Почему до сих пор не вывели мамонта

Ученые хотят оживить мамонтов, чтобы остановить глобальное потепление климата

Мамонты — животные семейства слоновых, которые появились на Земле около 5 миллионов лет назад в Африке. Они достигали высоты 5,5 метров, а их вес составлял 14-15 тонн. Считается, что большинство этих животных вымерло 14-10 тысяч лет назад. Реликтовые популяции шерстистого мамонта на недоступных для человека островах Арктики жили ещё 4000 лет назад. И вот, спустя тысячелетия, у человечества появился шанс вновь увидеть на Земле этих животных. Гарвардский генетик Джордж Черч стал соучредителем новой компании со смелой целью — создать слона, напоминающего вымершего шерстистого мамонта. Компания под названием Colossal стремится использовать ДНК вымершего животного, чтобы создать гибридного азиатского слона, который мог бы комфортно себя чувствовать в арктическом климате. Долгосрочная же цель Colossal — превратить моховые участки сегодняшней тундры в травянистые степи, которые простирались в этой местности в эпоху плейстоцена. Гибридные слоны как раз и должны в этом помочь. Некоторые ученые даже предполагают, что в больших масштабах это могло бы уменьшить изменение климата в будущем за счет замедления таяния вечной мерзлоты в Арктике.

Мамонты, по мнению ученых, способны остановить таяние вечной мерзлоты

Биотехнологии помогут вернуть вымершие виды животных

Как говорит Джорж Черч, цель проекта — создать действительно морозостойкого слона на основе находящегося под угрозой исчезновения азиатского слона. Сама идея использования биотехнологии для воссоздания исчезающих или даже вымерших видов не нова. Еще в 2009 году исследователям удалось успешно клонировать подвид горного козла, который вымер в 2000 году. Правда, тогда клон прожил всего несколько минут.

Планы Черча «оживить» мамонта, используя его ДНК, уже много лет становились темами для статей в СМИ во всем мире. Однако, существенного прорыва в этой области пока достичь не удалось. Как говорит Бен Ламм, известный предприниматель, занимающийся генетикой и бионаукой, а также соучредитель компании Colosssal, большую часть научных проблем ученым уже удалось решить, поэтому вопрос упирался в финансирование проекта. Теперь же и эта проблема решена, так как компании удалось привлечь к финансированию проекта 15 миллионов долларов.

ДНК азиатского слона более чем на 99% соответствует ДНК мамонта

Как из азиатского слона создадут мамонта

Ученым уже смогли создать в лаборатории эмбрионы, несущие ДНК мамонта. Но для получения конечного результата им предстоит выполнить еще много работы. Как говорит Джордж Черч, не стоит ждать появления псевдомамонтов в ближайшее время. Даже по самым оптимистичным прогнозам первый гибридный мамонтенок может появиться только через шесть лет. На создание самодостаточного стада потребуются десятилетия.

Чтобы добиться цели, Colossal хочет заменить достаточное количество ключевых генов в геноме азиатского слона генами мамонта. В итоге должен появиться вид, адаптированный к холоду. Почему именно азиатский слон? Все дело в том, что у шерстистых мамонтов и азиатских слонов схожесть ДНК составляет более 99%. Но в то же время между геномами этих животных существует более миллиона индивидуальных различий, которые исследователям еще только предстоит проанализировать.

На данный момент ученые говорят, что команда Colossal нацелена как минимум на 60 генов мамонта. Среди них гены, участвующие в жировых отложениях животного, способности его крови удерживать кислород при низких температурах, а также отвечающие за густую шерсть.

Ученые заменят ключевые гены в геноме азиатского слона генами мамонта.

Вставка соответствующих генов мамонта в ДНК азиатских слонов потребует одновременного внесения множества генетических изменений. Эту проблему лаборатория Черча уже успешно решала для других видов животных. Команда использовала мощную технику редактирования генов CRISPR-Cas9, позволившую одновременно внести десятки изменений в геном свиньи с целью создания животных, органы которых можно безопасно трансплантировать человеку.

Один из неизвестных генов мамонта уже был протестирован на трансгенных лабораторных мышах. Следует пояснить, что отдельные гены могут иметь множество потенциальных последствий для всего генома. Поэтому изучение окончательного влияния гена на характеристики организма сводится к тому, чтобы наблюдать когда, где и насколько он проявит себя в организме.

Еще больше информации о захватывающих научных проектах и поражающих воображение открытиях вы найдете на нашем Telegram-канале

Черч говорит, что исследователям Colossal сейчас предстоит выявлять многие потенциальные проблемы на ранних этапах развития гибридного эмбриона. При этом он признает, что некоторые искусственно созданные черты, такие как уши животного, которые должны быть маленькими, чтобы предотвратить обморожение, нельзя проверить до поздних стадий развития.

Азиатские слоны относятся к исчезающему виду, что усложняет выращивание эмбрионов гибридов

Еще одна сложная задача для Colossal — это развивать эмбрионов. Азиатские слоны находятся под угрозой исчезновения, поэтому, чтобы избежать использования суррогатного вынашивания, компания собирается разработать искусственную матку слона.

Прошлые эксперименты с ягнятами и мышами показали, что искусственные матки могут поддерживать недоношенные плоды до четырех недель или пятидневные эмбрионы до шести дней. Но до сих пор искусственная матка не использовалась на протяжении всего периода беременности ни у одного млекопитающего.

Colossal также нуждается в автономных поставках клеток азиатских слонов. В частности, компания должна разработать линию индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, которые биохимически должны быть переведены в изначальное состояние, которое позволяет им трансформироваться во многие другие типы клеток. Подобное уже производилось с клетками некоторых млекопитающих, находящихся под угрозой исчезновения, но не с клетками слонов.

Мамонты в России помогут сохранить климат?

Черч оказался не одинок в своих идеях сохранить климат за счет заселения Арктических территорий адаптированными к северному климату животными. В 2012-2013 годах он познакомился Сергеем Зимовым, российским экологом и директором Северо-восточной научной станции в Черском (Республика Саха). С восьмидесятых годов Зимов занимается изучением вечной мерзлоты Сибири и бьет тревогу по поводу огромных количеств метана и углекислого газа, которые могут просочиться в атмосферу при оттаивании почвы.

Плейстоценовый парк, расположенный на севере России, с высоты птичьего полета

Сергей Зимов уже воплощает свою идею сохранения углеродов в земле. С 1996 года он и его сын работали в плейстоценовом парке (огороженном участке тундры недалеко от Черского хребта). Они завезли сюда лосей, бизонов, северных оленей, двугорбых верблюдов и других крупных травоядных, чтобы проверить влияние этих существ на ландшафт.

Казалось бы, как животные помогут избежать таяния вечной мерзлоты? Все очень просто. Десятки тысяч лет назад во время плейстоцена большая часть Европы, Азии и Северной Америки была покрыта густыми травянистыми степями, которые были населены разнообразными травоядными животными. Примерно 10 000 лет назад многие из этих травоядных, включая мамонтов, вымерли в большей части мира. Вполне возможно, что к этому приложил руку и человек. В результате некогда богатые травянистые пастбища заросли кустарником и мхом. К слову, север России когда-то был естественной средой обитания мамонтов. В результате здесь по сей день находят полные скелеты этих животных.

Мамонты, как подозревают Зимовы, были необходимы для сохранения высокопродуктивных пастбищ древней Арктики. Массивные существа валили деревья и удобряли почву своим навозом, помогая процветать лугам, а также они уплотняли почку. В исследовании Зимовых, опубликованном в прошлом году, говорится, что в зимнее время уплотненные животными почвы в пределах плейстоценового парка более чем на 10 градусов холоднее, чем почвы за пределами парка.

Моховые участки тундры мамонты помогут превратить в богатые зеленью луга

Однако, не все ученые разделяют оптимизм Чарча и Зимовых относительно возможности повлиять на климат при помощи животных. Превращение тундры в луга подразумевает уничтожение деревьев, вытаптывание и уплотнение земли. Однако может оказаться что в лесных районах Арктики деревья и мох играют решающую роль в защите вечной мерзлоты от таяния.

Кроме того, масштаб проекта слишком велик. Чтобы повлиять на экосистему потребуются сотни тысяч мамонтов. Как подметила доктор Виктория Херридж, биолог-эволюционист из Музея естественной истории, каждому из мамонтов требуется 22 месяца, чтобы вынашивать ребенка, а также 30 лет, чтобы вырасти до зрелого возраста. Поэтому проект не выглядит правдоподобным.

Colossal обеспечит финансирование оживления исчезнувших видов животных

Тем не менее проект Зимовых побудил Черча и его партнеров-защитников природы из Revive & Restore более серьезно заняться исследованиями ДНК мамонта и слоновьих клеток. Правда, лаборатория Черча и ранее проводила свои исследования слонов, но с ограниченным бюджетом примерно в 10 000 долларов в год, опираясь на пожертвование от инвестора Питера Тиля и компании Revive & Restore.

Джорж Черч, профессор Гарварда и соучредитель компании Colossal

Colossal же имеет в своем распоряжении, как было сказано выше, 15 миллионов долларов. Деньги привлечены от группы инвесторов, включая фирмы Кремниевой долины и известного бизнес-тренера Тони Роббинса. Финансирование Colossal будет поддерживать текущие исследования лаборатории по клеткам слонов, а также собственную лабораторию компании.

Бет Шапиро, палеогенетик из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, говорит, что модель финансирования Colossal может быть серьезным шагом вперед для генетиков, которые работают над сохранением видов животных.

Таким образом, даже если ученым не удастся повлиять на глобальное потепление климата, воссоздание вымерших животных само по себе станет большим успехом для всего человечества. О результатах этого проекта мы будем сообщать на нашем Яндекс.Дзен-канале, подписывайтесь, чтобы не пропустить самое интересное.

Источник

Мамонт, идентичный натуральному. Получится ли у ученых восстановить доисторическое животное

Известный американский генетик и биоинженер Джордж Черч и предприниматель Бен Ламм объявили о создании новой компании Colossal. Ее цель — восстановление шерстистого мамонта и возвращение его в дикую природу. Для этого компания уже привлекла 15 миллионов долларов. По мнению профессора Черча, этого достаточно для получения жизнеспособных эмбрионов мамонтов. Для последующих работ потребуется дополнительное финансирование.

Воскрешение мамонта — своего рода священный Грааль для энтузиастов синтетической биологии. Мамонт — одно из самых популярных у широкой публики доисторических животных и уступает разве что динозаврам. Но если от динозавров остались только окаменевшие кости, то некоторых мамонтов вечная мерзлота сохранила нетленными — с шерстью, кожей, мышцами и т. д. Когда появилась технология клонирования млекопитающих, показалось, что теперь до восстановления древних гигантов — рукой подать.

И такие проекты в нашем веке возникали неоднократно. Этим собирался заняться скандально известный южнокорейский профессор Хван У Сук. Профессор Киотского университета Акира Иритани, возглавлявший японо-американо-российскую команду энтузиастов, высказывал надежду, что уже через пять-шесть лет мы увидим живых мамонтов. Однако с тех пор прошло уже десять лет, а воз и ныне там.

Все подобные проекты до сих пор упирались в одну и ту же трудность: для клонирования нужны живые клетки или хотя бы целые клеточные ядра. Увы, вечная мерзлота сохранила нам тела и генетический материал мамонтов — но не их клетки. При замерзании кристаллики льда разрушили ядерные мембраны, и цитоплазматические ферменты-нуклеазы получили доступ к геному. Конечно, активность нуклеаз в замороженных тканях была крайне низкой, но за десятки тысяч лет они успели порубить всю ДНК в мелкую нарезку. Сопоставляя эти фрагменты, можно восстановить полный «текст» генома мамонта, но никто еще не придумал, как превратить этот текст в реальные хромосомы в живой клетке.

Правда, два года назад японо-российская команда во главе с уже упомянутым профессором Иритани вроде бы обнаружила в тканях мамонтенка Юки что-то, похожее на клеточные ядра. Когда их ввели в яйцеклетки мыши, те вроде бы даже попытались поделиться, но ни в одном случае этот процесс так и не дошел до конца.

Между тем еще в 2008 году был прочтен полный геном шерстистого мамонта. Геном его ближайшего ныне живущего родственника — азиатского слона — также полностью расшифрован. Теоретически можно взять живую клетку слона, заменить в ее геноме все «разночтения» с геномом мамонта на соответствующие мамонтовые фрагменты и дальше уже из этой «отредактированной» клетки попытаться вырастить заветное хоботное. Благо сейчас в руках исследователей есть такой инструмент редактирования генома, как система CRISPR/Cas.

Именно этим путем и собираются идти Черч и Ламм. Отредактированную яйцеклетку затем предполагается имплантировать живой слонихе, которая через положенный срок и родит мамонтенка. По прогнозам компании, это может произойти уже через четыре-шесть лет.

Трудно не позавидовать оптимизму новоявленных компаньонов. Применение системы CRISPR/Cas к редактированию генома млекопитающих до сих пор остается в стадии экспериментов, в которых наряду с желаемым результатом регулярно обнаруживаются странные и неприятные побочные эффекты. Дальнейшие манипуляции с суррогатными мамами для мамонтят тоже, мягко говоря, не сулят стопроцентной эффективности. Особенно если учесть, что в этой роли Черч и Ламм собираются использовать самок не азиатского, а африканского слона, то есть драгоценные эмбрионы будут развиваться в чреве животных другого вида. Правда, в дальнейшем предполагается использование искусственных маток, но их еще только предстоит разработать.

Но предположим, что у Colossal все получится и через какое-то время она будет располагать достаточным числом «мамонтов, идентичных натуральным», чтобы начать выпускать их в природу. А куда, собственно, их можно выпустить?

Мамонт был жителем совершенно особого ландшафта — тундростепи (по-английски ее называют «мамонтовой степью»). Это были холодные и сухие пространства, поросшие злаками, осоками, полынями и другими характерными для степей травами, которые местами перемежались кустиками низкорослых ив. Вся эта растительность (куда более питательная, чем мхи и лишайники современной тундры) и составляла пищу мамонтовой фауны — мамонтов, шерстистых носорогов, овцебыков, бизонов, диких лошадей, северных оленей, сайгаков. Сухой климат предопределял не только такой состав растительности, но и неглубокий снежный покров зимой, благодаря чему корм для копытных и хоботных был доступен круглый год. Но такой климат обеспечивало соседство ледников, аккумулировавших на себе осадки. Когда ледники растаяли, тундростепь фактически исчезла — от нее остались лишь крохотные островки в некоторых горных районах Сибири и на Аляске. На них могут успешно существовать полярные суслики-евражки — но не мамонты.

Правда, некоторые ученые полагают, что распад тундростепи — не причина исчезновения крупных травоядных, а следствие их истребления древними охотниками. И если бы вымерших гигантов удалось вернуть, они за вполне обозримое время превратили бы тундру или лесотундру в тундростепь. Российский зоолог Сергей Зимов много лет пытается доказать это на практике, создав на северо-востоке Якутии заказник «Плейстоценовый парк» и собирая в него то, что осталось от мамонтовой фауны в современном мире. Возможно, Джордж Черч знаком с работами Зимова, публиковавшимися в международных научных журналах, включая Nature и Science. Во всяком случае, то, что он говорит о перспективах реинтродукции мамонтов в природу, почти дословно совпадает с аргументацией Зимова.

Однако эта гипотеза выглядит довольно сомнительной. Да, известно, что все травяные экосистемы (степь, прерия, саванна и т. д.) могут существовать только при наличии в них крупных травоядных, регулярно подстригающих эти гигантские «газоны». Но вряд ли эти животные могут изменить режим осадков в местах своего обитания. А именно обилие воды — ключевой фактор превращения тундростепи в тундру.

Словом, проект Черча и Ламма выглядит совершенно невыполнимым сразу по нескольким независимым причинам. И все же почему-то хочется, чтобы у них все получилось.

А что думаете вы? Обсудить тему и поспорить с автором теперь можно в комментариях к материалу.

Больше текстов о науке и обществе — в нашем телеграм-канале «Проект «Сноб” — Общество». Присоединяйтесь

Источник