоїдний, або ж повний набір хромосом, де всі характерні для виду хромосоми представлені попарно.

Отже, для клонування необхідно взяти ядро з клітини нещодавно вимерлого виду тварин і незапліднену яйцеклітину від найближчого живого родича тварини й імплантувати яйцеклітину в організм сурогатного господаря. У 2007 році дослідники провели цей процес, і звичайна коза народила вимерлий вид Pyrenean ibex (піренейську козу). А втім, козеня прожило тільки 7 хвилин — через генетичні проблеми з легенями. Клонування дає ідентичні генетичні копії вимерлих видів, але проблема в тому, що таку технологію можна використати на тваринах, які вимерли недавно й мають добре збережені клітини з неушкодженими ядрами.

Інший підхід до «воскресіння» виду — це так звана зворотна селекція. Цей процес передбачає пошук живих видів, які мають риси, подібні до вимерлих. Тоді вчені селективно розводять тварин, щоб зробити версію, яка найбільше нагадуватиме вимерлий вид. Наприклад, якщо в такий спосіб намагатися відтворити мамонта, то вчені можуть спробувати парувати індійських слонів із більшою кількістю волосся на тілі, ніж зазвичай.

Останній, найсучасніший підхід — це генна інженерія. Науковці працюють із геномом вимерлої тварини (знову ж таки, потрібна максимально неушкоджена ДНК) та геномом її найближчого живого родича. Потім використовуються інструменти для редагування генів, як-от «генетичні ножиці» CRISPR, що дозволяють вирізати невеликі ділянки ДНК та замінити їх. Так можливо змінити відповідні гени вимерлої тварини на гени живих видів та імплантувати гібридний геном у сурогат (або виростити його у штучній утробі). Цей підхід не дає генетично ідентичних копій вимерлих тварин, а радше створює сучасну версію тварини — з виглядом і поведінкою, що нагадують її вимерлих родичів.

Врятувати екосистему

Постає питання: навіщо повертати вимерлі види? Спойлер! Не для того, щоб створити зоопарк із мамонтами, шаблезубими тиграми й динозаврами. Ідеться передусім про екологію.

Кожна тварина в екосистемі має певну функцію: кажани їдять комах, риба очищає водорості від коралів, травоїдні розносять багатий на поживні речовини гній по місцях проживання. Деякі функції розподіляються між багатьма видами, а інші є майже унікальними, тобто виконуються лише одним чи двома видами.

Дослідники, які працюють над «оживленням» мамонтів, кажуть, що повернення гігантів може допомогти перетворити арктичну тундру знову на луки, що існували в останній льодовиковий період. Мамонти й інші великі рослиноїдні тварини, які топталися по древніх арктичних екосистемах, допомагали підтримувати пасовища, розповсюджуючи насіння трав у гної.

Коли ці тварини зникли, екосистема змінилась і перейшла в сучасну тундру, яка починає танути й виділяти вуглекислий газ в атмосферу. Відроджений мамонт може допомогти уповільнити кліматичні зміни, коли ландшафт знову стане луками.

Хто вже на шляху до життя

Наразі є два найбільші проєкти з відтворення вимерлих видів: це повернення кошлатого мамонта і мандрівного голуба. Ці голуби мешкали в лісах Північної Америки й вимерли на початку XX століття через необмежене полювання на них і вирубку лісів.

Однак процес de-extinction досі не досліджений, тому виникає питання: що насправді вважатиметься поверненням виду? Якщо науковці за допомогою зворотної селекції індійського слона «зробили» йому невеликі вуха, зайве хутро й додали жирової маси тіла, використавши деякі фрагменти з ДНК мамонта, то цей вид буде все ще індійським слоном — чи вже мамонтом?

З голубами схожі проблеми. Учені хочуть відтворити мандрівного голуба за допомогою виду голуба смугастохвостого, адже їхні ДНК збігаються на 97%. Навіть якщо відтворити відсутні 3%, це тільки половина роботи. Потрібно також змусити гібридну клітину рости в сурогаті, сподіваючись, що всі гени гармонійно працюватимуть разом. Ба більше, нова тварина не лише повинна мати такий самий вигляд, як і вимерлий вид, а й діяти так само, аби виконувати ті ж функції в екосистемі. Водночас роститиме й виховуватиме її сучасний родич.

Вічне питання етики

Потенціал таких технологій може викликати занепокоєння, оскільки вони змінюють хід природної історії. Повернення видів дає можливість людям виправити шкоду, заподіяну іншим видам у минулому, а також розширити видове різноманіття.

Але багато вимерлих видів стали такими внаслідок утрати середовища існування, а інші жили в довкіллі, яке відтоді значно змінилося. Занепокоєння також породжує невідомість стосовно долі «воскреслих» тварин — від здоров'я клонованих особин до того, чи зможуть вони пристосуватися до сучасних умов довкілля й виростити життєздатне потомство.

До того ж, якщо людство збагне, що може легко повернути будь-який вид, чи не ставитимуться тоді недбаліше до сучасних тварин, які вже близькі до вимирання?

А що з динозаврами?

Динозаврів неможливо повернути завдяки зворотній селекції, оскільки їхні найближчі родичі — птахи — суттєво змінилися за мільйони років еволюції. Для того, аби була можливість «оживити» древніх тварин за допомогою клонування чи генної інженерії, потрібна максимально неушкоджена ДНК.

Наразі вчені ще не змогли знайти жодного фрагмента ДНК динозаврів. ДНК організму починає руйнуватися вже в той момент, коли він гине. Ферменти з ґрунтових мікробів та клітин тіла й ультрафіолетове випромінювання розкладають ДНК, а кисень і вода хімічно її змінюють.

Досі невідомо, скільки може «прожити» ДНК. Науковці припускають, що вона може зберігатися мільйон років, після чого вже зазнає непоправної шкоди. Динозаври вимерли 65 мільйонів років тому. І такий фокус, як у «Парку Юрського періоду», не спрацює в реальному житті, де ДНК знайшли неушкодженою в бурштині. Дослідження 2013 року, у якому вчені намагалися виділити ДНК з бджіл у копалі, засвідчило: бурштин і копал не зберігають ДНК.

Навіть якщо науковці знайдуть ДНК динозаврів і зможуть відтворити види, то чи зможуть ці тварини вижити? Динозаври жили в зовсім іншому середовищі — вміст вуглекислого газу й кисню в атмосфері відрізнявся від нинішнього, температура була іншою. Понад те, існує ризик, що травні ферменти динозаврів не спрацювали б для сучасних тварин і рослин, адже їм можуть бути потрібні мезозойські мікроби для перетравлення й поглинання поживних речовин. Вони б залишилися без їжі.

Отже, «Парк Юрського періоду» в найближчому майбутньому так і залишиться кінофраншизою, проте людство може очікувати на повернення видів, що вимерли не так давно.

Авторка: Олександра Калініченко