Про серию фильмов по Парку Юрского периода, думаю, слышали все. Для кого-то оригинальная трилогия - это теплые воспоминания из детства, а кому-то больше нравятся новые фильмы. И есть что-то страстное и вдохновляющее в этих самых больших, жестоких и «мертвых» существах, которые когда-либо гуляли по нашей планете.
И, наверное, достаточное количество людей задавалось вопросом - а можно ли действительно клонировать или любым другим способом возродить динозавров, как это показано в фильмах? Последовательность «мистер ДНК» в оригинальном фильме - отличная визуализация, да и сама концепция извлечения ДНК из комаров, которые попили динозавровой крови и потом застыли в янтаре - кажется вполне рабочей. Однако, это просто красивая выдумка.
Совершенно случайно, мы недавно определили общую геномную структуру динозавров (используя геном ныне живущих «родственников» динозавров - птиц и черепах). Геномная структура - это способ, которым гены расположены в хромосомах у каждого вида. Хотя отдельные животные одного и того же вида будут иметь различные последовательности ДНК, общая геномная структура является видоспецифичной.
Ученые начали с разработки наиболее вероятной геномной структуры «птицечерепашьего» предка, прежде чем отслеживать любые изменения, которые произошли с того времени и по сей день. Эта родословная начинается с появления динозавров и птерозавров ~ 240 миллионов лет назад, проходит через тероподов (куда входят тираннозавры и велоцирапторы) и заканчивается птицами.
Несмотря на то, что мы не предъявляли никаких претензий к извлечению ДНК динозавров, вопрос, который хочется задать после прочтения материала выше - «это приближает нас к настоящему парку Юрского периода?» Увы, но ответом является решительной «нет», и вот почему.
Во-первых, идея об извлечении ДНК динозавров, содержащейся внутри кровососущих насекомых, сохранившихся в янтаре, просто не работает на практике. Были обнаружены доисторические москиты с кровью динозавров, но любая ДНК за это время давно деградировала. ДНК неандертальцев и мамонтов были успешно изолированы, но ДНК динозавров слишком стара. Самая старая ДНК, которая когда-либо была найдена, имеет возраст около миллиона лет. С учетом того, что динозавры жили более 66 миллионов лет назад, шансов на успех просто нет.
Во-вторых, даже если бы мы могли извлечь ДНК динозавров, она была бы измельчена на миллионы крошечных кусочков, и мы плохо знаем, как эти части должны быть организованы. Это было бы похоже на попытку собрать самый трудный пазл в мире, не представляя, как выглядит конечный объект, и имеются ли какие-либо недостающие части.
Увы, но вырастить велоцираптора в курином яйце не получится. И в страусином тоже.
В Парке Юрского периода ученые находят эти недостающие части и берут их из генома лягушки, но это не даст вам динозавра, это даст вам гибрид или «лягушкозавра». Эти фрагменты ДНК лягушки могут иметь всевозможные негативные последствия для развивающегося эмбриона. Было бы разумнее использовать птиц, а не лягушек, поскольку они более тесно связаны (но это все равно не сработает).
В-третьих, если вы думаете, что получите геном, и - бинго - сможете воссоздать целое животное, то вы опять заблуждаетесь. ДНК является отправной точкой, но развитие животного внутри яйца представляет собой сложный «танец» генов, включающихся и выключающихся в нужное время при определенных условиях.
Короче говоря, вам нужно идеальное яйцо динозавра и вся сложная химия, содержащаяся в нем. В книге ученые создают искусственные яйца, в фильмах используются страусиные яйца. Ни один из этих способов не будет работать, вы не можете «положить» куриную ДНК внутрь страусиного яйца в надежде получить цыпленка (люди пытались). То же самое можно сказать и о велоцирапторах.
И это при том, что мы не затрагиваем этические нормы, получение разрешений на эксперименты и расчет влияния на экосистему.
Поэтому мы не можем воскресить динозавра, но...
Динозавры никогда не вымирали. Напротив, они сейчас среди нас. Птицы не эволюционировали от динозавров, птицы не были тесно связаны с динозаврами. Птицы - динозавры.
Динозавры (включая птиц) являются жертвами по меньшей мере четырех массовых вымираний, после чего они возрождались в новых, все более разнообразных и странных формах. Одним из ключевых элементов нашей статьи является то, что мы теоретизируем, что их способность делать это облегчается их структурой генома. Ученые обнаружили, что у птиц и большинства нептичьих динозавров было много общих хромосом (пакетов ДНК), что позволяло им создавать множество вариаций, которые являются движителем естественного отбора.
Тем не менее, если заглядывать далеко вперед, возможно, что в будущем можно будет использовать технологию Парка Юрского периода, чтобы помочь нивелировать часть вреда, причиненного людьми. Человечество причастно к исчезновению таких известных птиц-динозавров, как додо и странствующий голубь. Восстановление их ДНК, возраст которой составляет всего несколько столетий, является гораздо более реалистичной задачей. Также, возможно, что яйца близких к ним живых видов могут подойти для того, чтобы «внедрить» в них ДНК вымерших видов, и в правильных условиях мы можем использовать их, чтобы воскресить некоторых «почти» динозавров.
6 января 2000 г. дикая снежная коза по имени Селия была раздавлена падающим деревом на утесах испанских Пиренеев - так началось ее вхождение в историю, пишет New York Post .
Селия была букардо - редким видом дикой козы - и, как это бывает, последним представителем своего вида.
Но у группы испанских ученых были другие идеи на этот счет. Десятью месяцами ранее они взяли образец ткани Селии в надежде уберечь ее вид от исчезновения.
Если бы это сработало, полагает научный журналист Хелен Пилчер в своей новой книге "Возвращение короля: Новая наука о возрождении ", то "стало бы решающим моментом в истории Земли - концом необратимого исчезновения".
Два года спустя "клетки с ДНК Селии были введены в яйцеклетки козы, лишенные собственного генетического материала. После краткого электрического удара яйцеклетки начали делиться".
Эмбрионы подсадили в матки суррогатных матерей-коз, и, хотя большинство беременностей прервалось, одна была удачной.
История свершилась 30 июля 2003 г., когда родился один из клонов Селии, знаменуя первый случай, когда вымерший вид возвращался из небытия. К сожалению, ее здоровье не выдержало. Ее легкие были "глубоко деформированы", и она умерла семь минут спустя - впервые в истории вид исчез дважды.
Многие из нас узнали понятие "возрождение" из фильма "Парк Юрского периода", который ознаменовал возросшую популярность динозавров.
Но эта идея не была диким изобретением голливудского сценариста.
Пилчер пишет, что в 1980-х Джон Ткач, основатель "подпольной группы ученых и клинических врачей в Бозмене, Монтана", называвших себя Исследовательская группа вымерших ДНК, поставил интригующий мысленный эксперимент.
"Что, если много миллионов лет назад голодный москит, который обедал на динозавре, угодил в янтарь прямо вместе со своим последним ужином в желудке? Если бы можно было получить клетку крови динозавра из этого москита и подсадить ее в яйцеклетку, из которой удалили собственную ДНК", возможно, удалось бы "вырастить динозавра".
Эта теория была неправдоподобной, но не полностью сумасшедшей. Энтомолог Джордж Пойнар из Калифорнийского университета в Беркли посвятил свою карьеру изучению насекомых, которые миллионы лет назад застряли в смоле деревьев, превратившейся в янтарь. Внешне они обычно были целыми, но их внутренности были в "удручающем хаосе", однако в 1980 г. он нашел муху, которая "бросила вызов ожиданию", - ее клетки оставались неповрежденными в течение 40 млн лет. Это было именно то, о чем теоретизировал Ткач.
Публикация открытий Пойнара взволновала научное сообщество, включая "высокого, неуклюжего человека", который посетил его лабораторию, чтобы задать вопросы о "воскрешении форм жизни из янтаря". Пойнар не вспоминал об этом, пока несколько лет спустя ему не сообщили, что в новой книге, которая скоро станет фильмом под названием "Парк Юрского периода", ему выражают благодарность. Автор книги Майкл Крайтон, который и был высоким, неуклюжим посетителем, "использовал (этот визит) как научную основу для своего романа".
Так что же происходит с попытками возродить динозавров сейчас, несколько десятилетий спустя? "Живущий в наше динозавр - не фантазия", - пишет Пилчер в своей книге. Но, хотя есть уважаемые ученые, полагающие, что это возможно, она также объясняет, что мы не должны раскатывать губу. В конце концов, найти материал для создания динозавра - задача, мягко говоря, не из легких.
"Чтобы возродить животное, вам нужен источник его ДНК, - пишет Пилчер. - Но все, что мы имеем для динозавров, - это их окаменевшие останки".
Большую часть информации о динозаврах мы получаем из окаменелостей, а "одна из догм палеонтологии гласит, что когда окаменение завершается, то любой органический след животного исчезает", - пишет Пилчер.
Несмотря на это, начав в 1992 г., палеонтолог Мэри Швейцер сделала серию открытий, среди прочего определив, что окаменелости динозавра "содержат молекулы, которые найдены в эритроцитах", и что определенные типы тканей динозавра могли "пережить окаменение".
Продолжая свою работу, она выявила, что молекулы белка также уцелели, побудив газету The Guardian написать, что результаты ее исследования "дразнят возможностью, что ученые могут однажды смогут посоперничать с "Парком Юрского периода", успешно клонировав динозавра".
Однако это только первый шаг в обнаружении достаточного количества генетического материала динозавров для их воссоздания.
"Хотя динозавры состояли из белка (и многих других молекул), мы не можем каким-либо образом восстановить одну из нескольких разрозненных частиц коллагена. Это похоже на попытку построить корабль Lego Тысячелетний сокол из Звездных войн, состоящий из 5195 кусочков, всего из нескольких кирпичиков и картинки на коробке", - пишет Пилчер. - Без инструкций невозможно узнать, какими должны быть другие кирпичики или как их соединить".
Эти "инструкции" также известны как ДНК, и все еще неясно, как долго такая "безнадежно непрочная молекула" может выживать. В 1990-х заявлялось, что серия находок восстановила ДНК, начиная со 120 млн лет назад, включая ДНК кости динозавра возрастом 80 млн лет. Эти заявления были разоблачены лауреатом Нобелевской премии, биохимиком Томасом Линдалем, который показал, что "из-за того, каким образом расщепляется ДНК, она просто не может сохраниться в течение всего этого времени".
Его правота подтвердилась в 2012 г. исследованием, "которое установило, что у ДНК есть период полураспада, равный всего 521 г.". Это означает, что "через 6,8 млн лет каждая связь была бы разрушена, делая восстановление ДНК из окаменелостей, которые еще старше, абсолютно невозможным".
Получается, что не было никакой ДНК в ископаемых, найденных в 1990-х и что эксперименты случайно "развили части современной ДНК из окружающей среды". Недавно, используя более современное оборудование, ученые смогли подтвердить, что самая старая ДНК, найденная на сегодняшний день, принадлежала "лошади возрастом 700 тыс. лет, которую нашли замороженной в канадской вечной мерзлоте", и что самая старая ДНК человека получена из "гоминини (один из видов древних людей) возрастом 400 тыс. лет, найденного в подземной пещере в горах Атапуэрка в Испании".
Динозавры вымерли приблизительно 65 млн лет назад. Таким образом, хотя недавно найденный в янтаре хвост динозавра возрастом 99 млн лет, содержавший кости, мягкие ткани и перья, взбудоражил ученых, изучающих древних животных, распад ДНК означает, что это не поможет их возродить.
Тем не менее Швейцер полагает, что обнаружение ДНК динозавра однажды может стать возможным. "Если нашелся способ получить ДНК из ископаемого, которому 700 тыс. лет, то почему не миллион? - сказала она Пилчер. - А если удастся получить ДНК из миллионнолетнего ископаемого, то может удастся и из того, чей возраст 7 или даже 70 млн лет?"
Эти поиски были делом всей жизни Швейцер, и она продолжает их по сей день. Есть некоторые ученые, включая босса Швейцер, Джека Хорнера, научного консультанта по "Парку Юрского периода" и вдохновителя для персонажа Сэма Нила в фильме, которые задаются вопросом, возможно ли возродить динозавров другим способом.
"Хорнер полагает, что смог бы создать динозавра всего за 10 лет, причем без необходимости прибегать к древней ДНК, - пишет Пилчер. - Все, что ему нужно сделать, это обернуть эволюцию вспять". Первый шаг в этом деле - начать с современного потомка динозавра. Это легкая часть, поскольку птицы и аллигаторы - эволюционные потомки тероподов, разновидности двуногих динозавров, к которым относится и Tи-Рекс.
Идея Хорнера состоит в том, чтобы взять эмбрион современной птицы и каким-то образом отобрать его древние эволюционные характеристики, учитывая, что "иногда в современной живности заметно проявляются древние особенности". Хорнеру предстоит узнать, каковы инструкции, а затем обнаружить способ реактивировать их,- пишет Пилчер.
"Экспериментируя с программами развития эмбрионов цыплят, он надеется убедить их выпустить своего внутреннего динозавра; развивать присущие динозаврам характеристики вроде зубов и хвостов". Короче говоря, Хорнер пытается вывести цыплят, которые будут больше похожи на динозавров. Несмотря на это, шансы на возрождение динозавров примерно равны шансу увидеть одного из них за рулем такси Uber.
Ученые в настоящее время пробуют возродить такие генетически разнообразные виды, как дронт, странствующий голубь и шерстистый мамонт, но натолкнулись на препятствия, включая отсутствие ДНК, отсутствие надлежащей инкубационной среды и риск жестокости по отношению к потенциальным суррогатам.
Ну а если с более положительной стороны, то Пилчер пишет, что наука о возрождении может помочь препятствовать вымиранию видов. "Есть много проектов, в которых люди умышленно отбирают клетки у находящихся в опасности животных, [включая] сбор сбитых на дороге животных и взятие клеток у них", - говорит Пилчер. - Целые музеи набиты всеми этими чучелами животных, и хотя у них нет живых клеток, очень часто имеются мертвые клетки, содержащие ДНК".
Она отмечает, например, что в мире осталось только три северных белых носорога, которые не в состоянии воспроизвести потомство из-за возраста и других факторов. Ученые уже взяли клетки кожи у носорогов в надежде однажды преобразовать материал сначала в стволовые клетки, а затем в яйцеклетки, которые могут быть оплодотворены образцами спермы, также ими полученные. По словам Пилчер, весьма возможно, что ученые смогут вывести северного белого носорога в пробирке в течение следующих трех-десяти лет.
Однако если вы действительно хотите увидеть оживших динозавров, лучше отметьте в своих календарях 2018 г., когда будет выпущен следующий сиквел "Парка Юрского периода".
С тех пор, как палеонтолог университета Северной Каролины Мэри Швейцер (Mary Schweitzer) обнаружила в окаменелостях динозавров их мягкие ткан и, перед современной наукой о древних существах встал вопрос: сможем ли мы когда-нибудь найти подлинную ДНК динозавров ?
И если да, то не удастся ли нам с ее помощью воссоздать этих удивительных животных?
Дать однозначные ответы на эти вопросы не так-то просто, но доктор Швейцер все же согласилась помочь нам понять, что мы знаем сегодня о генетическом материале динозавров и на что можем рассчитывать в будущем.
Можем ли мы получить ДНК из окаменелостей?
Этот вопрос следует понимать как "можем ли мы получить динозавровую ДНК"? Кости состоят из минерала гидроксиапатита, который имеет настолько высокое сродство с ДНК и многими белками, что активно используется сегодня в лабораториях для очистки их молекул. Кости динозавров 65 млн лет пролежали в земле, и достаточно велика вероятность, что если начать активно искать в них молекулы ДНК, то вполне можно и найти.
Просто потому, что некоторые биомолекулы могут приклеиться к этому минералу, как к липучке. Проблема, однако, будет заключаться не столько в том, чтобы просто найти ДНК в костях динозавров, сколько в том, чтобы доказать, что эти молекулы принадлежат именно динозаврам, а не появились из каких-то других возможных источников.
Сможем ли мы когда-нибудь восстановить подлинную ДНК из кости динозавра? Научный ответ - да. Все возможно, пока не доказано обратное. Способны ли мы сейчас доказать невозможность извлечения динозавровой ДНК? Нет, не способны. Есть ли у нас уже подлинная молекула с генами динозавра? Нет, этот вопрос пока остается открытым.
Как долго ДНК может сохраняться в геологической летописи и как доказать, что она принадлежит именно динозавру, а не попала в образец уже в лаборатории вместе с каким-нибудь загрязнителем?
Многие ученые считают, что у ДНК довольно короткий срок годности. По их мнению, эти молекулы вряд ли смогут сохраниться дольше, чем миллион лет, и уж конечно, не более пяти-шести миллионов лет в самом лучшем случае. Такая позиция лишает нас надежды увидеть ДНК существ, живших свыше 65 млн лет назад. Но откуда взялись эти цифры?
Занимавшиеся этой проблемой ученые помещали молекулы ДНК в горячую кислоту и засекали время, которое необходимо для их распада. Высокие температура и кислотность использовались в качестве "заменителей" длительных временных промежутков. Согласно выводам исследователей, ДНК распадается довольно быстро.
Результаты одной из таких работ, сопоставлявшей количество молекул ДНК, успешно извлекаемых из образцов разного возраста - от нескольких сотен до 8000 лет - показали, что с возрастом количество извлекаемых молекул снижается.
Ученые даже смогли смоделировать "скорость распада" и предсказали, хотя и не проверили это утверждение, что обнаружить ДНК в кости мелового возраста крайне маловероятно. Как ни странно, но это же исследование показало, что возраст сам по себе не может объяснить распад или сохранение ДНК.
С другой стороны, у нас есть четыре независимых линии доказательств того, что молекулы, химически схожие с ДНК, могут локализовываться в клетках наших собственных костей, и это хорошо согласуется с тем, чтобы ожидать таких находок в костях динозавров.
Итак, если мы выделим ДНК из костей, принадлежащих динозаврам, как нам убедиться, что это не результат позднейшего загрязнения?
Идея о том, что ДНК может сохраняться так долго, действительно имеет довольно мало шансов на успех, поэтому любое заявление о находке или восстановлении настоящей динозавровой ДНК должно соответствовать самым строгим критериям.
Мы предлагаем такие:
1. Последовательность ДНК, выделенная из кости, должна соответствовать той, что можно было бы ожидать, основываясь на других данных. Сегодня известно более 300 признаков, связывающих динозавров с птицами, и убедительно доказывающих, что птицы произошли от динозавров-теропод.
Поэтому последовательности ДНК динозавров, полученные из их костей, должны быть больше похожи на генетический материал птиц, чем на ДНК крокодилов, при этом отличаясь и от тех, и от других. Они также будут отличаться и от любых ДНК, происходящих из современных источников.
2. Если динозавровые ДНК будут настоящими, то они, очевидно, окажутся сильно фрагментированы, и их будет сложно анализировать нашими нынешними методами, разработанными для секвенирования здоровой и счастливой современной ДНК.
Если "ДНК тирекса" окажется состоящей из длинных цепочек, относительно легко поддающихся расшифровке, то скорее всего, мы имеем дело с загрязнением, а не подлинной ДНК динозавра.
3. Молекула ДНК считается более хрупкой по сравнению с другими химическим соединениями. Поэтому если в материале присутствуют аутентичные ДНК, то там должны быть и другие, более прочные молекулы, например, коллагена.
При этом связь с птицами и крокодилами должна прослеживаться и у молекул этих более устойчивых соединений. Кроме того, в ископаемом материале могут обнаружиться, например, липиды, составляющие клеточные мембраны. Липиды более устойчивы, чем в среднем белки или те же молекулы ДНК.
4. Если белки и ДНК успешно сохранились с мезозойских времен, их связь с динозаврами должна подтверждаться не только секвенированием, но и другими методами научного исследования. Например, связывание белков со специфическими антителами докажет, что это действительно белки из мягких тканей, а не загрязнение из внешних горных пород.
В наших исследованиях мы смогли успешно локализовать вещество, химически подобное ДНК, внутри клеток кости T. Rex, используя как методы, специфические для ДНК, так и антитела к белкам, ассоциированным с ДНК позвоночных.
5. Наконец, и это, вероятно, самое главное - для всех этапов любого исследования следует применять надлежащий контроль. Наряду с образцами, из которых мы надеемся выделить ДНК, необходимо исследовать и вмещающие породы, а также все химические соединения, используемые в лаборатории. Если и в них также обнаружатся последовательности, представляющие для нас интерес, то скорее всего, это просто загрязняющие вещества.
Так сможем ли мы когда-нибудь клонировать динозавра?
В каком-то смысле. Клонирование, как его обычно проводят в лаборатории, представляет собой вставку известного фрагмента ДНК в бактериальные плазмиды.
Этот фрагмент реплицируется всякий раз, когда делится клетка, что приводит к появлению многих копий идентичных ДНК.
Палеонтолог университета Северной Каролины Мэри Швейцер
Другой метод клонирования предполагает помещение целого комплекта ДНК в жизнеспособные клетки, из которых заранее удален их собственный ядерный материал. Затем такая клетка помещается в организм хозяина, и донорская ДНК начинает управлять формированием и развитием потомства, полностью идентичного донору.
Знаменитая овечка Долли является примером использования как раз данного метода клонирования. Когда люди говорят о "клонировании динозавра", они обычно имеют в виду что-то вроде этого. Однако этот процесс невероятно сложен, и, не смотря на ненаучный характер такого предположения, вероятность того, что мы когда-нибудь сможем преодолеть все нестыковки между фрагментами ДНК из костей динозавров и произвести жизнеспособное потомство, настолько мала, что я отношу ее к разряду "не представляется возможным".
Но только потому, что вероятность создания настоящего Парка юрского периода мизерна, нельзя говорить, будто невозможно восстановить саму исходную ДНК динозавра или другие молекулы из древних останков. На самом деле эти древние молекулы могли бы многое нам рассказать. Ведь все эволюционные изменения должны сперва произойти в генах и отразиться на молекулах ДНК.
Мы также можем многое узнать о долговечности молекул в естественных условиях непосредственно, а не благодаря лабораторным экспериментам. И, наконец, восстановление молекул из образцов ископаемых существ, в том числе динозавров, дает нам важную информацию о происхождении и распространении различных эволюционных инноваций, например, перьев.
Нам предстоит еще многому научиться в молекулярном анализе окаменелостей, и мы должны действовать с максимальной осторожностью, никогда не переоценивая данные, которые получаем. Но мы можем извлечь из молекул, сохранившихся в окаменелостях, столько всего интересного, что это безусловно заслуживает наших усилий.
Что касается органического материала, можно ли извлечь из него ДНК динозавра? Не совсем. Палеонтологи постоянно спорят по поводу пригодности органики, но ДНК так и не извлекли (и, видимо, никогда не смогут).
Возьмем, к примеру, тираннозавра (который рекс). В 2005 году ученые при помощи слабой кислоты извлекли слабые и податливые ткани из останков, в том числе костные клетки, красные кровяные клетки и кровеносные сосуды. Однако последующие изучения показали, что находка была обыкновенной случайностью. серьезно погорячились. Дополнительный анализ с помощью радиоуглеродной и сканирующей электронной микроскопии показал, что материал для исследования был не тканью динозавров, а бактериальными биопленками - колониями бактерий, связанных между собой полисахаридами, протеинами и ДНК. Выглядят эти две вещи весьма похоже, но имеют больше общего с зубным налетом, нежели с клетками динозавров.
В любом случае эти находки были весьма интересными. Возможно, самое интересное мы еще не нашли. Ученые усовершенствовали свои техники и, когда подобрались к гнезду люфенгозавров, подсобрались. Захватывает? Абсолютно. Органика? Да. ДНК? Нет.
Но что, если это возможно?
Надежда есть
За последние десять лет достижения в области стволовых клеток, реанимации древней ДНК и восстановления генома приблизили понятие «вымирание наоборот» ближе к реальности. Однако насколько близко и что это может означать для самых древних животных, пока неясно.
Используя замороженные клетки, в 2003 году ученые успешно клонировали пиренейского козерога, известного как букардо, но он умер спустя минуту. В течение многих лет австралийские исследователи пытались вернуть к жизни южный вид лягушек, рожавших ртом, последняя из которых умерла несколько десятилетий назад, но их затея до сих пор не увенчалась успехом.
Вот так, спотыкаясь и чертыхаясь на каждом шагу, ученые вселяют в нас надежду на более амбициозные реанимации: мамонтов, странствующих голубей и юконских лошадей, вымерших еще 70 тысяч лет назад. Такой возраст поначалу может вас смутить, но только представьте: это одна десятая часть процента от того времени, когда умер последний динозавр.
Даже если ДНК динозавра будет такой же по сроку, как вчерашний йогурт, многочисленные этические и практические соображения оставят среди сторонников идеи воскрешения динозавров только самых безумных ученых. Как вообще мы будем регулировать эти процессы? Кто будет этим заниматься? Как воскрешение динозавров скажется на Законе об исчезающих видах? Что, кроме боли и страданий, принесут проваленные попытки? Вдруг мы реанимируем смертельные болезни? Что, если инвазивные виды будут расти на стероидах?
Потенциал роста, конечно, есть. Как репрезентация волков в Йеллоустонском парке, «откат» недавно вымерших видов смог бы восстановить равновесие в нарушенных экосистемах. Некоторые полагают, что человечество в долгу у животных, которых оно уничтожило.
Проблема ДНК, пока что, - вопрос сугубо академический. Понятно, что воскресить какого-нибудь замороженного мамонтенка из замороженной клетки, возможно, и не вызовет особых подозрений, но что делать с динозаврами? Обнаружение гнезда люфенгозавров, возможно, сильнее всего приблизило нас к «Парку Юрского периода».
В качестве альтернативы можно попытаться скрестить вымершее животное с ныне существующим. В 1945 году некоторые немецкие селекционеры утверждали, что смогли реанимировать тура, давно вымершего предка современного рогатого скота, но ученые до сих пор не верят в сие событие.
Мечта о возрождении динозавров, мамонтов и других вымерших животных постоянно всплывает в прессе, хотя подавляющее большинство ученых относятся к этой идее весьма скептически. Смогут ли люди когда-нибудь погулять по парку хоть какого-нибудь периода?
Александр Чубенко
Начнем с самых плохих новостей: парк юрского периода — чистая фантастика. Ни в замурованных в янтаре комарах, ни тем более в окаменевших останках динозавров не осталось даже следов ДНК. Скорее всего, еще до начала съемок первого фильма эпопеи в этом не сомневался и ее научный консультант — палеонтолог Джек Хорнер. Хотя (наверняка не без влияния работы со Спилбергом) он разработал проект создания существа, похожего на динозаврика, но об этом потом.
А недавно на мечте о динозаврах окончательно поставили крест. Датские и австралийские палеогенетики проанализировали ДНК из костей полутора с лишним сотен вымерших новозеландских гигантских птиц моа возрастом от 600 до 8000 лет и рассчитали, что (во всяком случае в условиях хранения костей в земле, а после — в музеях) период полураспада ДНК составляет 521 год. Вывод однозначен: даже в вечной мерзлоте через полтора миллиона лет нити ископаемой ДНК станут слишком короткими для получения информации о последовательностях ее нуклеотидов. Останки последнего динозавра раз в 40 старше — мечтатели могут расслабиться и помечтать о чем-нибудь более приземленном. Например, о мамонтах.
Мамонты: два подхода к мечте
Японский генетик Акира Иритани, один из руководителей «Общества создания мамонтов» (Mammoth Creation Society), в середине 1990-х еще надеялся найти в тушах сибирских мамонтов жизнеспособные яйцеклетку и сперматозоид, а результат их слияния подсадить в матку слонихи. Осознав нереальность такой надежды, этот крепкий старик (сейчас ему чуть за 80) не оставил попыток добыть хотя бы ядро соматической (желательно стволовой) клетки, чтобы получить мамонтенка классическим «методом Долли» — переносом этого ядра в слоновью яйцеклетку.
Похоже, что эта пушка не выстрелит по десяти (а может, и пятидесяти) причинам. Во‑первых, фактически равна нулю вероятность отыскать в тканях, пролежавших 10 000 лет в вечной мерзлоте, клетку с неповрежденными хромосомами: их разрушат кристаллики льда, остаточная активность ферментов, космические лучи… Часть остальных причин разберем на примере другой, менее нереальной идеи.
Упрощенное генеалогическое древо семейства слоновых
Геном мамонта международная группа ученых прочитала почти полностью еще в 2008 году. Его хромосомы можно собрать «по кирпичику» — синтезировать цепочки нуклеотидов, и даже не все шесть с лишним миллиардов, а несколько тысяч пар генов (из примерно 20 000), которые отличаются от аналогичных участков ДНК самого близкого из выживших родственников мамонтов — азиатского слона. Останется «всего лишь» прочитать геном этого слона, сравнить его с геномом мамонта, получить культуру слоновьих эмбриональных клеток, заменить в их хромосомах нужные гены — и вперед, по дороге, проторенной Яном Уилмутом, ведущим на веревочке овечку Долли.
Самых разных животных, от рыб до мартышек, с тех пор наклонировали множество. Правда, клетки у доноров брали при жизни и при необходимости хранили в жидком азоте, и жизнеспособных новорожденных получается меньше 1% от яйцеклеток с пересаженным ядром. И гены при этом если и меняли, то один-два, а не тысячи. И пересаживали яйцеклетки животным того же вида или очень близкородственного, а индийские слоны и мамонты — примерно такие же «родственники», как люди и шимпанзе.
Сможет ли слониха принять эмбрион мамонта, вынашивать его два года и родить живого и здорового детеныша? Весьма сомнительно. И что вы будете делать с одним-единственным мамонтенком? Для поддержания популяции даже в «парке плейстоценового периода» необходимо стадо хотя бы в сотню голов.
И весьма желательно, чтобы они не были родными братьями и сестрами, иначе слишком высока вероятность наследственных болезней у их потомства — а последние мамонты вымерли в том числе и потому, что не смогли приспособиться к очередному потеплению из-за слишком малой вариативности их геномов. И так далее. Но если когда-нибудь клонировать мамонтов все же удастся, на севере Якутии им давно приготовили и стол, и дом.
Плейстоценовый парк
Несколько десятков тысяч лет назад на месте нынешней тундры в таких же, как в наше время, климатических условиях колосилась похожая на саванну тундростепь, в которой бизонов, мамонтов, шерстистых носорогов, пещерных львов и прочей живности было примерно столько же, как сейчас — слонов, носорогов, антилоп, львов и другого зверья в африканских заповедниках. Короткого северного лета растениям хватало, чтобы накопить достаточно биомассы и для себя, и для прокорма травоядных на время полярной ночи.
Но во время последнего масштабного потепления, около 10 000 лет назад, животные мамонтовой степи вымерли (возможно, первобытные охотники немного ускорили этот процесс). Без навоза зачахли растения, экосистема пошла вразнос, и еще через несколько тысяч лет тундра стала безвидна и почти пуста.
Но в 1980 году в заказнике неподалеку от города Черского в устье Колымы группа энтузиастов во главе с руководителем Северо-Восточной научной станции РАН Сергеем Зимовым начала работу по воссозданию экосистемы мамонтовой степи с помощью интродукции в тундру выживших плейстоценовых животных или их современных аналогов, способных существовать в арктическом климате.
Начали они с огороженного участка площадью 50 га и небольшого стада якутских лошадок, которые вскоре выщипали и вытоптали почти всю растительность в этом слишком маленьком для них «краале». Но это было только начало. Сейчас (пока — на чуть большей площади, 160 га) к лошадям уже подселили лосей, северных оленей, овцебыков, маралов и зубров.
Скромные достижения
Последний из истребленных собаками динго, туземцами и, окончательно, европейскими овцеводами тасманийских сумчатых волков — тилацинов (Thylacinus cynocephalus) умер в зоопарке в 1936 году. В 2008 году исследователи из Мельбурнского университета выделили из заспиртованных тканей музейных образцов тилацина один из регуляторных генов, усиливающих синтез белка другого гена, который отвечает за развитие хрящей и костей, и заменили им аналогичный ген-регулятор в яйцеклетках мышей. В двухнедельных мышиных эмбрионах (родиться потенциальным уродцам не позволили) синтезировался не мышиный, а тилациновый белок Col2A1. Но о возрождении сумчатого волка на мышиной основе даже мечтать не стоит — это просто генетический фокус, результаты которого, возможно, когда-нибудь пригодятся, например, для изучения функций генов исчезнувших видов.
В той же Австралии весной этого года биоинженеры из Университета Нового Южного Уэльса попытались вырастить вымершую всего лет 30 назад лягушку Rheobatrachus silus — мелкую зверушку, любопытную тем, что ее самки вынашивали икру во рту. Ядра из замороженных тканей R. silus ученые внедрили в икринки самого близкого к ней вида лягушек, Mixophyes fasciolatus, и даже дождались нескольких делений яйцеклеток, а после этого эмбрионы погибли. Но лиха беда начало, хотя для публики эта земноводная мелочь — совсем не то, что динозавры.
Неудачей, хотя и намного меньшей, закончился и эксперимент исследователей из Сарагосского университета по клонированию пиренейского горного козла, последний представитель которых погиб в 2000 году. Первые две попытки добиться рождения козлят из эмбрионов, полученных из ядер клеток, замороженных еще при жизни последней особи, и яйцеклеток домашней козы, закончились в лучшем случае выкидышами. На третий раз (в 2009 г.) испанские ученые создали 439 химерных эмбрионов, 57 из которых начали делиться и были имплантированы в матки суррогатных матерей. К сожалению, из семи забеременевших коз до родов дотянула только одна, а козленок умер через несколько минут после рождения из-за проблем с дыханием.
Правда, зубры — обитатели широколиственных лесов, и если они не сумеют адаптироваться в Арктике, их планируют заменить более подходящим видом — лесными бизонами. Надо только дождаться, пока увеличится их небольшое стадо, присланное коллегами из заповедников северной Канады и определенное на постой в питомник на юге Якутии.
Когда (и если) вместо большого парка проект получит площадь, достаточную для организации заповедника, можно будет выпустить из вольеров волков и медведей и даже попытаться интродуцировать амурских тигров — самую подходящую из имеющихся замену пещерным львам. Ну а мамонты? А мамонты — потом. Если получится.
Летите, голуби?
Проект возрождения американских странствующих голубей (Ectopistes migratorius) с экологией никак не связан. Даже наоборот, еще в начале XIX века на востоке Северной Америки странствующие голуби летали стаями в сотни миллионов птиц, объедая леса, как саранча, и оставляя за собой дюймовый слой помета, устраивали на деревьях колонии из сотни гнезд и, несмотря на все старания хищников, индейцев, а потом и первых белых поселенцев, не уменьшались в числе.
Но с появлением железных дорог охота на странствующих голубей стала выгодным бизнесом. Стреляй не глядя в пролетающую над фермой тучу или собирай птенцов, как яблоки, и сдавай скупщику — пучок за пятачок, зато пучков — сколько дотащишь. Всего за четверть века от миллиардов странствующих голубей осталось несколько тысяч — слишком мало для того, чтобы восстановить популяцию этих коллективистов, даже если бы в те времена это кому-то пришло в голову. Последняя странствующая голубка умерла в зоопарке в 1914 году.
Мечтой возродить странствующего голубя воспылал молодой американский генетик Бен Новак. Он даже сумел получить под свою идею финансирование от фонда Revive and Restore («Возродить и восстановить») — одного из отделений основанной писателем Стюартом Брэндом организации Long Now, поддерживающей экстравагантные, но не слишком безумные проекты в разных областях наук.
Как материал для перестановки генов Бен планирует использовать яйцеклетки полосатохвостого голубя — вида, наиболее родственного странствующему. Правда, от общего предка их отделяют 30 млн лет и куда большее, чем между мамонтами и слонами, число мутаций. И опыт с заменой генов в эмбрионах птиц более-менее отработан только на курицах, а с голубями до сих пор никто не имел дела…
Но геном странствующего голубя уже прочитан по образцу тканей, предоставленному одним из музеев, и в марте 2013 года Новак начал работу по реконструкции вымершей птицы в Университете Калифорнии в Санта-Круз. Правда, даже если проект завершится удачей, его результаты будут жить в зоопарках: в природе странствующие голуби могут существовать только в составе многомиллионных стай. Что ждет «кукурузный пояс» США, если эти стаи смогут приспособиться к новым условиям жизни?
Хотя, даже если воссоздать странствующих голубей не удастся, полученные результаты пригодятся для попыток возрождения дронтов (смешных птиц Додо), новозеландских моа, похожих на них мадагаскарских эпиорнисов и других недавно вымерших видов птиц.
В январе 2013 мировые СМИ облетела невероятная новость: известный генетик Джордж Черч из Гарвардского университета ищет отважную женщину на роль суррогатной матери для клонирования неандертальца. Через день все приличные издания, клюнувшие на эту наживку, опубликовали опровержение: оказалось, что журналисты из Daily Mail немножко ошиблись при переводе интервью в немецком еженедельнике Spiegel. Черч, который геномом неандертальца никогда не занимался, всего лишь рассуждал о том, что теоретически клонировать его когда-нибудь будет можно, но нужно ли?
Курозавры: вперед, в прошлое!
А теперь вернемся к тому ученому, с которого начали, — Джеку Хорнеру из Университета штата Монтана, автору книги «Как построить динозавра» (How to Build a Dinosaur). Правда, это будет скорее курозавр: проект так и называется — Chickenosaurus, и на его осуществление, по мнению автора, потребуется всего пять лет. Для этого нужно «разбудить» в курином эмбрионе сохранившиеся, но не активные гены динозавров. Начать можно будет с зубов: у археоптерикса и других первоптиц зубы были вполне неплохие. Правда, максимум, которого смогли добиться работающие в этой области исследователи, — это 16-дневные куриные зародыши с несколькими коническими зубками в передней части клюва, но дорога в тысячу ли начинается с первого шага…
Именно так, в несколько этапов — шаг за шагом, ген за геном, белок за белком — Хорнер и планирует вырастить своих курозавров. Четвертый палец убрать, крылья превратить в лапки… И потребуется на первый этап проекта пять-семь лет работы и пара миллионов долларов. Правда, сведений о том, что проект «Курозавры» получил финансирование, пока нет. Но меценат наверняка найдется: не так уж важно, что это будут не совсем настоящие динозаврики и для начала — размером с курицу. Зато красиво.
Кстати о красоте: темная раскраска и чешуя у динозавров в «Парке юрского периода» делает их более страшными, но, скорее всего, не соответствует действительности. И Хорнер, и многие другие палеонтологи давно придерживаются мнения о том, что большинство, если не все наземные динозавры были теплокровными и покрыты яркими перьями. В том числе и Ужасный Царственный Ящер — Tyrannosaurus rex. Теплокровность — пока вопрос спорный, но несомненные следы перьев на окаменелых останках близких родственников тираннозавра — Yutyrannus huali (в переводе с латинско-китайского — «Красивый тиран в перьях», вес — почти 1,5 т, длина — 9 м) — недавно обнаружила экспедиция китайских палеонтологов. И что с того, что по строению его примитивные перья длиной до 15 см больше похожи на цыплячий пушок, а не на сложные перья современных птиц? Ну не может быть, чтобы они не были красиво раскрашены!
А если будущие мамонты, дронты, динозавры и прочие вымершие животные будут не совсем настоящими, а почти идентичными натуральным — кто из вас откажется прогуляться по парку периода, на первый взгляд неотличимого от юрского или плейстоценового?
Загрузка...
