Ігри в бога? Як вчені «воскрешають» вимерлих тварин
Хоча зразок був у досить хорошому стані, ДНК збереглася не повністю. З часом вплив УФ-променів і бактерій розщеплює ДНК на коротші фрагменти. Чим старший зразок, тим менші залишаються фрагменти, поки врешті-решт вони не стануть непридатними (саме через це немає шансів «воскресити» динозавра).
Це ставить вчених перед, здавалося б, нездійсненним завданням — визначити, як різні шматочки ДНК поєднуються разом — завдання, яке можна порівняти зі складанням величезного пазла без картинки, як він має виглядати.
На щастя, ученим змогла допомогти маленька сумчаста тварина завбільшки з мишу на ім’я дунарт.
«Ми знайшли найближчого живого родича тилацина, яким виявився дунарт», — каже Паск.
Дунарти та тилацини мають 95% спільної ДНК, яка, як вважають, є висококонсервативною — тобто вона не сильно змінилася з часом.
«Ми секвенували геном дунарта й порівняли цей генетичний код із нашими вимерлими видами, а потім наклали їх один на одного і виявили усі відмінності», — каже Паск.
Однак самого по собі знання ДНК тварини недостатньо, щоб повернути її з мертвих. Наступний етап головоломки — змінити гени дунарта таким чином, щоб вони відповідали генам тилацина. Це можна зробити за допомогою методу редагування геному Crispr-Cas9, який отримав Нобелівську премію.
«Ми беремо живі клітини дунарта і починаємо редагувати всі ці зміни, тож ми фактично перетворюємо цю клітину дунарта на живу клітину тилацина з тилациновими хромосомами у ній», — каже Паск.
Раніше редагування генів не було настільки розвиненим, щоб можна було змінити всі різні послідовності у ДНК тилацина за один прийом. Оскільки для цього необхідні мільйони редагувань, учені припускали, що дослідникам доведеться визначити пріоритети для найважливіших послідовностей ДНК, що в результаті дасть геном тварини, не повністю ідентичної вимерлій. Однак тепер Паск вважає, що в цьому більше не буде потреби.
«Усі ці технології існують, але ніхто раніше не робив цього в такому масштабі, тому що технологія редагування ДНК була недостатньо хорошою чи недостатньо швидкою. Але вона пройшла дуже довгий шлях, і тепер ми маємо цю технологію, і ми зробили значні інвестиції, щоб зрештою це спрацювало», — каже він.
Коли дослідники отримають клітину тилацина, їм потрібно буде перетворити її на ембріон, що розвивається, а потім імплантувати його в утробу живого близького родича. Якщо вам здається, що це просто зробити — ви помиляєтеся.
«У нас багато роботи», — каже Паск.
«Ми вже створили стовбурові клітини сумчастих тварин, на що у нас пішло близько п’яти років. Зараз ми поміщаємо ці стовбурові клітини в ембріони, щоб побачити, чи зможемо ми їх розвинути у цілу живу тварину», — пояснює вчений.
Таким чином можна повернути не тільки тилацина. Збережені фрагменти ДНК шерстистого мамонта, знайдені в арктичній тундрі, дають надію, що цей великий ссавець також може постати з мертвих. Більшість шерстистих мамонтів вимерли приблизно 10 000 років тому.
Вчені з Colossal Laboratories і Bioscience, співзасновниками яких є дослідники з Гарвардського університету, використовують Crispr, щоб вставити фрагменти ДНК мамонта в геном азійського слона, його найближчого живого родича. Отриманий гібрид, відомий як «мамофант», буде адаптований до холодної сибірської тундри та може допомогти заповнити екологічну порожнечу, що виникла після зникнення мамонтів.
Однак ця технологія має обмеження та перешкоди, які ще потрібно подолати.
«Багато властивостей, які ми маємо як живі тварини, вимагають кількох різних копій генів, але, дивлячись на реконструйований геном, нелегко визначити, скільки саме їх потрібно», — говорить Майкл Арчер, палеонтолог з Університету Нового Південного Уельсу в австралійському Сіднеї.
За його словами, вчені можуть сподіватися, що однієї копії буде достатньо, щоб увімкнути певну функцію, але переконатися у цьому можна лише на практиці.
Однак реконструкція геному — не єдиний метод, який можуть використати вчені, щоб «воскресити» вимерлих тварин.
Тур, різновид доісторичної корови, з’являвся на стародавніх наскельних малюнках по всьому світу. Колись ці тварини завбільшки зі слона блукали рівнинами Європи. Вони вимерли у 1600-х роках. Попри це гени тура все ще можна знайти в різних породах великої рогатої худоби по всьому континенту, зокрема в Іспанії, Португалії, Італії та на Балканах. Зараз генетики займаються «зворотним розведенням» цих видів, щоб отримати найближче до тура потомство.
Ще одна ідея полягає в тому, щоб фактично клонувати мертву тварину — взяти ядро з неушкодженої клітини й перенести його до яйцеклітини близького живого родича в надії, що утвориться ембріон.
Проблема полягає в тому, що для цього потрібна ціла клітина, а клітини швидко руйнуються після смерті. Таку тварину, як тилацин, який вимер майже сто років тому, просто неможливо було б повернути до життя таким чином.
Але це може спрацювати для нещодавно вимерлих видів.
У 2003 році дослідники успішно клонували піренейського козла — ці тварини вимерли після того, як останню живу особину цього виду вбило дерево, що впало на неї. На жаль, новонароджена тварина померла від вади легенів незабаром після народження.
Зараз Арчер використовує один із різновидів технології клонування, щоб «воскресити» південну шлунко-виводкову жабу. Цей вид, що походить із Квінсленда, вимер у 1983 році. Істота мала дивний метод розмноження: ковтала запліднені яйця та «виношувала» їх у шлунку.
У 2013 році він завершив перший крок — переніс ядро із замороженої клітини жаби в порожню яйцеклітину близькоспорідненої амфібії. Неймовірним чином клітини почали ділитися, і утворився ембріон.
«Ми робили це багато сотень разів, але це не працювало, а потім раптом одного разу спрацювало, і ми побачили під мікроскопом, як цей гібридний ембріон почав ділитися, і це було так захопливо», — каже Арчер.
Однак після такого обнадійливого початку проєкт загальмував, оскільки жоден з ембріонів не розвинувся у пуголовка чи жабу.
«Ембріони жаби розвинулися в клубок клітин, що є нормальним ембріональним розвитком, але потім він зупинився», — каже Арчер.
Те ж саме сталося, коли вчені намагалися створити ембріон із двох живих видів жаб, що стало свідченням того, що розвитку ембріона завадив якийсь із аспектів їхньої експериментальної роботи, а не проблема з ДНК вимерлої жаби.
«Ми працюємо над тим, щоб з’ясувати, яка проблема виникла у випадку з живими жабами, перш ніж ми зможемо повернутися до роботи з ДНК вимерлої тварини», — каже Арчер.
Ігри в Бога?
Навіть якщо ми зможемо повернути до життя вимерлих тварин, щодо цього постають етичні питання.
Повернення мамонтів і тилацинів може порушити наявні екосистеми. Оскільки ці тварини вимерли, інші еволюціонували та пристосувалися, щоб заповнити їхнє місце. Чи не постраждають вони в результаті?
Завдяки зміні клімату довкілля, в якому колись жили ці істоти, могло кардинально змінитися. Деякі з рослин, якими харчувалися шерстисті мамонти, також давно зникли. Чи зможуть мамонти вижити самі по собі в дикій природі? А якщо ні, то хто буде за ними доглядати? Чи не опиняться вони в зоопарку просто як якась цікавинка?
«Я не думаю, що ми повинні повертати всіх тварин. Я думаю, що цей процес має відповідати певним критеріям», — каже Паск.
«Тилацин вимер нещодавно, тому його середовище існування в Тасманії досі існує, так само як і їжа, якою він харчувався — тож їм є, куди повертатися, і вони зможуть знову процвітати в цьому середовищі».
«Ця тварина також відігравала вирішальну роль в екосистемі. Вона була вищим хижаком, тобто на вершині харчового ланцюга. Немає інших сумчастих вищих хижаків, тож коли вона вимерла, вона залишила величезну прогалину», — пояснює вчений.
Деякі дослідники стверджують, що спроби повернути давно зниклі види можуть відвернути увагу від збереження наявних тварин і навіть збільшити ризик втрати біорізноманіття, і що це може знизити мотивацію людей припинити їсти м’ясо та руйнувати середовища існування тварин.
Але технологія відродження також може бути використана для порятунку живих видів, які перебувають на межі вимирання — особливо із надзвичайно малим генофондом, як-от білий носоріг.
Серед тварин Північної Америки під загрозою зникнення зокрема перебувають чорноногі тхори. Походження кожного нині живого тхора можна простежити лише до семи особин. Дослідники зоопарку Сантьяго в Чилі нещодавно взяли заморожені клітини чорноногого тхора, який помер 30 років тому, і використали їх для створення клону на ім’я Елізабет Енн. ДНК Елізабет зовсім інша, тож вона може привнести в популяцію бажаний приріст генетичної різноманітності.
«Технологія відродження — це не лише повернення тилацина, а й запобігання вимиранню інших тварин», — каже Паск.
«В Австралії дуже багато лісових пожеж, і з підвищенням глобальної температури у наступні десятиліття ми спостерігатимемо більше несприятливих погодних явищ. Тому в Австралії збирають тканини сумчастих тварин у районах найбільшого ризику й заморожують їх. Це означає, що якщо виникне пожежа, щойно рослинність знову виросте, цю на територію можна буде знову заселити цей вид», — пояснює учений..
Арчер погоджується, що етичні переваги переважають недоліки.
«Я вважаю, що неетично було б цього не робити. Я вважаю, що етичне питання тут полягає в тому, що люди в першу чергу зумовлюють вимирання цих тварин. Йдеться не про те, щоб гратися в Бога, а про те, щоб бути розумною людиною, здатною виправити свої помилки», — вважає він.
