Как воскресить мамонта: ДНК поможет ученым оживить шерстистого гиганта01.03.2022 12:48

Последние мамонты жили не слишком давно — в то время в древнем Египте уже возвели пирамиды. Вдобавок их останки оказались заперты во льдах и мерзлоте, поэтому найти великолепно сохранившиеся образцы не так уж сложно. Из некоторых даже удается выделить ДНК.

«Люди привыкли думать, что мамонты исчезли навсегда. Но ученые, работающие в лаборатории нашей компании, так не считают. Мы уже занимаемся возрождением шерстистого мамонта. Команда собрала жизнеспособные образцы ДНК и редактирует гены, которые позволят этому замечательному гиганту снова стать славой Арктики»  — эта оптимистичная реклама встречает посетителей на сайте стартапа Colossal. С Беном Ламмом «все ясно»: одной из задач его прошлого проекта Hypergiant Industries была разгадка тайны НЛО. Компания разрабатывала нейросеть, способную находить «тарелки» на спутниковых снимках и изучать их траектории. 

А вот Черч, заявивший, что покажет первого мамонтенка уже через пять-шесть лет, ни в чем подобном не замечен. Это один из самых именитых генетиков мира, и список его заслуг выглядит почти так же фантастически, как и воскрешение древних животных. Совместно с Уолтером Гилбертом он создал первый метод прямого секвенирования и стал одним из инициаторов проекта «Геном человека». Его технологии позволили впервые установить полную последовательность ДНК бактерии. Черч участвовал в разработке технологий генной модификации CRISPR/Cas9 и нанопорового секвенирования, продемонстрировал применение ДНК в роли накопителя данных и даже детектора темной материи. Если такой человек затеял что-то новое, это неспроста. 

Заняться возрождением исчезнувших видов Черча убедил еще один крайне необычный персонаж — Стюарт Бранд. Это известный эколог, ставший одним из основателей зеленого движения в 1960-х. Однако взгляды его не похожи на обычные мечты о мире, не испорченном технологиями. В решении проблем окружающей среды Бранд призывает опираться на самые продвинутые технологии: атомную энергетику, геоинженерию, редактирование генома, биотехнологии. Свой подход, экопрагматизм, он противопоставляет обычному экологизму, чем вызывает немало критики.

Однажды Бранд поинтересовался у Черча, не позволит ли новая многообещающая технология редактирования генома CRISPR превратить слона в мамонта. Ученого идея заинтересовала, и началось сотрудничество. В 2021 году они основали некоммерческую организацию Revive & Restore («Возрождение и восстановление»), которая пыталась запустить проекты по спасению вымирающих видов, страдающих от низкого генетического разнообразия, внося в их ДНК гены от вымерших собратьев. Например, в Revive & Restore выделили ДНК из останков вымерших черноногих хорьков, чтобы вернуть генетическое разнообразие в ныне живущие популяции их родственников. 

Бранд называет это «генетической скорой помощью», хотя американская общественность с трудом принимает такие идеи. В других странах отношение к спасению вымирающих более благожелательное. В 2003 году в Европе уже пытались воскресить пиренейского горного козерога, последний из которых умер за несколько лет до того. Эксперимент закончился неудачей: из-за недоразвитых легких детеныш долго не протянул, и пиренейские козероги стали первым в истории дважды вымершим животным. Однако ученые думают о новых попытках возродить исчезнувшие виды: в Австралии — заботливую лягушку, в Великобритании — гагарку, в ЮАР — кваггу. Пока даже с лягушкой ничего не получилось. Неужели теперь замахнулись сразу на мамонта?

Первая успешная демонстрация клонирования датируется 1996 годом, когда на свет появилась знаменитая овечка Долли. Если двигаться этим путем, то понадобится взять клетку мамонта с идеально сохранившимися хромосомами и всем клеточным ядром. Далее ядро следует извлечь и вместе с геномом перенести в яйцеклетку слонихи, собственное ядро которой заранее удалено. А подготовленный таким образом эмбрион пересадить суррогатной самке, в утробе которой он и вырастет, следуя генетической программе из первоначальной клетки. 

Еще с 1990-х, когда появились технологии криоконсервации, многие полевые экспедиции пытаются найти подходящие клетки мамонта и тут же заморозить их для подготовки к клонированию. И в Сибири, и в Канаде в мерзлоте нередко попадаются весьма многообещающие останки животных, но всякий раз ДНК в клетках оказывается слишком сильно повреждена временем, теплом и бактериями. В распоряжении ученых до сих пор нет мамонтовых клеток, подходящих для клонирования. Поэтому Черч нашел другой способ воскресить косматых великанов древности. Ученый решил отредактировать геном слона, добавив в него некоторые фрагменты ДНК мамонта  — прежде всего те, что нужны для роста шерсти. 

Полный геном мамонта удалось сложить из фрагментов и прочитать еще в 2015 году; он почти целиком совпадает с геномом слона. Были найдены некоторые гены, которые отвечали за способности, связанные с жизнью в Арктике, — например, за особую форму гемоглобина, лучше связывающую и высвобождающую кислород при низких температурах. У обычных слонов такого гена, разумеется, нет; в общей сложности замены требуют 50 фрагментов их генома. По задумке Черча, они дадут воссоздаваемому зверю густой волосяной покров, холодостойкий гемоглобин и дополнительные отложения жира. Правда, бивни планируется убрать, чтобы обезопасить удивительных животных от браконьеров. Итак, генетики собираются синтезировать нужные участки ДНК по образцам из генома мамонта. Затем с помощью технологии CRISPR (к созданию которой Черч также приложил руку) внести эти фрагменты в геном слоновьей клетки, поместив ее в матку суррогатной самки. Останется подождать от 18 до 22 месяцев беременности, и на свет появится первый «воскресший» мамонтенок. Точнее, слоненок, превращенный в современный аналог мамонта. Но неважно, кем он окажется «по паспорту»: поселится этот малыш, скорее всего, в России.

По подсказке того же Стюарта Бранда Черч собирается поместить малыша в заказник «Плейстоценовый парк», расположенный в Якутии, за Полярным кругом, в местах, где Колыма впадает в Восточно-Сибирское море. Здесь, на Северо-Восточной научной станции Российской академии наук, уже больше 30 лет проводится необычный эксперимент по воссозданию исчезнувшей экосистемы «мамонтовых степей». И главную роль в этом превращении должны сыграть завезенные в тундру крупные животные. Сегодня Крайний Север — это тундра и низкое редколесье. Однако еще 12 тыс. лет назад большую часть территории покрывали ледники, а в остальных местах расстилалась тундростепь. Она напоминала очень холодную саванну, где паслись многочисленные стада животных, которые непрерывно вытаптывали и удобряли почву. Именно этот ландшафт и планирует воссоздать эколог Сергей Зимов, много лет руководящий проектом «Плейстоценовый парк». 

Начав работу над ним еще в конце 1980-х, Зимов за эти годы показал, что крупные травоядные способны снова превратить тундру в богатые пастбища. Животные поедают траву и вытаптывают снег, рыхлят почву, оставляя корни нетронутыми, помогают в распространении семян, стимулируют рост растений и развитие всей экосистемы. В заказнике уже поселили множество выносливых травоядных: якутских лошадей и северных оленей, овец и овцебыков, лосей и яков, бизонов и зубров, даже коз с верблюдами. Не хватает только мамонтов.

По словам Сергея Зимова, убирая, унавоживая и вытаптывая снег, пасущиеся животные нарушают теплоизоляцию почвы. Это позволяет ей глубже промерзать за холодное время и замедляет таяние мерзлоты, разрушение которой заметно ускорилось в последние годы. А ведь вся инфраструктура на Крайнем Севере опирается на этот — не такой уж вечный, как оказалось, — слой. Вдобавок мерзлота сохраняет огромные количества органики: если вся она перейдет в почву и начнет перерабатываться бактериями, это приведет к выбросу в атмосферу колоссальных дополнительных объемов углекислого газа. Из тающей мерзлоты высвобождается и парниковый метан. Остановить этот процесс планируется с помощью крупных травоядных животных. 

В 2018 году Черч и Бранд навещали эколога в «Плейстоценовом парке» и легко нашли с ним общий язык. «С мамонтами было бы легче, хотя мы и без них справимся, — говорит Зимов. — Даже если их удастся возродить, это будет проблема наших детей и внуков, ведь слон растет долго. Моя задача — начать, убедить, что попробовать стоит. Это наша земля, наши корма, и слоны тоже должны быть нашими». Впрочем, Черч рассказывает о своей главной цели иначе. «Какой результат для меня будет успехом? Возвращение взаимодействия между видами, которое исчезло с утратой одного из них,  — объясняет ученый. — Если мы сделаем это, то увеличим генетическое разнообразие планеты и возродим утраченные экосистемы. Потому нам не столь важно точно воссоздать мамонта: достаточно получить того, кто будет на него похож, — шерстистого слона, если хотите. Главное, что он будет выполнять в экосистеме те же функции».