Первые результаты воскрешения гигантов плейстоцена могут быть представлены публике уже в 2028 году
Ученые не оставляют идею возвратить в природу мамонтов, живших на территории современной Сибири десятки тысяч лет назад. Основания для столь дерзкой цели — имеющийся в России уникальный материал: образцы ДНК, выделенные из костей и тканей двух особей древних животных, — а также бурное развитие технологий клонирования, искусственного оплодотворения и редактирования генома. Известно, что в реализации инициативы палеонтологам и генетикам будут помогать азиатские слоны.
История этого беспрецедентного проекта, достойного сюжета фантастического блокбастера, началась в 2010 году. Тогда на южном побережье моря Лаптевых, в Якутии, были найдены останки мамонтенка, которого позже назвали Юкой — в честь юкагиров, восточносибирского народа, населяющего эти земли. Туша сохранилась настолько хорошо, что это с ног на голову перевернуло всю палеонтологию. Ученые по всему миру стали искать возможные пути возрождения мамонтов.
Позже, в 2012 году, на острове Малый Ляховский в Якутии была найдена туша взрослой самки мамонта, тоже отлично сохранившаяся в условиях вечной мерзлоты. Казалось, такая находка позволит исследователям работать с мягкими тканями и жидкой кровью мамонта, и это давало надежду на успешное клонирование вымершего животного. Однако позже ученые выяснили: то, что было принято за кровь, не что иное, как остатки тканевой жидкости. Тем не менее невероятная идея получить живого мамонтенка уже проросла в науке, и отступать от нее исследователи не собираются.
К настоящему времени ученые провели полногеномное секвенирование клеток скелетных мышц и костей Юки. Хотя полных ядер и полного же набора генов найти не удалось, исследователи попытались восстановить их по сохранившимся фрагментам из разных клеток. В результате полный геном шерстистого мамонта стал доступен для изучения. Ученые также реконструировали его внешний вид на основе мумий и замороженных образцов, а также математически смоделировали структуры некоторых белков. Эта информация помогает понять, как организм растет и развивается и какие требования предъявляет к обмену веществ. Например, размеры мамонта — в среднем самец вырастал до трех метров в холке, а весить мог от четырех до восьми тонн — позволяют оценить прочность его костей, мощность кровеносной системы, проницаемость сосудов, силу и массу мышц.
Еще одним важным достижением стало составление списка отличительных генов. Выяснилось, что геном мамонта на 99% совпадает с геномом слона, однако есть и уникальные гены, которые определяют особенности мамонта, и именно они важны для создания точной копии древнего гиганта.
Мамонта будут клонировать классическим способом — по образцу овечки Долли, но с более «творческим» подходом. В случае с овцой брали яйцеклетку одной особи, ядро клетки вымени другой и «суррогатную мать», тоже овцу. Далее действия были такими: у одной овцы взяли неоплодотворенную яйцеклетку (ооцит) и удалили из нее собственное ядро, содержащее генетический материал. У другой (донора генетического материала) из ткани вымени изъяли соматическую клетку и извлекли из нее ядро. Ученые работали с клетками молочной железы, поскольку изначально их интересовало создание трансгенных животных — овец, способных вырабатывать терапевтические белки (например, факторы свертывания крови) в молоке. Клетки вымени доступны, их можно было получить, не убивая животное, а замороженный материал хранили для других исследований. Кроме того, эти клетки уже находились в фазе покоя, то есть не делились. Затем ядро клетки вымени переносили в «пустую» яйцеклетку. На следующем этапе ученые электрическим током провоцировали деление полученной клетки, которая начинала развиваться как эмбрион. Развивающийся эмбрион имплантировали в матку третьей овцы, которая и вынашивала Долли.
С мамонтом схема будет работать так же, но в распоряжении ученых нет полностью сохранившихся ядер клеток мамонта, поэтому частично будут использовать материал от слона. По сути, ученые возьмут все клетки у слона, но отредактируют геном так, чтобы он стал похож на мамонтовый. Однако, по словам российских генетиков, вряд ли стоит считать полученных животных аналогом вымершего вида. Это можно сравнить с пластической операцией: хирурги меняют внешний вид человека, но его сущность остается той же.
Точно так же и здесь: вносится ограниченное число модификаций, которые позволяют внешне изменить слона. Для этого нужно сравнить геномы и выяснить, сколько изменений необходимо сделать. Это тысячи модификаций.
Несмотря на то что Россия обладает главным преимуществом в палеонтологии периода плейстоцена — уникальным материалом, технологическое сопровождение первого в мире проекта по клонированию мамонта будут осуществлять зарубежные лаборатории.
«Все необходимые данные и технологии для выращивания эмбрионов уже существуют, но России не хватает финансирования и профильных специалистов. Пока наиболее реалистичный вариант — международное сотрудничество, которое будет выгодно для России: она сможет догнать мировых лидеров в этой области», — отмечает научный руководитель лаборатории палеогеномики Европейского университета в Санкт-Петербурге, кандидат биологических наук Артем Недолужко.
Сегодня главный претендент на то, чтобы решить задачу клонирования мамонта, — американская биотехнологическая компания Colossal Biosciences, которую возглавляет генетик Джордж Черч. Ранее ее специалисты уже экспериментировали с генами мамонта, внедрив их в главных модельных животных науки — мышей. Они успешно привили тем десять ключевых генов мамонта, отвечающих за структуру, длину и цвет шерсти. В результате родились здоровые мыши с шерстью, похожей на мамонтовую («мамонтомыши»). Colossal Biosciences также получила индуцированные плюрипотентные стволовые клетки слонов и проводит эксперименты с ЭКО, пытаясь создать гибрид азиатского слона и мамонта, который будет нести от 65 до 85% ключевых арктических генов, обеспечивающих морозостойкость, необходимый подкожный жир и шерсть. Colossal Biosciences официально заявляет о планах получить первого живого мамонтенка к 2028 году. Но наши ученые уточняют: это будет не древний вид вымершего животного, а лишь его современная копия.
«Воскресить вымерших мамонтов, как и других древних животных, в их исходном виде невозможно из-за отсутствия хорошего “исходника” — древней ДНК, так как в работе с палеогеномом есть много сложностей, — рассказал “Моноклю” генетик, профессор Сибирского федерального университета и Геттингенского университета Константин Крутовский. — Здесь многое зависит от качества древней ДНК. Но даже при наличии отличного образца мы не сможем провести полную реконструкцию. И наверняка будут упущены гены, которые во многом определяют эволюцию и адаптацию этих древних видов, а они могут существенно отличаться от современных. Причем это касается ДНК и мамонта, и саблезубых тигров, и волков, и других вымерших видов. Скорее всего, это будет что-то промежуточное между современным видом и вымершим. Причем ближе к современному, потому что за основу берется его геном, хоть он и близок к вымершему. Это будет своего рода гибрид. Если удастся создать волосатого слона, похожего на мамонта, то даже средствами постепенной селекции нельзя будет “дойти” до древнего мамонта. Эволюция шла в течение многих поколений, десятки и сотни тысяч лет, и даже близкие виды разделяют огромные промежутки времени. Возможно, удастся восстановить некоторые признаки, такие как шерстистость, отредактировав гены, отвечающие за эти признаки. Однако вернуть мамонта в его исходном виде, вероятно, никогда не получится».
Заповедник для современных мамонтов создается в России на севере Якутии с 1988 года усилиями эколога, геофизика, старшего научного сотрудника Тихоокеанского института географии ДВО РАН Сергея Зимова, а с некоторых пор и его сына — ведущего инженера Тихоокеанского института географии ДФО РАН Никиты Зимова. Это широко известный в научный кругах Плейстоценовый парк, в котором ученые пытаются воссоздать экосистему, доминировавшую в Арктике в позднем плейстоцене. Кроме того, в этом году объявлено о старте проекта по созданию в Якутии Всемирного центра мамонта с криохранилищем мамонтовой фауны, научно-лабораторным корпусом и музейно-выставочным комплексом. Здесь будут проводить международные исследования в области палеонтологии, в том числе направленные на повышение биоразнообразия планеты путем возвращения в природу вымерших видов животных и усложнения ценотической структуры экосистем. Каким окажется эффект мамонта для Земли при современном темпе развития технологий, мы, вероятно, узнаем уже в следующем десятилетии.