Книга Наука воскрешения видов. Как клонировать мамонта - Бет Шапиро

Это отличная новость для сторонников возрождения вымерших видов, потому что она создает огромное пространство для маневра в определении успешности эксперимента. Мамонту не обязательно быть полноценным мамонтом, чтобы его воспринимали таковым. Это дарит некоторое облегчение. Хотя, как уже говорилось, о создании стопроцентного мамонта не может быть и речи, об однопроцентном того же сказать нельзя.

Это позволяет нам заново определить понятие восстановления вымерших животных, сместив фокус с непосредственно видов. С большой вероятностью создание генетически чистого мамонта или представителя какого-либо другого вымершего вида невозможно. Однако для того, чтобы получить пользу от технологии, нам и не требуется генетическая чистота. Если мы разумно подойдем к выбору того 1 % генома, который собираемся изменить, у нас может получиться возродить признаки, отличающие мамонта от слона. Еще важнее то, что у нас может получиться восстановить те черты, которые позволяют слону жить в местах, где когда-то жил мамонт. После того как этот гибридный слон попадет в дикую природу, он начнет бродить по округе, топтать кустарники и поедать растительность в огромных количествах. Он поспособствует распространению семян растений, насекомых, а также распределению питательных веществ. Новое гибридное животное сможет воспроизвести все действия мамонта, не будучи при этом мамонтом, и в перспективе это благотворно повлияет на экосистему Арктики.

Большинство людей, всерьез рассматривающих возможность возрождения вымерших видов или искусственного одичания, уверены, что возвращение этих видов поможет в нашей текущей борьбе за сохранение биологического разнообразия и поддержание здоровья экосистем. Вымирание животных на любом уровне – будь то хищники или их добыча, животные, распространяющие семена растений или поедающие кустарники и деревья, – может оказать каскадный эффект на всю экосистему.

Проект по искусственному одичанию тура в континентальной Европе направлен на создание гигантских травоядных, которые будут пастись на широких диких просторах, не позволяя разрастаться кустарникам и деревьям. Ученые надеются, что в результате будет восстановлена природная среда, которую смогут использовать крупные и мелкие хищники, а также увеличится разнообразие растительных видов. Тур – это целевой фенотип их экспериментов по искусственному одичанию. Однако цель ученых – не вернуть к жизни тура, а воссоздать фенотип, который будет воздействовать на окружающую среду так же, как это делал тур. Они рассчитывают заменить тура животным, аналогичным в функциональном отношении, но не обязательно идентичным по форме.

На мой взгляд, истинная ценность восстановления вымерших животных заключается именно в экологическом возрождении, а не в возрождении вида. Нам следует думать о восстановлении вымерших видов не с точки зрения того, какую форму жизни мы вернем, а с точки зрения того, какие экологические взаимодействия мы хотели бы восстановить. Нам следует задать себе вопрос: чего не хватает в существующей экосистеме? Возможно, возрождение вымерших видов лучше всего представить как детально разработанный биоинженерный проект, конечный продукт которого моделируется исходя из того, что было создано в процессе эволюции, но, к нашему несчастью, потерялось.

Какие части генома мы должны отредактировать?

Именно редактирование генома, а не клонирование путем ядерного переноса и не искусственное одичание можно считать наиболее вероятным путем возрождения исчезнувших признаков, а также вымерших видов (в зависимости от того, с какой степенью точности мы будем определять понятие вида). Но с чего начать? Вероятно, ответ на этот вопрос будет зависеть от конкретного проекта по возрождению вымершего вида.

Если наша цель – создать слона, который сможет пережить сибирскую зиму, значит, нам нужно изменить это животное, приспособившееся к жизни в тропиках, таким образом, чтобы оно хорошо себя чувствовало при лютом холоде. Более длинная и густая шерсть определенно поможет в этом, равно как и гемоглобин, более эффективно переносящий кислород при низких температурах. Но какие еще признаки нам нужно создать? Существуют ли иные способы повысить эффективность, с которой слон поддерживает температуру своего тела? Существуют ли еще какие-то не учтенные нами потребности в энергии, актуальные для животных, обитающих в Арктике? Существуют ли какие-то адаптации системы пищеварения, необходимые слону для того, чтобы питаться растительностью Сибири? Нужно ли нам воссоздать морфологические изменения, которые позволят слону выкапывать растения из-под снега? Понадобится ли изменить иммунную систему слона таким образом, чтобы он смог защититься от патогенных микроорганизмов, которые не встречаются в тропиках? Все это хорошие вопросы, и мы пока не нашли на них ответов, не говоря уже о том, чтобы определить целевой ген или набор генов, который мы смогли бы секвенировать и проверить на предмет специфических для мамонта изменений, которые мы хотели бы воссоздать.

В ближайшем будущем исследование генома слона вряд ли будет в приоритете в научном мире, а значит, нам не скоро удастся узнать, как расположены все гены, за что они отвечают и как взаимодействуют друг с другом. Но если мы действительно хотим склеить мамонта по кусочкам путем редактирования генома, эта информация будет иметь критическое значение. С учетом того, как много еще остается неизвестным, возможное решение состоит в том, чтобы изменить все нуклеотиды в геноме слона, отличающиеся от генома мамонта. В этом случае у нас будет меньше шансов проглядеть какое-либо существенное различие или взаимодействие генов. Но в этом случае нам понадобится внести множество изменений. Если считать, что расхождение линий мамонта и индийского слона от их общего предка произошло около 4 миллионов лет назад и шло примерно с такой же скоростью, как у других млекопитающих, можно ожидать, что у этих двух видов обнаружится около 70 миллионов генетических отличий (такой же порядок, как в случае человека и шимпанзе). Нам нужно будет отредактировать менее 2 % генома слона, однако 70 миллионов изменений – это очень много.

Как же мы внесем эти изменения? Во-первых, нам нужно выяснить, что именно мы должны изменить. Множество (если не большинство) различий между геномами индийского слона и мамонта, вероятно, можно определить, секвенировав и собрав оба генома, выстроив их друг рядом с другом и просканировав на предмет отличающихся участков. Поскольку мы знаем, что секвенировать и собрать полный геном мамонта нам не удастся, мы уже столкнулись с первой трудностью такого подхода. Проигнорируем эту проблему, и тогда следующим шагом нам нужно будет спланировать изменения каждого специфического участка слоновьего генома с помощью инструментов для редактирования генома. Если считать, что для каждого изменения понадобится своя cгРНК (CRISPR РНК, или cгРНК, – это часть системы CRISPR-Cas9, которая находит участок генома, подлежащий изменению, и связывается с ним), то нам понадобится создать и поместить в клетку 70 миллионов различных cгРНК. Однако ученые в лаборатории Джорджа Чёрча совершенствуют технику введения в клетку все более длинных фрагментов ДНК, что, возможно, позволит заменять множество азотистых оснований за один раз. Предположим, что эту технологию существенно улучшат, и с помощью каждой cгРНК мы сможем делать, в среднем, 10 изменений. Это снизит число нужных нам cгРНК примерно до 7 миллионов.