Можно ли клонировать динозавра из останков. Мир юрского периода: можем ли мы воскресить динозавров, как это показано в фильме? Библиография и примечания
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".
Один из наших читателей в комментариях отметился вопросом: «Когда уже генетики воскресят динозавров?» С выходом «Мира юрского периода», а также после многочисленных новостей про успехи некоторых групп ученых мы решили взяться за эту тему и поведать тебе новости из мира науки по поводу воскрешения чего-либо давно уже мертвого. Заранее скажем, что постарались озвучить в основном позитивные новости.
Итак, воскрешение вымерших видов – звучит немного зловеще. И правда, сразу вспоминаешь старые фильмы ужасов, где какой-нибудь сумасшедший профессор воскрешает мертвых путём электрического воздействия и вливания каких-то странных зелёных жидкостей, а потом раздаётся жуткий смех и монстр выходит из-под контроля. , не иначе.
Но в действительно всё выглядит не настолько жутко, да и преследуемые цели вполне благородны. Вымершие виды могут многое поведать нам о прошлом нашей планеты, кроме того, их воссоздание лишний раз докажет, что люди могут справиться с совершенно разными, на первый взгляд, неразрешенными проблемами.
Но ясное дело, что всё сразу не делается. И многие ученые, положительно высказывающиеся о возможности воскрешения динозавра, сначала собираются взяться за задачу менее масштабную, но, однако, тоже из области фантастики. Эта задача – воскрешение мамонта. И вот поиск ее решения идет уже полным ходом с весны этого года. Можно даже наблюдать некую гонку разных научных групп, которые взялись за воскрешение исчезнувшего животного.
Напомним, мамонты вымерли около 10 тысяч лет назад, а появились в эпоху плиоцена. Их высота могла достигать 5,5 метров, а вес мог быть около 12 тонн. Если исходить из массы, то мамонт примерно вдвое превосходил по этому параметру современных слонов.
Одна из групп – это исследовательский коллектив Джорджа Черча из Гарварда. Черч является сторонником полной расшифровки генома мамонта, для того чтобы воссоздать вымерший вид слонов. Другие же считают возможным клонирование мамонтов с помощью останков, которые обнаружены в вечной мерзлоте.
Мы работали прежде всего с генами, отвечающими за выживание организма в условиях низких температур: генами шерстяного покрова, крупных ушей, подкожного жира и, прежде всего, гемоглобина. Сейчас в нашем распоряжении имеются здоровые клетки слона с фрагментами ДНК мамонта. Мы пока не представили результаты этого опыта в рецензируемом научном журнале, но собираемся сделать это в ближайшее время.
Джордж Черч
Мамонты, по мнению генетика, смогут стабилизировать экосистему сибирской тундры. Весьма благородная задача, и надеемся, она станет выполнимой в скором будущем. А надежды в этом плане вполне обоснованны.
Совсем недавно другая исследовательская группа под руководством доктора Винсента Линча, Университет Чикаго, закончила первый этап изучения генома мамонта. Полученные гены поразили ученых своими особенностями. Так, например, ген ТRPV3 помогал животным жить в условиях вечной мерзлоты. Генетики внедрили этот ген в геном лабораторных крыс, тела которых вскоре обросли мехом. В итоге крысы предпочли проживать в самых прохладных участках вольера.
Как минимум три команды в настоящий момент заняты восстановлением генома мамонта и если эксперименты завершаться удачно, то в будущем станет возможным воссоздать и других существ, главным образом по ДНК, найденном в окаменелых останках.
Стоит заметить, что подобная работа хотя и ведется в динамичном режиме, но её плоды мы едва ли сможем увидеть в следующем году.
Ну, а теперь немного реализма. Увидим ли мы реальных динозавров на нашем веку? Скорее всего, нет. По объективным причинам. Даже при таких серьезных прорывах в области генетики мы вряд ли сможем найти достаточно хороший генетический материал вымерших рептилий.
Хотя есть оптимистичный прогноз американского палеонтолога Джека Хорнера, он же и главный научный консультант фильма «Парк юрского периода». Он известен своими попытками воссоздать динозавра, ему также удавалось успешно находить окаменелости, содержащие кровеносные сосуды и мягкие ткани. Но найти полную ДНК ему, как и многим другим, пока ещё не удалось. Поэтому Джек решил пойти другим путём, а именно путём отката эволюции. С помощью генной инженерии ученый собирается вернуть обычную курицу к состоянию своих дальних предков. Хорнер считает, что его проект будет успешным, и от возвращения динозавров человечество отделяют считанные годы.
Думаю, мы способны достичь такого набора генетических изменений в одном эмбрионе, в результате которого животное успешно вылупится и будет жить нормальной жизнью, двигаясь и функционируя без проблем. Я очень удивлюсь, если мы не сделаем этого в течение 10 лет. А если нам повезет, мы получим его в течение ближайших пяти лет, потратив на весь процесс не более пяти миллионов долларов.
Джек Хорнер
Идею Хорнера подхватили и другие биологи. Например, исследовательская группа во главе с Архатом Абжановым из Гарварда и Бхартом-Анджаном Бхулларом из Чикаго смогли получить эмбрионы кур с мордами динозавров, подавив развитие белков с помощью которых образуются клювы. Цифровые модели черепов показали, что кости во многих из них оказались похожи на черепные кости первоптиц (археоптерикс) и динозавров (таких как велоцираптор).
Судите сами, мы уже смогли создать эмбрионы птиц с зубами, изменили строение головы. Сейчас мы работаем над хвостом и лапами. Поэтому я уверен, что с помощью генной инженерии мы сможем создать курозавра в ближайшие пять–десять лет. Ведь птицы – это остановившиеся в развитии динозавры.
Джек Хорнер
В любом случае нам кажется, что перспективы в этом направлении имеются. Существует большая проблема с тем, чтобы воссоздать геном динозавров, которые вымерли миллионы лет назад, но возможно, исследования действительно пойдут другим путём – путём отката эволюции. Что из этого может выйти? Как знать, возможно, ничего. Но может, нам ещё суждено увидеть какого-нибудь мелкого ублюдка из древности, который поразит нас своей странностью и непохожестью на всё то, что мы видели до этих пор.
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?
Почему нельзя клонировать динозавра?
Ответ редакцииИдея клонирования динозавров из ископаемых останков была особенно актуальна после выхода на экраны фильма «Парк Юрского периода», в котором рассказывается, как учёный научился клонировать динозавров и на необитаемом острове создал целый парк развлечений, в котором воочию можно было увидеть живое древнее животное.
Но ещё несколько лет назад австралийские учёные под руководством Мортена Аллентофта и Майкла Банса из университета Мердока (штат Западная Австралия) доказали, что «воссоздать» живого динозавра невозможно.
Исследователи провели радиоуглеродное исследование костной ткани, взятой из окаменелых костей 158 вымерших птиц моа. Эти уникальные и огромные птицы обитали в Новой Зеландии, но ещё 600 лет назад они были полностью уничтожены аборигенами маори. В результате учёные выяснили, что количество ДНК в костной ткани уменьшается с течением времени — каждый 521 год число молекул сокращается наполовину.
Последние молекулы ДНК исчезают из костной ткани примерно через 6,8 миллиона лет. При этом последние динозавры исчезли с лица земли в конце Мелового периода, то есть около 65 миллионов лет назад — задолго до критического для ДНК порога в 6,8 миллиона лет, и в костной ткани останков, которые удаётся найти археологам, молекул ДНК не осталось.
«В результате мы выяснили, что количество ДНК в костной ткани, если её содержать при температуре 13,1 градуса Цельсия, каждые 521 год уменьшается наполовину», — рассказал руководитель группы исследователей Майк Банс .
«Мы экстраполировали эти данные применительно к другим, более высоким и низким температурам и установили, что если содержать костную ткань при температуре минус 5 градусов, то последние молекулы ДНК исчезнут примерно через 6,8 млн лет», — добавил он.
Достаточно длинные фрагменты генома можно найти лишь в замороженных костях возрастом не более миллиона лет.
Кстати, на сегодняшний день самые древние образцы ДНК были выделены из останков животных и растений, найденных в вечной мерзлоте. Возраст найденных останков составляет около 500 тысяч лет.
Стоит отметить, что учёные будут проводить дальнейшие исследования в этой области, так как различия в возрасте останков отвечают лишь за 38,6 % расхождений в степени разрушения ДНК. На скорость распада ДНК влияет множество факторов, среди которых условия хранения останков после раскопок, химический состав почвы и даже время года, в которое погибло животное.
То есть есть шанс, что в условиях вечных льдов или подземных пещер период полураспада генетического материала окажется дольше, чем предполагают генетики.
Эренхот, город динозавров. Фото: АиФ / Григорий Кубатьян
А мамонта — можно?
Сообщения в том, что учёные нашли подходящие для клонирования останки появляются регулярно. Несколько лет назад учёные Якутского Северо-Восточного федерального университета и Сеульского центра исследований стволовых клеток подписали соглашение о совместной работе над клонированием мамонта. Возродить древнее животное учёные планировали с помощью биологического материала, найденного в вечной мерзлоте.Для эксперимента был выбран современный индийский слон, так как его генетический код максимально схож с ДНК мамонтов. Учёные прогнозировали, что результаты эксперимента будут известны не ранее чем через 10-20 лет.
В этом году снова появились сообщения от учёных из Северо-Восточного федерального университета, они сообщили об обнаружении мамонта, жившего в Якутии 43 тысячи лет назад. Собранный генетический материал позволяет рассчитывать, что сохранились неповреждённые ДНК, но эксперты настроены скептически — ведь для клонирования требуются очень длинные цепочки ДНК.
Живые клоны
Тема клонирования человека развивается не столько в научном ключе, сколько в социальном и этическом, вызывая споры на тему биологической безопасности, самоидентификации «нового человека», возможности появления неполноценных людей, порождая также религиозные споры. При этом эксперименты по клонированию животных проводятся и имеют примеры успешного завершения.
Первый в мире клон — головастик — был создан ещё в 1952 году. Одними из первых успешное клонирование млекопитающего (домовой мыши) осуществили советские исследователи ещё в 1987 году.Самой яркой вехой в истории клонирования живых существ стало появление на свет овечки Долли — это первое клонированное млекопитающее животное, полученное путём пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки, лишённой собственного ядра. Овца Долли являлась генетической копией овцы-донора клетки (то есть генетическим клоном).
Если в естественных условиях каждый организм сочетает в себе генетические признаки отца и матери, то у Долли был только один генетический «родитель» — овца-прототип. Эксперимент был поставлен Яном Вилмутом и Кейтом Кэмпбеллом в Рослинском институте в Шотландии в 1996 году и стал прорывом в технологиях.
Уже позже британскими и другими учёными были проведены эксперименты по клонированию различных млекопитающих, среди которых были лошади, быки, кошки и собаки.
В последнее время в СМИ все чаще появляются сообщения о том, что ученые уже без всякого труда могут воскресить вымерших 65 миллионов лет назад динозавров. Однако в реальности все не так просто, как представляется тем, кто не знаком со всеми тонкостями данных исследований. Потому что на самом деле воскресить динозавров нельзя. Но создать заново — можно.
"Воскресить" вымершее животное можно лишь двумя путями. Первый из них практиковался еще в ХХ веке. Суть его состоит в том, что если дикий предок каких-нибудь домашних животных вымирает, то можно добиться восстановления его внешнего облика путем избирательного скрещивания между собой представителей самых примитивных пород, происходящих от этого предка. Именно таким способом еще в 70-х годах прошлого столетия немецким биологам удалось "воскресить" вымершего предка (точнее говоря, одного из предков) современных лошадей — тарпана (Equus ferus ferus ).
Скрещивая представителей нескольких пород, в чьих клетках были гены тарпанов (которых истребили в начале ХХ века, то есть не так-то и давно), ученым удалось создать существо, внешний облик которого абсолютно точно соответствовал таковому предковой формы. Впоследствии эти тарпаны были выпущены на волю, и сейчас в Германии и Польше пасется несколько табунов данных животных. Интересно, что за несколько поколений их внешний вид не претерпел существенных изменений — что говорит о том, что "воскрешение" прошло удачно, и данные животные, видимо, действительно содержат большинство генов дикого предка лошади. Однако проверить это невозможно, поскольку генетического банка данных самих тарпанов не сохранилось.
Однако к динозаврам подобный подход не применим — ведь никаких домашних пород этих рептилий нет. Есть, правда, потомки этой группы, то есть птицы и сохранился отряд рептилий, очень близкий к предковой форме "ужасных ящеров" — крокодилы, однако скрещивание представителей этих, весьма далеких друг от друга в эволюционном плане таксонов ничего не даст (да оно и чисто технически невозможно — слишком велика разница в геномах).
Другой способ "воскрешения" основан на создании гибридного эмбриона (подробнее о нем читайте в статье "Чем опасны гибридные эмбрионы? ") . Если ДНК вымершего животного сохранилась в полном объеме, то ее можно пересадить в ядро зародышевой клетки представителя наиболее близкого вида, и, таким образом, вырастить требуемый организм. С птицами и рептилиями это просто — у них все развитие проходит в яйце, а вот зародыша млекопитающего на определенной стадии нужно трансплантировать в тело суррогатной мамы, в роли которой выступает самка того же, наиболее близкого вида (например, в случае "воскрешения" мамонта это будет азиатская слониха). Таким способом биологи планируют "воскресить" мамонта, шерстистого носорога, большерогого оленя и некоторых других доисторических гигантов, а также истребленного в ХХ веке сумчатого волка (подробнее о том, что это такое, читайте в статье "Волки боялись в лес выходить... "), ДНК которых прекрасно сохранилась и, что называется, ждет своего часа.
Однако с динозаврами и этот номер не пройдет — у ученых не имеется ни одного образца ДНК этих гигантов. Дело в том, что последние представители этой группы вымерли около 65 млн. лет тому назад, а за это время все кости этих гигантов успели, что называется, перекристаллизоваться, то есть вся органика в них была замещена на неорганические вещества, поэтому по сути сейчас они представляют собой каменные глыбы, чем-то похожие на части тела динозавров. При таких условиях ДНК сохраниться не может. Кроме того, в мезозойскую эру не было покровных оледенений и вечной мерзлоты, поэтому найти труп "ужасного ящера", который пролежал бы в замороженном состоянии миллионы лет (как это часто бывало с мамонтами), не представляется возможным.
Так что, как видите, "воскресить" динозавров нельзя. Однако ученые убеждены, что их можно создать заново. Правда, это будут уже совсем другие динозавры, не имеющие внешне ничего общего с реально существовавшими гигантами. Но в то же время вполне себе полноценные.
Данная методика основана на том, что гены раннего развития (гомеозисные), которые контролируют формирование первых стадий зародыша — структуры достаточно консервативные, и часто практически в полном объеме сохраняются у потомков. Именно поэтому эмбрион человека на ранних стадиях похож на рыбу, потом на амфибию и только уже после приобретает черты, специфические для млекопитающих. Поэтому и у птиц, конечно же, остались гомеозисные гены динозавров. В процессе формирования эмбриона они даже работают, но очень короткое время — потом специальные белки их "выключают" для того, чтобы запустилась работа гомеозисных генов, специфичных только для птиц.
Но что если каким-то образом предотвратить эти выключения динозавровых генов? Ученые из из Университета Макгилла (США) под руководством Ханса Ларссона обнаружили, что на раннем этапе развития куриного эмбриона у зародыша есть хвост, похожий на рептильный. Но дальше в определенный момент работа генов, отвечающих за его формирование, заканчивается, и хвост исчезает. Доктор Ларссон и его коллеги несколько раз пытались блокировать деятельность белков, выключающих хвостовые гены. В конце концов им удалось это сделать, однако "хвостатый" цыпленок вскоре погиб, так толком и не сформировавшись.
По другому пути пошли онтогенетики Джон Фэллон и Мэтт Харрис из Висконсинского университета (США) Они, экспериментируя с мутантными куриными эмбрионами, заметили что у некоторых из них есть странные выросты на челюстях зародыша. Данные "шишки" при ближайшем рассмотрении оказались саблевидными зубами, которые были идентичны зубам эмбрионов аллигаторов и, что самое интересное, некоторых мелких юрских динозавров.
Позже выяснилось, что эти мутанты обладали рецессивным геном, который в норме убивает плод до рождения. Однако в качестве побочного эффекта своей деятельности этот ген включает другой, являющийся гомеозисным геном динозавров, отвечающий за формирование зубов. Заинтересовавшись данным феноменом, Фэллон и Харрис создали вирус, который вел себя подобно рецессивному гену, но не был смертельным для эмбриона. Когда его вводили в нормальные зародыши, у тех начинали расти зубы, и никаких вредоносных побочных эффектов при этом не наблюдалось. Однако вылупиться "зубастику" так и не дали — по закону США гибридные эмбрионы должны быть уничтожены через 14 дней после завершения эксперимента.
Однако наибольших успехов удалось достичь доктору Архату Абжанову из Гарвардского университета. Он вычислил, какие из гомеозисных генов динозавров отвечают за формирование типичной рептильной морды вместо птичьего клюва. Ему удалось также определить белки, которые "отключают" эти гены.
После этого Абжанов добавил в клетки эмбриона другие белки, блокирующие деятельность "выключателей", в результате чего последние перестали работать. В итоге динозавровые гены уже отключить было некому, и у цыпленка выросла вполне симпатичная мордочка, чем-то напоминающая крокодилью. При этом сам эмбрион не погиб — он продолжал активно развиваться. Однако после 14 дней пришлось, к великой досаде Абжанова, умертвить и его.
Все эти исследования говорят о том, что создание динозавров из птиц принципиально возможно. Правда, биологи до сих пор не знают всех гомеозисных генов, оставшихся у птиц от динозавров, однако установить это не так то уж и сложно — ведь есть "контрольная" группа, то есть крокодилы. Не изучены так же до конца все тонкости их работы, однако и это — всего лишь вопрос времени. Так что не исключено, что в ближайшем будущем генетикам все-таки удастся превратить птицу в небольшого оперенного динозаврика из рода Maniraptora , вроде тех, которые существовали в середине юрского периода.
Сразу же следует заметить, что данное существо, конечно же, не будет представителем вида, уже обитавшего на нашей планете — ведь его геном будет включать птичью ДНК, отсутствовавшую у классических динозавров. Это будет представитель уже нового вида, созданного людьми, однако имеющего строение и физиологию, характерную для настоящих динозавров.