Александра Брутер: Мамонт: перезагрузка

Александра Брутер Mammuthus primigenius Wikimedia Commons

Недавно в Якутске открылась новая лаборатория, основная задача которой ни много, ни мало – клонировать мамонта. Лаборатория открывается при Музее мамонта НИИ прикладной экологии Севера Северо-Восточного федерального университета и будет работать в сотрудничестве с учеными из Кореи и Китая. Предполагается, что российские ученые будут заниматься выделением ДНК, китайские – секвенированием, а корейские работать с клеточными культурами, когда (если) они появятся.

Клонирование мамонта – задача очень амбициозная, дорогая, не факт, что выполнимая, и уж точно сама по себе лишенная прикладной ценности. Тогда почему вокруг нее столько шума?

К сожалению, ученые довольно ограничены в постановке достижимых целей; зачастую они вынуждены искать, совсем как в анекдоте: не там, где потеряли, а там, где светло. Хорошо бы сделать всех людей бессмертными, вечно молодыми и ничем не болеющими, но даже близко не понятно, как к этому подступиться. Развитие науки о жизни определяется преимущественно не ее конкретными целями на данном этапе, а имеющимися к данному моменту методами. Обычно каждое свежеизобретенное средство пытаются применить для решения разных актуальных задач. В целом, за решение задачи берутся тогда, когда хотя бы приблизительно понимают алгоритм решения и располагают всеми нужными средствами или надеются быстро усовершенствовать имеющиеся. При этом, разумеется, каждую задачу можно решить только один раз, и слава, почет и новые гранты достанутся тому, кто сделает это первым. Поэтому имеет смысл браться за те задачи, решение которых не всем пока очевидно и в которых у вас есть преимущество (свежая идея, опыт, знания, доступ к редким материалам).

На исследования, разумеется, нужны деньги. Чтобы привлечь частных спонсоров или получить государственное финансирование, желательно, чтобы краткое описание задачи, которую предполагается решать, содержало больше слов, понятных даже не специалистам (и задача казалась даже им нужной и интересной), а не дюжину аббревиатур, понятных только самым узким специалистам.

Со всех этих точек зрения клонирование мамонта кажется очень удачной затеей. Во-первых, все прекрасно понимают, о чем идет речь. В отличие от вымерших пиренейского горного козла и австралийской лягушки реобатрахуса, которых с переменным успехом пытаются воскресить последние лет 20, все знают, кто такие мамонты.

У российских ученых в этом вопросе огромное преимущество. Все найденные на сегодняшний день хорошо сохранившиеся в вечной мерзлоте мамонты найдены на территории России. До открытия лаборатории в Якутске образцы для исследования приходилось отправлять за границу, а это плохо сказывалось на их качестве.

Чтобы клонировать мамонта, нужна хотя бы одна живая, способная к делению клетка. Как только животное погибает, из-за снижения температуры, отсутствия кислорода и питательных веществ довольно быстро погибают все клетки организма. Предотвратить их смерть может только немедленная консервация. Ученые консервируют культивируемые клетки или фрагменты ткани, плавно замораживая их в присутствии консерванта. Законсервированные клетки хранятся после этого в жидком азоте. В таком виде они могут храниться несколько десятилетий, хотя выживет, разумеется, не 100%. Но пока у ученых не было возможности проверить, сколько останется живых клеток через сто, тысячу или, тем более, десять тысяч лет хранения. Вечная мерзлота же гораздо теплее жидкого азота – летом она может прогреваться почти до нуля, да и зимой не холоднее -20°C. Это внушает некоторые сомнения по поводу того, удастся ли найти жизнеспособные клетки мамонтов. Оптимизм ученым внушила находка 2012 года – прекрасно сохранившаяся туша, найденная на острове Малый Ляховский. Мамонтиха была найдена прямо в толще льда, и мясо ее было обычного для мяса красного цвета и темнело от соприкосновения с воздухом. Из-за особенностей организации и логистики извлечь из этой туши живые клетки не удалось. Местные жители нашли ее летом 2012 года и перенесли в специальный ледник. По дороге, разумеется, она частично разморозилась. Ученые смогли вывезти ее в Якутск только в феврале следующего года, но условий для исследования в России тогда не было, и еще полгода ушло на оформление документов для вывоза образцов за границу. Повторные циклы размораживания-замораживания особенно плохо влияют на выживание клеток. Теперь, когда лаборатория появилась, эта проблема будет решена. Кроме того, ученые постараются отработать методики размораживания, чтобы клетки не погибали на этом этапе.

Если живые клетки или хотя бы ядра найдутся, дальше можно будет пытаться заменить в яйцеклетке, взятой у слонихи, ядро на ядро мамонта, заставить яйцеклетку делиться и имплантировать слонихе обратно. Если все будет хорошо, через два года у нее родится мамонтенок. Правда, нет уверенности, что дальнее родство мамонта и слона не помешает эмбриону прижиться. Похожий эксперимент с пиренейским горным козлом (Capra pyrenaica pyrenaica) на сегодняшний день закончился неудачно, хотя вымерло животное только в 2000 году. Единственный родившийся козленок не смог дышать и через несколько минут погиб.

Японские ученые пытались найти успешно замороженные вечной мерзлотой сперматозоиды мамонта, чтобы оплодотворить опять-таки яйцеклетку слонихи и за несколько поколений получить животное, напоминающее мамонта. Жизнеспособных сперматозоидов они не нашли, но, если бы это произошло, вовсе не обязательно, что им удалось бы получить жизнеспособный эмбрион – между видами вполне могла уже возникнуть репродуктивная изоляция.

Наконец, чуть ли не самым перспективным направлением работы кажется редактирование генома слона. Когда идеи о возрождении мамонта только возникли, система CRISPR/Cas9 еще не была открыта, но, с тех пор как она появилась, ее применяют буквально ко всему. В этом году ученым удалось секвенировать геном мамонта. ДНК лучше переносит заморозку, разморозку и длительное хранение, чем белки и, в особенности, целые клетки. Тем более, для секвенирования подойдет и развалившаяся на фрагменты среднего размера ДНК. Просеквенировав ДНК мамонта, ученые сравнили ее с ДНК слона и пришли к выводу, что для полного сходства достаточно отредактировать у слона 1600 генов, а для создания породы слонов, способных жить на крайнем севере – так и вовсе всего 14.

Пока мамонтенок еще не родился, но для него уже готовят «детскую комнату». Энтузиасты во главе с Сергеем Зимовым создали Плейстоценовый парк – заказник на северо-востоке Якутии, в котором пытаются воссоздать экосистему времен мамонтов. Для того, чтобы мхи сменились обратно на травяной покров, нужно, чтобы территорию заселили копытные животные. Кроме и так живущих в Якутии северного оленя и лося в парке интродуцированы овцебык и марал, зубр, одичавшая лошадь. В планах дикий як, кианг, сайгак и снежный баран. Ну и мамонт, конечно.

Клонирование мамонта – это, разумеется, «программа максимум» для лаборатории. Даже если ее не удастся реализовать (что вероятно), лаборатория может принести много пользы. Во-первых, будет налажена организационная составляющая доставки найденных в вечной мерзлоте животных в руки ученых. Возможно, удастся улучшить методы размораживания тканей. Благодаря этому удастся прочитать геномы еще каких-нибудь вымерших видов и больше узнать про то, как животные приспосабливаются к холоду и полярной ночи.

Кроме уже вымерших животных клонирование может помочь вымирающим видам восстановить генетическое разнообразие. Процедура, которую планируют провести с клетками мамонта, если удастся найти живую, была успешно проведена с бантенгом – представителем рода настоящих быков в Массачусетсе. Исконный ареал обитания бантенгов – Индокитай, а также острова Ява и Калимантан. Чистокровных диких бантенгов осталось всего около 5-8 тысяч.

Бантенг

В ходе эксперимента ядро яйцеклетки обычной домашней коровы было заменено на ядро из хранившейся в замороженном виде культуры клеток бантенга. 30 эмбрионов было имплантировано обычным домашним коровам, двое телят бантенгов родилось, но жизнеспособным из них был только один, он прожил семь лет. Этот эксперимент демонстрирует, что клонирование с помощью близкородственного вида возможно, но эффективность его низка. Желающим воскресить мамонта придется трудиться долго и упорно, ну или им должно очень повезти.

Вопрос о целесообразности этих усилий остается, однако, открытым.

О попытках генетиков восстановить исчезнувшие виды и возникающих при этом проблемах можно прочитать в наших предыдущих очерках «Суррогатная мама для мамонтенка» и «Воскрешение странствующего голубя».

Смотрите также: В США найден скелет мамонта Мамонтенок Люба прибыла в Лондон У мамонтов обнаружены дополнительные шейные ребра