Бет Шапіро займається дослідженнями ДНК мамонтів, додо та інших вимерлих видів. У книзі «Життя, яке ми створили», вона пояснює, як люди протягом усього свого існування взаємодіяли з тваринами: полювали на них, одомашнювали та охороняли від вимирання. З дозволу видавництва Corpus ми публікуємо уривок із розділу «Предбачені наслідки» про те, як вчені намагаються воскресити мамонтів.
Більшість із нас, тих, хто працює в галузі стародавньої ДНК, звикли до питань про відродження вимерлих видів, ймовірно, за допомогою біотехнологій. Чи доводилося нам це робити? Ні? Тоді, наскільки вчені близькі до того, щоб це здійснити? Чи можливо взагалі воскресити вимерлий вигляд? Як улаштований процес відродження? Відповідаю я весь час те саме — ні, поки ні, найближчим часом навряд чи.
Створити точну копію вимерлого виду неможливо і швидше за все ніколи не буде можливо.
Але існують технології, які колись, мабуть, дозволять нам відродити компоненти вимерлих видів — їхні риси, що вимерли.
Скажімо, вчений може модифікувати слона, додавши фрагмент ДНК, що виник у ході еволюції у мамонтів, і у слона відросте шерсть і утвориться товстий шар підшкірного жиру, внаслідок чого він зможе пережити арктичні морози. Можна модифікувати смугахвостого голуба так, щоб забарвленням оперення і формою хвоста він став схожим на мандрівного голуба. Але чи будуть ці модифіковані слони та смугатохвості голуби справжніми мамонтами та мандрівними голубами? Мені так не здається.
Чому ми не можемо повернути вимерлі види? Є тисячі причин, через які давно вимерлі види важко відродити: від суто технічних складнощів до етичних питань щодо маніпуляцій з біологічними видами та екологічних завдань, пов'язаних із необхідністю випустити відроджені види у середу, де їх не було, мабуть, уже десятки тисяч років. Одні технічні проблеми можна подолати (відредагувати зародкову лінію птахів, пересадити ембріон слона матері, що міститься в неволі), інші навряд чи будуть вирішені (відновити мікрофлору кишечника вимерлого шерстистого носорога, знайти сурогатну матір стелеровій корові).
Візьмемо, наприклад, мамонтів. Я знаю три дослідні групи, які зараз працюють над відтворенням мамонтів. З них дві – під керівництвом Хван У-Сока з південнокорейського Суамського біотехнологічного дослідницького фонду та під керівництвом Акіри Ірітані з Університету Кіндай в Японії – прагнуть клонувати мамонтів, тобто відродити їх за допомогою процесу, найзнаменитішим результатом якого було народження овечки Доллі.
Оскільки для клонування потрібні живі клітини, Хван розраховує знайти живі клітини мамонта, що збереглися в заморожених тушах, які зараз (завдяки глобальному потеплінню) розморожуються в сибірській мерзлоті. […] Нестача такого методу в тому, що в заморожених тушах мамонтів не може бути живих клітин, оскільки процес розпаду клітин починається відразу після смерті. Робоча група Ірітані визнає, що живі клітини мамонта навряд чи вдасться знайти, і звертається до молекулярної біології, щоб оживити мертві клітини мамонта або принаймні досягти такої подоби життя, щоб їх можна було клонувати. План Ірітані такий: змусити білки з яйцеклітин мишей, призначені для відновлення пошкодженої ДНК, реконструювати зламані ДНК у клітинах мамонтів.
У 2019 році Іритані та його колеги опублікували статтю, в якій описують, як вони спробували зробити це з клітинами з особливо добре збереженої туші мамонта на ім'я Юка. У популярній пресі цю статтю негайно оголосили провісником неминучого воскресіння мамонта, але дані, мабуть, говорять про інше. Незважаючи на те, що клітини Юкі збереглися просто чудово в порівнянні з клітинами інших муміфікованих мамонтів, мишачі білки не зуміли досягти особливих успіхів у відновленні ДНК клітини.
Клонувати мамонтів неможливо, тому що всі клітини мамонтів мертві.
Третьою групою, яка сподівається відродити мамонтів, керує Джордж Черч із Інституту біологічної інженерії Вісса при Гарвардському університеті. Вчені визнають, що знайти живі клітини мамонтів не вдасться, — враховуючи, що останні мамонти померли три з лишком тисячі років тому. Однак Черч не погоджується, що це виключає можливість пожвавити мамонтів. Він підкреслює, що в нашому розпорядженні є нескінченний запас живих клітин майже мамонтів – індійських слонів, – які можна вирощувати в лабораторії і перетворювати з майже мамонтових на повністю мамонтові за допомогою інструментів синтетичної біології. З цією метою Черч запустив програму використання CRISPR для внесення в ДНК клітин індійського слона дрібних змін (по одному за раз) до тих пір, поки геном клітини не збігається повністю з геномом мамонта.
Перетворити геном слона на геном мамонта – завдання жахливих масштабів. Лінії, що ведуть до індійських слонів та шерстистих мамонтів, розійшлися понад п'ять мільйонів років тому. Оскільки залишки мамонтів добре збереглися, вчені, які працюють із давньою ДНК, мали можливість реконструювати кілька геномів із цих залишків повністю. Коли їх порівняли з геномами індійських слонів, виявилося, що вони близько мільйона генетичних відмінностей.
На сьогодні внести в ДНК клітини мільйон модифікацій відразу неможливо — цього не дозволяє жоден із наявних методів редагування геному. Щоб зробити таку безліч змін, доведеться фізично розбити геном на безліч фрагментів одночасно, а це потенційна катастрофа, від якої клітина навряд чи одужає. Крім того, кожна модифікація (або сукупність модифікацій) вимагає свого власного механізму редагування, і спроби доставити їх у клітину миттєво нічим хорошим не закінчаться.
Поки що група Черча робить по одній або кілька модифікацій за раз, перевіряє, що вони внесені правильно, а потім бере клітини з правильною модифікацією і піддає їх наступному раунду редагування. Коли я востаннє запитувала Черча, як у них справи, він сказав, що його команда внесла до генома слона близько 50 модифікацій, замінивши частину генів на мамонтові варіанти, які, як показують дослідження, роблять мамонта більш схожим на мамонта, ніж на слона. Сьогодні команда Черча має живі клітини, і, якщо їх клонувати, вони міститимуть генетичні інструкції, що відновлюють деякі риси мамонта. Це не мамонтові клітини, а скоріше мамонтоподібні.
Чи можна клонувати мамонтоподібні клітини Чорча? Технології клонування, особливо для свійських тварин на зразок овець та корів, з 2003 року, коли народилася овечка Доллі, значно вдосконалилися. Однак у разі інших видів купа часу йде на уточнення всіх необхідних подробиць: як і коли забирати яйцеклітини, як створити ідеальну культуру для раннього розвитку ембріонів, коли підсаджувати їх сурогатну матір. А головна перешкода — етап репрограмування, на якому соматична клітина забуває, як бути клітиною свого типу, і перетворюється на клітину того типу, який може стати цілою твариною. Цей крок рідко вдається здійснити правильно настільки рідко, що частка успішних спроб клонування навряд чи перевищує 20% навіть для тих видів, які вчені клонують постійно.
Слонів ніколи не клонували — частково тому, що на ринку немає ніші для клонованих слонів.
Ринок клонів наших свійських тварин зростає. Біотехнологічна компанія Boyalife Genomics будує фабрику з клонування великої рогатої худоби в Тяньцзіні і стверджує, що на ній можна буде вирощувати мільйон клонованих корів породи вагою на рік, щоб задовольнити зростаючий попит на яловичину на китайському ринку.
У компанії Хвана Sooam Biotech готові клонувати ваш собачку , а у фірмі ViaGen Pets, що базується в Техасі, – і собачку, і котика, і навіть улюбленого скакуна . Але чомусь мало хто прагне клонувати улюбленого слона.
Ймовірно, клонувати слона справді неможливо. Слони – величезні тварини з відповідно величезною репродуктивною системою. Це ускладнює найважливіші етапи процесу клонування, зокрема, забір яйцеклітини для ядерної передачі і введення ембріона, що розвивається, в матку сурогатної матері, оскільки незаймана плева у слоних між вагітностями відновлюється (в ній є крихітний отвір, в який проникає сперма самця, але для ембріона суттєва і, ймовірно, непереборна перешкода). Індійські слони теж зникає, отже, якщо ця технологія все-таки не виходить за рамки можливостей науки, найкраще було б застосувати її для розмноження слонів.
Навіть якщо клонування слонів стане технічно (і етично) здійсненним, не зовсім зрозуміло, чи зможе мама-слониха виносити мамонтеня.
П'ять мільйонів років — довгий еволюційний термін, а мільйон відмінностей між ДНК — дуже багато. По суті, еволюційна різниця між мамонтами та індійськими слонами приблизно така сама, як між людьми та шимпанзе. Важко уявити собі, щоб мама-шимпанзе виносила немовля (і навпаки).
Бувало, що сурогатні матері успішно виробляли світ дитинчат іншого виду, отже еволюційна дистанція, можливо, не вирок. Домашні собаки народжували клонованих вовченят, домашні кішки — здорових дитинчат степового кота, а одна домашня корова народила здорове клоноване дитинча гаура.
Ці експерименти довели те, що вчені підозрювали з самого початку: чим далі спорідненість між двома видами, задіяними в міжвидовому клонуванні, тим нижчою є ймовірність успіху на кожній стадії процесу клонування. На сьогоднішній день найдальші родичі, які брали участь в успішному експерименті з міжвидового клонування, — це одногорбий і двогорбий верблюди (дромадер і бактріан), чиї еволюційні шляхи розійшлися близько чотирьох мільйонів років тому.
Незважаючи на такий довгий еволюційний термін, у 2017 році домашня одногорба верблюдиця народила клонованого двогорбого верблюденя. Це дуже перспективно як для двогорбих верблюдів (вони чи не перші у списку великих ссавців, що перебувають під загрозою зникнення), так і для збереження природи в цілому, адже сама ця подія наголошує, наскільки просунулися технології клонування і як розширився діапазон видів, які Цілком можна врятувати такими методами.
У 2003 році самочка піренейського гірського цапа народилася через три роки після того, як її вид вимер. За чотири роки до цього група під керівництвом Альберто Фернандес-Аріаса, який зараз очолює Міністерство полювання, рибальства та заболочених територій іспанської автономії Арагон, зібрав клітини Селії, останньої особи піренейського гірського козла, і піддав їх миттєвому заморозку. Потім Фернандес-Аріас та його колеги кілька років розробляли стратегію відродження гірського цапа. Вони спробували забрати яйцеклітини для клонування клітин Селії в інших диких гірських кіз, але дикі тварини не звикли до людей і чудово вміють тікати, тому експеримент провалився.
На щастя, забрати яйцеклітини домашніх кіз виявилося простіше. Вчені замість ДНК домашньої кози ввели в яйцеклітини ДНК заморожених соматичних клітин Селії, після чого 57 трансформованих яйцеклітин імплантували сурогатним матерям. Ці клітини були гібридами домашньої кози та піренейського гірського цапа. Сім ембріонів прижилися і одна самка народилася живою. На жаль, у клонованої самочки виявилася вроджена аномалія легень, спричинена, ймовірно, складнощами процесу клонування, і вона померла, не проживши й кількох хвилин. Спроби відродити піренейського гірського цапа із клітин Селії припинено, але ці клітини, як і раніше, зберігаються у замороженому вигляді.
Ймовірно, колись вчені зможуть перекодувати геном слона в геном мамонта і клонувати цю клітину, підсадивши її мамі-слонихі, проте перешкодити відродженню мамонта може сам процес розвитку.
Клонований мамонт, що народився у матері-слонихи (або зі штучної матки, яку як вирішення проблеми клонування слонів віддає перевагу Джорджу Черч), ймовірно, виглядатиме як мамонт.
Чи не у кожного з нас серед знайомих є ідентичні близнюки, тому ми уявляємо, як сильно ДНК впливає на зовнішність. Але наші друзі-близнюки не взаємозамінні. Вони мають різний життєвий досвід, різні стресогенні чинники, різний раціон і різне середовище… коротше кажучи, це абсолютно різні люди. Чи буде мамонтеня, яке пройшло слоновий шлях внутрішньоутробного розвитку, вирощене слонами, вигодоване слоновим кормом і володітиме слоновою мікрофлорою кишечника, поводитися як мамонт — чи все ж таки як слон?
Це, зрозуміло, не має значення, якщо наша кінцева мета — створити слона з деякими рисами мамонта, а ми, мабуть, саме цього хочемо. Але якщо ми маємо намір створити мамонта, нам потрібно відтворити ще й усе місце існування мамонта — із зачаття до смерті. А це середовище, на жаль, теж вимерло.
Книга «Життя, яке ми створили» ще й розвіює міфи генної інженерії. Бет Шапіро розповідає, як цей напрямок впливає на тваринництво і допомагає захистити від вимирання види, що опинилися під загрозою.
