В кінці лютого цього року сторінки безлічі наукових і науково-популярних видань в буквальному сенсі вкрилися стадами мамонтів: видатний генетик і хімік Джордж Черч (George Church), відомий своїми роботами в галузі молекулярної біології, повідомив, що він і його колеги в найближчі пару років зможуть воскресити шерстистого мамонта, який, як відомо, вимер близько 10 000 років тому. Мамонти - одні з найбільш харизматичних звірів, коли-небудь жили на Землі. Однак багато біологів, коментуючи майбутнє «воскресіння» мамонта, радили для початку визначитися, як і навіщо ми збираємося це робити.
Фото: yuliang11 / ru.depositphotos.com.
Фото: Pixelchaos / ru.depositphotos.com.
<
>
Спочатку про те, як. У всякого біологічного виду є більш-менш близькі еволюційні родичі. Близькоспоріднені види більше схожі один на одного, ніж далекі родичі. У такому випадку ми можемо скомбінувати генетичний портрет вимерлого виду з тих генів, які залишилися у його безпосередніх нащадків і споріднених видів, що дожили до нашого часу. Тут підійдуть методи класичної генетики, які зводяться до того, що ми схрещуємо тварин, а потім аналізуємо ознаки, що потрапили в потомство, і відбираємо серед потомства тих особин, які найбільше схожі на цікавий для нас вимерлий вид. Наприклад, якщо спробувати вивести мамонтів з азіатських слонів, то потрібно цілеспрямовано відбирати в кожному поколінні найбільш волохатих особин (звичайно, волосатість не єдиною ознакою, що відрізняє слонів від мамонтів). Але в цьому випадку в геномі все одно залишаться суттєві домішки сучасних видів і те, що ми отримаємо, буде лише версією вимерлої тварини, в тій чи іншій мірі близькою до оригіналу.
Молекулярна біологія дозволяє маніпулювати генетичним матеріалом безпосередньо: можна виділити ДНК з останків того ж мамонта, порівняти її з ДНК нинішніх слонів і таким чином зрозуміти, що потрібно зробити зі слонами, щоб вони стали мамонтами. Далі в справу вступають методи генної інженерії: відредагувавши в геномі слона потрібні гени, ми отримаємо когось дуже і дуже схожого на мамонта. Генна інженерія дозволяє виконати ту ж задачу швидше, ніж схрещування, і результат повинен вийти набагато більш переконливим.
Редагування зовсім не обов'язково має на увазі масштабну перебудову генома. Наприклад, якщо згадати про інший вимерлий вид - мандрівного голуба, якого повністю винищили до початку XX століття, то його геном на 97% відрізняється від генома найближчого родича - полосатохвостого голуба, благополучно покійного донині. Тобто ДНК обох голубів відрізняється всього на 3%, і серед цих 3% є кілька тисяч мутацій, що визначають відмінності між видами. А вже з декількох тисяч можна виділити кілька десятків дійсно ключових генетичних особливостей, які роблять мандрівного голуба - мандрівним голубом, а полосатохвостого голуба - полосатохвостим. І, збираючись реконструювати вимерлий вид, потрібно тільки зрозуміти, які мутації вважати істинно необхідними.
Джордж Черч і його команда «мамонтовоскрешателей» стверджують, що їм вдалося внести в геном азіатського слона (найближчого еволюційного родича шерстистого мамонта) вже цілих сорок п'ять мамонтових модифікацій, частина з яких повинна забезпечити слона мамонтової шерстю і товстим жировим шаром. Втім, тільки лише цими сорока п'ятьма питання не вичерпується: в слонячу ДНК потрібно буде ввести ще ряд мамонтових особливостей, після чого перевірити, як такий гібридний геном поводиться в клітинах, не конфліктують чи модифіковані та немодифіковані гени один з одним. Дослідники розраховують, що все це їм вдасться зробити за два роки. Однак не варто чекати до 2019-2020 років готового мамонта. Все, що зробили Черч і його команда, вони зробили поки тільки на молекулах ДНК. Потім потрібно буде виконати генетичне редагування зі слонячим ембріоном, пересадити його сурогатної матері і сподіватися, що його розвиток пройде благополучно. З огляду на, що при таких маніпуляціях багато ембріонів гине, важко повірити, що до справи тут взагалі дійде: азіатський слон зарахований до вимираючих видів, і навряд чи можна буде отримати достатню кількість його ембріонів для молекулярно-клітинних експериментів.
Але уявімо, що всі технічні складності вдалося подолати: ми спокійно вносимо в геном будь-які зміни і в будь-якій кількості і нестачі в біологічному матеріалі у нас немає. І ось тут виникають труднощі вищого порядку, еволюційного та екологічного. По-перше, один повсталий з небуття мамонт - це ще не вид, це всього лише одна особина. Щоб воскресити цілий вид, потрібно багато мамонтів, вони повинні жити самі і самі розмножуватися. Тепер згадаємо одне з основних правил еволюції: популяція виду повинна мати досить широким генетичною різноманітністю. Живі істоти мешкають в дуже мінливому середовищі, а то, наскільки вони до неї пристосовані, залежить від генів. Різкі зміни в навколишньому середовищі для окремої особини можуть закінчитися погано, в цілому ж популяція виживе, тому що серед її членів знайдуться такі, чиї варіанти генів дозволяють вижити в нових обставинах.
Хоча може бути і так, що не знайдуться. Якщо вся популяція складається з особин з дуже-дуже схожими варіантами генів, а середовище навколо дуже-дуже мінлива, то нічого хорошого чекати не доводиться. Життєздатна популяція повинна включати в себе сотні і тисячі особин з індивідуальними генетичними наборами, і тільки тоді, коли у нас буде така популяція (а ще краще - кілька), ми зможемо говорити про «воскрес» вигляді.
Це по-перше, а по-друге - куди саме ми збираємося воскрешати обраний вид? Адже колись він існував в певній екосистемі і був пов'язаний з іншими видами, які його оточували в ті часи. Зараз вже всі розуміють, що не можна займатися якимось видом, узятим окремо від інших. Якщо відволіктися від мамонтів і згадати про сучасних тварин, яким загрожує зникнення, то раніше екологи саме так і намагалися їх зберігати - послідовно і найчастіше починаючи з тих, хто займає нижчі щаблі харчової піраміди. Тут є свій резон: здається очевидним, що якщо ми підвищимо, наприклад, чисельність риби в океані, то слідом сама собою підвищиться чисельність тюленів, які нею харчуються. Однак зараз все частіше говорять про те, що більш розумно і ефективно було б намагатися зберігати види комплексно. Про це, зокрема, йде мова в одній з недавніх статей в «Nature Ecology & Evolution», автори якої на математичній моделі показали, що, роблячи заходи по збереженню одночасно і хижака, і його видобутку, можна домогтися прискореного збільшення чисельності і тих і інших, ніж намагатися зберігати їх по черзі.
Щодо відновлюваних вимерлих видів це означає, що якщо ми беремося воскресити якогось динозавра, то повинні одночасно надати йому цілий парк юрського періоду з натовпом родичів, щоб йому було де жити, що їсти і з ким розмножуватися. Добре, хай не динозавр, нехай мамонт - але і мамонт навряд чи буде почувати себе як вдома в нинішніх екосистемах. Тому, думаючи про те, який би вид нам відновити, найкраще вибирати той, який вимер недавно і для якого ще залишилися екосистеми, куди він міг би вбудуватися.
Нарешті, на думку ряду екологів з Австралії, Канади та Нової Зеландії, замість того щоб займатися «воскресінням» вимерлих видів, краще спрямувати свої зусилля на тих, які ще не вимерли, але яким це виразно загрожує. У статті в «Nature Ecology & Evolution» Джозеф Беннетт (Josep Bennet) з Карлтонського університету (Канада) і його колеги аналізують витрати, які будуть потрібні для того, щоб підтримати відроджений вимерлий вид в «живому» стані. Дослідники обговорюють збереження саме виду, а не однієї-двох-трьох особин; крім того, в їх розрахунках немає витрат на молекулярно-біологічні операції - автори роботи хотіли оцінити тільки екологічну вартість. При цьому вони порівнювали близькі види, тобто екологічну ціну мамонта співвідносили ні з витратами на якусь білку, а з витратами на азіатського слона.
Гроші, які різні країни витрачають на екологію, бувають або державними, або приватними. Проте, незалежно від джерела коштів, краще їх витрачати на те, що ще не встигло зникнути. За оцінками авторів роботи, якщо кошти, які передбачається виділити на «відроджений» вид, направити на збереження тих, хто ще не вимер, то нам вдасться зберегти в 2-8 разів більше видів. (Ще раз нагадаємо, що тут не враховуються кошти на власне «воскресіння», тобто на молекулярно-біологічні, ембріологічні та інші процедури.) Стійкість будь-якої екосистеми безпосередньо залежить від біорізноманіття, тобто від того, чи багато різних видів живих істот в ній мешкають. Якщо врахувати, що екосистеми взаємно переплетені і що це не тільки дикі ліси і морські глибини, а й сільськогосподарські території, і міста, то зрозуміло, що чим більше біорізноманіття, тим краще для нас самих.
Так що відповідь на питання, чи потрібно воскрешати вимерлі види, - ні, не потрібно. Зараз у екологів є більш нагальні завдання, на які варто було б витратити наші поки що обмежені ресурси. Але якщо говорити не про вид, а про окрему особини, то «воскрешательскіе» зусилля продовжувати безперечно варто, щоб краще розібратися в тому, як влаштовані різноманітні геноми, як вони еволюціонували і як «явна» еволюція, яку ми спостерігаємо на власні очі у вигляді зміни живих форм на Землі, пов'язана з еволюцією «невидимої», яка відбувається на рівні молекул і клітин.
Це по-перше, а по-друге - куди саме ми збираємося воскрешати обраний вид?
