можно ли клонировать мамонта
«Это не овечка Долли» Американцы решили клонировать мамонтов и заселить ими Якутию. Что может пойти не так?
Американская биотех-компания Colossal Biosciences намерена клонировать и вырастить мамонта (одновременно со странствующим голубем, которого истребили в начале XX века). Опытами руководит известный американский ученый, профессор генетики в Гарвардской медицинской школе Джордж Черч. Генетик убежден, что возвращение исчезнувших видов поможет восстановить леса и оживить арктические луга. Первую особь американцы собираются вывести за четыре-шесть лет, а власти Якутии хотят поселить клонов вымерших животных в местном Плейстоценовом парке. Увидим ли мы бегающих по якутской тундре мамонтов, «Лента.ру» спросила российского ученого, профессора Сколковского института науки и технологий, профессора Ратгерского университета (Нью-Джерси), заведующего лабораториями в Институте молекулярной генетики Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» Константина Северинова.
«Лента.ру»: Воскрешение мамонтов — миф или реальность?
Северинов: С бюджетом в 15 миллионов долларов приблизиться к решению заявленной задачи за четыре года невозможно. Это несерьезная сумма, на которую почти ничего не сделать. На мой взгляд, инициатива Colossal Biosciences — чистая пиар-акция.
Но за ней кроются и позитивные вещи. Пиар у этого крупного млекопитающего достаточный. Например, в Советском Союзе был мультфильм «Мама для мамонтенка», а в США выпущен «Ледниковый период»: мы все «видели» мамонтов, они часть нашего коллективного бессознательного. Развитие технологий, необходимых для скорее всего нерешаемой, но захватывающей задачи клонирования мамонта, позволит реализовать целый ряд других, более насущных задач. Джордж Черч — прекрасный ученый и антрепренер, он много раз показывал, что может делать конфетку из самого неподходящего материала.
Почему проект будет сложно реализовать в оглашенные сроки?
Потому что с использованием существующих технологий задача нерешаема. Это не означает, что стартап не будет успешным. Стиль работы американских стартапов не предполагает решения задач. Скорее — создание некоторой волны с последующей перепродажей стартапа кому-то еще за большие деньги. Это если есть результаты. В противном случае стартап просто уходит в небытие, а его организаторы берутся за что-то еще.
Тело замерзшего мамонтенка, жившего 37 тысяч лет назад. Япония
Насколько все это вообще законно?
Клонировать животных в научных целях никто не запрещает. Если дело дойдет до практической реализации, работа будет вестись с культивируемыми в лаборатории клетками слонов, которых пока, насколько я понимаю, нет. Есть лабораторные линии клеток людей, мух, мышей и так далее. С культурами слоновьих клеток никто и никогда не работал по причине очевидного отсутствия надобности. Их надо будет получить. Можно решить такую задачу, а затем заняться модификацией клеток. В США исследовательская работа подобного рода находится вне поля деятельности законодателей.
Российские законодатели пока что до этого не дошли. Хотя, подозреваю, у нас такая работа прошла бы на ура, учитывая, что в представлении части электората мамонты — это тотемные животные, на которых ездили древние русские
Почему взялись именно за мамонта?
Из-за большого размера их туши хорошо сохраняются. Древнюю мышь найти сложнее, чем кусок плоти мамонта. Хотя с точки зрения лабораторной работы использование слонов как очевидных суррогатов для производства будущих мамонтов создает массу проблем. По состоянию на сегодняшний день они не решены и, возможно, не будут решены никогда. По моему мнению, слоны являются одними из худших объектов для экспериментальной работы. Они большие, много едят и медленно размножаются. Хуже, наверное, только киты.
Как все-таки будет проходить клонирование мамонта — если до этого дойдет?
Стандартная процедура клонирования состоит в следующем. Вы берете генетический материал из клетки взрослого организма и пересаживаете его в неоплодотворенную яйцеклетку, взятую у самки этого же вида, предварительно вынув из этой яйцеклетки ее собственный генетический материал. Осуществив такое слияние, вы подсаживаете полученную яйцеклетку к суррогатной матери. Она и вынашивает плод. Генетически он будет идентичен донору, из клетки тела которого был взят генетический материал. Ровно таким образом была клонирована 25 лет назад овечка Долли.
Такие опыты успешно осуществляются внутри одного вида различных млекопитающих. Но мамонт и слон — это все-таки разные виды, они относятся друг к другу примерно так, как человек и шимпанзе
Поскольку живых мамонтов нет, предполагается его генетическую информацию подсадить в слоновью яйцеклетку, лишенную своей генетической информации, а затем уже подсадить полученную конструкцию суррогатной матери — тоже слонихе.
Здесь возникает целый ряд проблем. Начать хотя бы с того, что до сегодняшнего дня никто не занимался экстракорпоральным оплодотворением слоних. У нас есть виварии, в которых живут мыши, крысы, хомяки и даже приматы. А вивариев для разведения слонов у нас нет. Технологий для их искусственного оплодотворения — тоже, по крайней мере, сейчас. Учитывая, что беременность у слона длится более полутора лет, к заявленному сроку оптимизировать процедуру, безусловно, не удастся.
Фото: Science Photo Library / Legion-media
Что в таком случае требуется?
Доступ к большому количеству слоних. Нужно будет научиться получать от них яйцеклетки (речь будет идти о сотнях яйцеклеток!) и разработать процедуры экстракорпорального оплодотворения. Ведь прежде чем начинать канитель с мамонтами, важно понять: реально ли делать это со слонами?
Теперь о второй, очень важной проблеме. Несмотря на то что в вечной мерзлоте были найдены туши мамонта удивительной сохранности (например, знаменитый мамонтенок Люба, мясо которого с точки зрения потребительского качества сохранилось как в холодильнике; из него можно приготовить бифштекс и съесть его), генетический материал, к сожалению, не сохранился. Да, мы можем увидеть в микроскоп структуру клеток.
Но ДНК со временем разрушилась, как если бы книгу «Война и мир» Льва Толстого пропустили через устройство для измельчения бумаги
То есть этот генетический материал совершенно не годится для клонирования, его подсадка в яйцеклетку слонихи гарантированно ни к чему не приведет.
Иными словами, необходимых для проведения опыта образцов попросту нет?
Совершенно верно. Но задачу в принципе можно решить другим путем, в обход, а не в лоб. Мы знаем геном нескольких мамонтов, и нам известен геном слонов. Они похожи, но между ними есть отличия по нескольким миллионам позиций ДНК. Понимая, что клонировать в лоб мамонта не удастся, Черч предполагает с помощью методов генного редактирования CRISPR/CAS изменять отличающиеся позиции в ДНК слона на «мамонтовые».
Мумия мамонтенка Любы, обнаруженная в 2007 году на Ямале
Фото: Игорь Зарембо / РИА Новости
Постепенно при введении множественных изменений клетки слона должны становиться все более и более похожими на клетки мамонта, ведь генетическая информация становится все больше и больше как у мамонта. При этом чисто технологически сделать несколько миллионов замен в ДНК, которые отделяют один вид от другого, — невозможно. Поэтому с помощью биоинформатики ученые надеются выявить именно замены в тех генах, которые ответственны, скажем, за волосатость или толщину жирового покрова. Это признаки, которые наиболее разительно отличаются у двух видов. В этом случае получится клетка не настоящего мамонта, а некой промежуточной формы, похожей на мамонта. Условно, жирного и волосатого слона. Но затем придется проводить операции по искусственному оплодотворению, которые не разработаны.
Если вы просто возьмете клетку слона и попытаетесь с ней работать, эта клетка через несколько поколений культивирования в лаборатории умрет. Это свойство всех клеток, в том числе и наших. Те клетки, с которыми люди обычно работают в лаборатории, — бессмертные. В некотором смысле это раковые клетки.
Чтобы провести множественное геномное редактирование слоновьих клеток, придется получить бессмертную культуру этих клеток. А бессмертные культуры уже изменены настолько, что использовать их для производства настоящего животного нельзя. Когда клонировали овечку Долли, брали не раковую клетку, а нормальную. Так что это еще одна большая сложность на пути получения мамонта или хотя бы полумамонта. Кроме того, не исключено, что даже при решении всех проблем в конечном итоге ничего не получится просто по геометрическим, так сказать, причинам. Например, размеры родового канала слонихи, возможно, таковы, что мамонтенок (или полумамонтенок) не сможет родиться. Он просто не пройдет через родовой канал.
В 2020 году в США клонировали лошадь Пржевальского, чьих особей больше нет в дикой природе. А в январе 2021-го американские ученые представили черноногого хорька по кличке Элизабет Энн — генетическую копию умершего в 1988 году хорька Уилла, останки которого были заморожены в самом начале развития генных технологий. Данные эксперименты прошли удачно?
Процедура клонирования лошадей разработана и используется для получения клонов топовых скакунов, участвующих в скачках. То, о чем вы говорите, — это как раз обычное клонирование, как и в случае с Долли, когда внутри одного вида имеется доступ к клеткам донора с неповрежденной от времени ДНК. То есть никаких технологических проблем, отмеченных выше, нет. Задача на много порядков проще, чем клонирование мамонта путем перекодирования его из слона.
Черч утверждает, что возвращение вымерших видов поможет в борьбе с последствиями изменения климата. Действительно ли появление мамонтов позволит превратить арктическую тундру в пастбища, как сейчас говорят?
Это полная блажь. Последние мамонты на острове Врангеля вымерли несколько тысяч лет назад. С тех пор климат неоднократно менялся. Никакого отношения современные изменения климата к мамонтам не имеют. Надо не на мамонтов кивать, а самим ответственно относиться к экологии
Необходимо понимать и то, что предложенные опыты вовсе не означают восстановление мамонта как вида, который может влиять на экосистемы. Потому что для этого нужно будет клонировать не одного мамонта, а минимум десятки разных особей обоих полов. Для поддержания популяции требуется определенное биологическое разнообразие, иначе она будет абсолютно не жизнеспособна.
В Якутии животным уже даже нашли место жительства — Плейстоценовый парк, заказник на северо-востоке республики. Его создатель, эколог Сергей Зимов уверен, что мамонты помогут вернуть тундру в доисторическое состояние, пастбища окажут охлаждающий эффект на климат и спасут планету от выбросов метана, скрытого в вечной мерзлоте…
Как показывает опыт Илона Маска, наличие достаточного финансирования позволяет заражать большими «челленджами» определенное количество людей и решать какие-то задачи. Однако конкретно эти утверждения не имеют никакого смысла. Даже если представить, что популяция мамонтов будет восстановлена, им попросту негде будет жить.
Куда целесообразнее рассматривать «воскрешение» не мамонтов, а многочисленных видов животных, которые вымирают в наше время и из-за нас. Может быть, вообще нужно сначала что-то изменить в себе…
В возрождении исчезнувших видов есть практический смысл?
Повторюсь, большинство этих видов исчезли из-за абсолютно безответственной деятельности людей, которые, надо отдать им должное, просто не понимали, что они творили. Сейчас большинство этих животных можно было бы поддерживать лишь в искусственных условиях. В естественной среде они бы существовать не смогли, потому что их среда обитания исчезла.
Подытожу. Нам незачем бегать за «мамонтами в небе»: вокруг нас из-за сокращения ареалов в ближайшее время вымрет огромное количество земноводных, насекомых и птиц, они нуждаются в нашей помощи и поддержке здесь и сейчас. Увы, они не занимают такое место в общественном сознании, как мамонты. Но в плане биологической ценности они ничуть не менее значимы.
Тем не менее хайп вокруг мамонта поможет создать технологии, которые окажутся полезными некоторым другим, пусть менее заметным, но не менее важным братьям нашим меньшим.
Увидеть мамонта: каких доисторических животных смогут клонировать
МОСКВА, 13 июл — РИА Новости, Альфия Еникеева. Технологии клонирования, секвенирования ДНК и перепрограммирования клеток делают возможным воскрешение вымерших видов животных. РИА Новости рассказывает, как далеко продвинулись технологии, почему до сих пор не клонировали мамонта и кого ученые собираются возродить в будущем.
Теперь ученые собираются взять яйцеклетки у двух последних самок и получить уже чистокровные эмбрионы. Вынашивать детенышей, скорее всего, будут суррогатные матери из южноафриканской популяции белых носорогов. Таким образом, северный подвид восстановится, уверены биологи.
Чего н е х ватает д ля у спешного к лонирования
По данным специалистов, уже через 158 тысяч лет после гибели животного половина связей между азотистыми основаниями его ДНК будет разорвана. Именно поэтому, например, нельзя клонировать нептичьих динозавров, вымерших в конце мелового периода (около 65 миллионов лет назад). Их ДНК разрушена, а белки, извлеченные из костей тираннозавра и брахилофозавра и даже частично расшифрованные, не подходят для клонирования этих доисторических гигантов.
Впрочем, порой в образцах замороженной ткани удается найти отдельные целые ядра клеток, но когда останки древних животных оттаивают, все исчезает. Сохранять структуру клетки при размораживании ученые пока не умеют.
Новые т ехнологии и д оисторические г иганты
Однако многие специалисты настроены скептически. Ведь получится не мамонт, а межродовой гибрид (современные слоны и древние мамонты — дальние родственники). Такие гибриды, как правило, нежизнеспособны. Известен лишь один прецедент. Детеныш, родившийся в Честерском зоопарке в 1978 году от азиатской слонихи и африканского слона, прожил только 12 дней.
Древние пещерные львы
Биологического материала для реконструкции ДНК доисторической кошки более чем достаточно. В Якутии в 2015 и 2017 годах нашли трех пещерных львят. Два тела сохранились полностью, одно — без задних лап. Пока усилия ученых не увенчались успехом, сохранность останков оказалась недостаточной, и исследователям удалось выделить только отдельные фрагменты ДНК.
Мамонт, идентичный натуральному. Получится ли у ученых восстановить доисторическое животное
Известный американский генетик и биоинженер Джордж Черч и предприниматель Бен Ламм объявили о создании новой компании Colossal. Ее цель — восстановление шерстистого мамонта и возвращение его в дикую природу. Для этого компания уже привлекла 15 миллионов долларов. По мнению профессора Черча, этого достаточно для получения жизнеспособных эмбрионов мамонтов. Для последующих работ потребуется дополнительное финансирование.
Воскрешение мамонта — своего рода священный Грааль для энтузиастов синтетической биологии. Мамонт — одно из самых популярных у широкой публики доисторических животных и уступает разве что динозаврам. Но если от динозавров остались только окаменевшие кости, то некоторых мамонтов вечная мерзлота сохранила нетленными — с шерстью, кожей, мышцами и т. д. Когда появилась технология клонирования млекопитающих, показалось, что теперь до восстановления древних гигантов — рукой подать.
И такие проекты в нашем веке возникали неоднократно. Этим собирался заняться скандально известный южнокорейский профессор Хван У Сук. Профессор Киотского университета Акира Иритани, возглавлявший японо-американо-российскую команду энтузиастов, высказывал надежду, что уже через пять-шесть лет мы увидим живых мамонтов. Однако с тех пор прошло уже десять лет, а воз и ныне там.
Все подобные проекты до сих пор упирались в одну и ту же трудность: для клонирования нужны живые клетки или хотя бы целые клеточные ядра. Увы, вечная мерзлота сохранила нам тела и генетический материал мамонтов — но не их клетки. При замерзании кристаллики льда разрушили ядерные мембраны, и цитоплазматические ферменты-нуклеазы получили доступ к геному. Конечно, активность нуклеаз в замороженных тканях была крайне низкой, но за десятки тысяч лет они успели порубить всю ДНК в мелкую нарезку. Сопоставляя эти фрагменты, можно восстановить полный «текст» генома мамонта, но никто еще не придумал, как превратить этот текст в реальные хромосомы в живой клетке.
Правда, два года назад японо-российская команда во главе с уже упомянутым профессором Иритани вроде бы обнаружила в тканях мамонтенка Юки что-то, похожее на клеточные ядра. Когда их ввели в яйцеклетки мыши, те вроде бы даже попытались поделиться, но ни в одном случае этот процесс так и не дошел до конца.
Между тем еще в 2008 году был прочтен полный геном шерстистого мамонта. Геном его ближайшего ныне живущего родственника — азиатского слона — также полностью расшифрован. Теоретически можно взять живую клетку слона, заменить в ее геноме все «разночтения» с геномом мамонта на соответствующие мамонтовые фрагменты и дальше уже из этой «отредактированной» клетки попытаться вырастить заветное хоботное. Благо сейчас в руках исследователей есть такой инструмент редактирования генома, как система CRISPR/Cas.
Именно этим путем и собираются идти Черч и Ламм. Отредактированную яйцеклетку затем предполагается имплантировать живой слонихе, которая через положенный срок и родит мамонтенка. По прогнозам компании, это может произойти уже через четыре-шесть лет.
Трудно не позавидовать оптимизму новоявленных компаньонов. Применение системы CRISPR/Cas к редактированию генома млекопитающих до сих пор остается в стадии экспериментов, в которых наряду с желаемым результатом регулярно обнаруживаются странные и неприятные побочные эффекты. Дальнейшие манипуляции с суррогатными мамами для мамонтят тоже, мягко говоря, не сулят стопроцентной эффективности. Особенно если учесть, что в этой роли Черч и Ламм собираются использовать самок не азиатского, а африканского слона, то есть драгоценные эмбрионы будут развиваться в чреве животных другого вида. Правда, в дальнейшем предполагается использование искусственных маток, но их еще только предстоит разработать.
Но предположим, что у Colossal все получится и через какое-то время она будет располагать достаточным числом «мамонтов, идентичных натуральным», чтобы начать выпускать их в природу. А куда, собственно, их можно выпустить?
Мамонт был жителем совершенно особого ландшафта — тундростепи (по-английски ее называют «мамонтовой степью»). Это были холодные и сухие пространства, поросшие злаками, осоками, полынями и другими характерными для степей травами, которые местами перемежались кустиками низкорослых ив. Вся эта растительность (куда более питательная, чем мхи и лишайники современной тундры) и составляла пищу мамонтовой фауны — мамонтов, шерстистых носорогов, овцебыков, бизонов, диких лошадей, северных оленей, сайгаков. Сухой климат предопределял не только такой состав растительности, но и неглубокий снежный покров зимой, благодаря чему корм для копытных и хоботных был доступен круглый год. Но такой климат обеспечивало соседство ледников, аккумулировавших на себе осадки. Когда ледники растаяли, тундростепь фактически исчезла — от нее остались лишь крохотные островки в некоторых горных районах Сибири и на Аляске. На них могут успешно существовать полярные суслики-евражки — но не мамонты.
Правда, некоторые ученые полагают, что распад тундростепи — не причина исчезновения крупных травоядных, а следствие их истребления древними охотниками. И если бы вымерших гигантов удалось вернуть, они за вполне обозримое время превратили бы тундру или лесотундру в тундростепь. Российский зоолог Сергей Зимов много лет пытается доказать это на практике, создав на северо-востоке Якутии заказник «Плейстоценовый парк» и собирая в него то, что осталось от мамонтовой фауны в современном мире. Возможно, Джордж Черч знаком с работами Зимова, публиковавшимися в международных научных журналах, включая Nature и Science. Во всяком случае, то, что он говорит о перспективах реинтродукции мамонтов в природу, почти дословно совпадает с аргументацией Зимова.
Однако эта гипотеза выглядит довольно сомнительной. Да, известно, что все травяные экосистемы (степь, прерия, саванна и т. д.) могут существовать только при наличии в них крупных травоядных, регулярно подстригающих эти гигантские «газоны». Но вряд ли эти животные могут изменить режим осадков в местах своего обитания. А именно обилие воды — ключевой фактор превращения тундростепи в тундру.
Словом, проект Черча и Ламма выглядит совершенно невыполнимым сразу по нескольким независимым причинам. И все же почему-то хочется, чтобы у них все получилось.
А что думаете вы? Обсудить тему и поспорить с автором теперь можно в комментариях к материалу.
Больше текстов о науке и обществе — в нашем телеграм-канале «Проект «Сноб” — Общество». Присоединяйтесь
В России оценили шансы американцев клонировать мамонтов
В МГУ имени Ломоносова усомнились в способности американской биотех-компании Colossal Biosciences и профессора генетики в Гарвардской медицинской школе Джорджа Черча клонировать и вырастить мамонта. В разговоре с «Лентой.ру» магистранты биологического факультета университета направления «Геномика и здоровье человека» Мария Базаревич и Анастасия Павлова объяснили, что ученые до сих пор не нашли хорошо сохранившийся генетический материал.
«Туши мамонтов покоились в вечной мерзлоте и хорошо сохранились, но все равно ДНК слишком разрушена, чтобы использовать ее для классического клонирования. Строго говоря, команда Черча хочет возродить не мамонта, а скорее, гибрид слона, в геном которого встроены отдельные гены мамонта, которые отвечали бы за определенные характеристики, давали бы животному адаптивные возможности выжить в арктических условиях», — оценил они шансы успешного завершения проекта.
Материалы по теме
«Это не овечка Долли»
«Все начинается с погони за животным»
По словам Павловой и Базаревич, технически редактировать геном млекопитающих можно, однако нужно понимать, что между отредактированным геномом и родившимся живым организмом — «огромная дистанция, на пути которой есть множество еще не решенных проблем».
Собеседницы «Ленты.ру» напомнили, что сейчас есть возможность выращивать эмбрионы в искусственной матке. Так, недавно в 3D-матке были рождены крысята. Кроме того, таким же образом протекала часть цикла внутриутробного развития ягнят. В планы группы Черча входит развитие искусственной утробы для слона.
Магистранты отметили, что произвести мамонта можно не раньше, чем через десять лет, и чем больше будет финансирование, тем выше шансы на успех. «Но даже если на каком-то из этапов у них перестанет получаться, научный мир в любом случае получит много новой информации о применении геномного редактирования. Пока что Черч и его группа действуют словно в темной комнате и не знают точных последствий своего эксперимента», — заключили Павлова и Базаревич.
Ранее стало известно, что компания Colossal Biosciences захотела клонировать и вырастить мамонта (одновременно со странствующим голубем, которого истребили в начале XX века). Опытами руководит известный американский ученый Джордж Черч. Генетик убежден, что возвращение исчезнувших видов поможет восстановить леса и оживить арктические луга. Первую особь американцы собираются вывести за четыре-шесть лет, а власти Якутии хотят поселить клонов вымерших животных в местном Плейстоценовом парке.