От фантастики до биотехнологии. Посетим ли мы «Парк Юрского периода» в реальной жизни

В 1993 году на экраны кинотеатров вышел блокбастер, после которого целое поколение детей захотело стать палеонтологами. А сам фильм разросся во франшизу, которая насчитывает уже пять полнометражных лент. Это «Парк Юрского периода» Стивена Спилберга. В кино ученым удалось «оживить» динозавров с помощью клонирования. Они нашли кровь этих животных в теле комара, окаменевшего в янтаре. А в этой крови был ключ к клонированию — неповрежденная ДНК.

За 28 лет наука сделала невероятный рывок: термин «клонирование» из научной фантастики перешел в совершенно реальную сферу биотехнологий. Так откроет ли когда-нибудь свои врата реальный «Парк Юрского периода»?

Как современная наука «воскрешает» вымерших животных

Английским термином de-extinction называют процесс воспроизведения вымерших видов, или видов, генетически близких к вымершим. Есть три основных подхода к этому процессу. Первый из них — это, конечно же, клонирование, которое еще называют соматическим ядерным переносом. Объясним, что это. Соматическая клетка — это любая клетка организма, кроме половой. В ее ядре содержится диплоидный, или же полный набор хромосом, где все характерные для вида гены представлены в двух копиях.

Итак, для клонирования необходимо взять ядро из клетки недавно вымершего вида животных и неоплодотворенную яйцеклетку от ближайшего живого родственника этого животного и имплантировать яйцеклетку в организм суррогатного хозяина. В 2007 году исследователи сделали это, и обычная коза родила козленка, принадлежавшего к вымершему виду Pyrenean ibex (пиренейская коза). Впрочем, прожил он только 7 минут — из-за генетических проблем с легкими. Клонирование дает генетически идентичные копии вымерших видов, но проблема в том, что эту технологию можно использовать в случае видов, которые вымерли недавно и имеют хорошо сохранившиеся клетки с неповрежденными ядрами.

Другой подход к «воскрешению» видов — это так называемая обратная селекция. Этот процесс предполагает поиск живых видов, у которых есть черты, подобные их вымершим родственникам. Тогда ученые селективно разводят животных, чтобы вывести особи, которые будут напоминать вымерший вид. Например, если таким образом пытаться воссоздать мамонта, то ученые могут попытаться спаривать индийских слонов с большим количеством волос на теле, чем обычно.

Последний, самый современный подход — это генная инженерия. Ученые работают с геномом вымершего животного (опять же, нужна максимально неповрежденная ДНК) и геномом его ближайшего живого родственника. Затем используются инструменты для редактирования генов, такие как «генетические ножницы» CRISPR, позволяющие вырезать небольшие участки ДНК и заменять их. Так можно изменить гены ныне живущего вида на соответствующие гены вымершего животного и имплантировать гибридный геном суррогатному хозяину (или вырастить его в искусственной утробе). Этот подход не дает генетически идентичных копий вымерших животных, а скорее создает современную версию животного, которое видом и поведением напоминают вымершее.

Спасти экосистему

Возникает вопрос: зачем воскрешать вымершие виды? Спойлер! Не для того, чтобы создать зоопарк с мамонтами, саблезубыми тиграми и динозаврами. Речь идет прежде всего об экологии.

Каждое животное в экосистеме имеет определенную функцию: летучие мыши едят насекомых, рыбы очищают водоросли от кораллов, травоядные разносят богатый питательными веществами навоз по местам проживания. Некоторые функции распределяются между многими видами, а другие являются почти уникальными, то есть выполняются только одним или двумя видами.

Исследователи, работающие над «оживлением» мамонтов, говорят, что возвращение гигантов может помочь превратить арктическую тундру снова в луга, существовавшие там до последнего ледникового периода. Мамонты и другие крупные растительноядные животные, которые топтались по древним арктическим экосистемам, помогали поддерживать пастбища, распространяя семена трав в навозе.

Когда эти животные исчезли, экосистема изменилась и превратилась в современную тундру, которая начинает таять и выделять углекислый газ в атмосферу. Возрожденный мамонт может помочь замедлить климатические изменения, когда ландшафт снова станет лугами.

Кто уже на пути к возрождению?

Сейчас есть два крупнейших проекта по возрождению вымерших видов — это возвращение лохматого мамонта и странствующего голубя. Эти голуби жили в лесах Северной Америки и вымерли в начале XX века из-за неограниченной охоты на них и вырубки лесов.

Однако процесс de-extinction до сих пор не исследован, поэтому возникает вопрос: что в действительности будет считаться возвращением вида? Если ученые с помощью обратной селекции индийского слона «сделают» ему небольшие уши, лишний мех и добавят жировой массы тела, используя некоторые фрагменты из ДНК мамонта, то будет ли этот вид все еще индийским слоном — или уже мамонтом?

С голубями похожие проблемы. Ученые хотят воссоздать странствующего голубя с помощью полосатохвостого голубя, поскольку их ДНК совпадают на 97%. Но даже если воспроизвести отсутствующие 3%, это будет только половиной работы. Нужно также заставить гибридную клетку расти в суррогате, надеясь, что все гены будут гармонично работать вместе. Более того, новое животное не только должно выглядеть так же, как и вымерший вид, но и действовать так же, чтобы выполнять те же функции в экосистеме. Но ведь растить и воспитывать его будет современный родственник.

Вечный вопрос этики

Потенциал таких технологий может вызывать беспокойство, поскольку они изменяют ход естественной истории. Возвращение видов дает возможность людям исправить вред, причиненный в прошлом, а также расширить видовое разнообразие.

Но многие виды вымерли в результате потери среды обитания, а другие жили в окружающей среде, которая с тех пор значительно изменилась. Беспокойство также порождает неизвестность судьбы «воскресших» животных — от здоровья клонированных особей до того, смогут ли они приспособиться к современным условиям окружающей среды и дать жизнеспособное потомство.

К тому же, если человечество поймет, что может легко вернуть любой вид, не будет ли оно относиться небрежно к современным животным, которые уже близки к вымиранию?

А что с динозаврами?

Динозавров невозможно вернуть с помощью обратной селекции, поскольку их ближайшие родственники — птицы — существенно изменились за миллионы лет эволюции. Для того чтобы была возможность «оживить» древних животных с помощью клонирования или генной инженерии, нужна максимально неповрежденная ДНК.

Ученые не смогли пока найти ни одного фрагмента ДНК динозавров. ДНК организма начинает разрушаться уже в тот момент, когда он погибает. Ферменты грунтовых микробов и клеток тела, а также ультрафиолетовое излучение разрушают ДНК, а кислород и вода меняют ее химически.

До сих пор неизвестно, сколько может «прожить» ДНК. Ученые предполагают, что она может сохраняться миллион лет, после чего нанесенный ущерб уже будет непоправимым. Динозавры вымерли 65 миллионов лет назад. И такой фокус, как в «Парке Юрского периода», не сработает в реальной жизни, где ДНК нашли невредимой в янтаре. Исследование 2013 года, в котором ученые пытались выделить ДНК из пчел в копале, показало: янтарь и копал не сохраняют ДНК.

Даже если ученые найдут ДНК динозавров и смогут воспроизвести их виды, то смогут ли эти животные выжить? Динозавры жили в совершенно другой среде — содержание углекислого газа и кислорода в атмосфере отличалось от нынешнего, температура была другой. Более того, есть риск, что пищеварительные ферменты динозавров не сработали бы для современных животных и растений, ведь им могут потребоваться мезозойские микробы для переваривания и поглощения питательных веществ. Они бы остались без еды.

Итак, «Парк Юрского периода» в ближайшем будущем так и останется кинофраншизой, но человечество может ожидать возвращения видов, вымерших недавно.

Автор: Александра Калиниченко