Александр Спирин
Клонировать вымерших гигантов «в лоб», целым геномом, пока не получилось. Фото Reuters
Американские генетики сообщили, что им удалось вставить 14 генов вымерших мамонтов в ДНК современного слона. Об этом в интервью газете Sunday Times сообщил руководитель исследовательского коллектива Джордж Черч из Гарварда. «Сейчас в нашем распоряжении имеются здоровые клетки слона с фрагментами ДНК мамонта», – подчеркнул Черч.
Таким образом, достижение группы Черча фактически означает появление альтернативы классическому методу клонирования. В том числе и клонирования вымерших видов животных. На сегодня планы сохранения более 840 исчезающих видов животных оцениваются примерно в 1 млрд долл. в год. За последние 30 лет из биосферы планеты исчезли 15 видов, включая три вида млекопитающих. В данном случае речь идет о поэтапном воссоздании генома мамонта – по сохранившимся фрагментам ДНК, которые вставляются в клетки их ближайших родственников – индийских слонов.
Заметим, что само это родство древних «сибиряков» и современных «индийцев» было экспериментально подтверждено не так давно – в 2006 году. Именно в феврале 2006 года в очень уважаемом, высокорейтинговом журнале PLoS Biology была опубликована работа, выполненная командой российских и американских генетиков под руководством профессора Евгения Рогаева. Она посвящена расшифровке (секвенированию) полной последовательности митохондриальной ДНК (мтДНК) мамонта. Напомним, что мтДНК содержится в особых органеллах живой клетки – митохондриях – и главная ее особенность – эта митохондриальная ДНК (в отличие от ядерной ДНК) передается из поколения в поколение только по материнской линии и не рекомбинирует (то есть отцовские гены не перемешиваются с материнскими).
Рогаеву и его коллегам удалось тогда расшифровать полную последовательность мтДНК мамонта (длиной 16 842 нуклеотида). Это стало возможным благодаря исключительной сохранности ноги мамонта, обнаруженной в 1986 году в вечной мерзлоте на Чукотке. Мороженая мамонтятина сохранилась настолько хорошо, что в ней даже различимы ядра клеток, а в ядрах – ядерная (хромосомная) ДНК. Это первый случай обнаружения ядерной ДНК у столь древнего животного. (Незадолго до этого гуру палеогенетических исследований из Германии Сванте Паабо расшифровал фрагмент митохондриальной ДНК мамонта длиной около 5 тыс. нуклеотидов.)
Надо сказать, что до тех пор велись ожесточенные научные споры о генетическом родстве мамонтов и современных слонов. Мамонты и слоны входят в состав наиболее древней группы млекопитающих. Работа Рогаева с коллегами позволила установить, что мамонты ближе к индийскому, чем к африканскому, слону. Разделение линий индийского и африканского слонов произошло 6 млн лет назад. Время разделения первой из этих линий на две (ведущие к мамонту и индийскому слону соответственно) произошло около 4 млн лет назад.
Дальше события разворачивались в нарастающем темпе. В начале октября 2012 года Алексей Тихонов из Зоологического института Санкт-Петербурга сообщил о находке «юного» мамонтенка, примерно 16 лет от роду, которого назвали Женя (Jenya) – по имени случайно нашедшего его 11-летнего мальчика. Находка была сделана в северо-восточном «углу» Якутии, у мыса Сопочная Карга. Гибель мамонтенка приписали отсутствию левого бивня, что предопределило проигрыш в борьбе за выживание в суровых условиях тундры. И такое предположение было вполне обоснованным.
Ученые исходили, в частности, из того, что рисунки на стенах пещер Франции и Испании показывают наличие большого «загривка» у мамонтов, в котором, как у современных верблюдов, откладывался жир. А вот у мамонтенка Жени горб оказался очень маленьким, что свидетельствует о его возможном голодании на протяжении лета, в конце которого он и погиб. Исследователи полагали, что ДНК мамонтенка вряд ли сохранилась в количествах, необходимых для анализа и секвенирования (прочтения ее последовательности).
В мае 2013 года заведующий экспозиционным отделом Музея мамонта имени П.А. Лазарева Института прикладной экологии Севера СВФУ Сергей Федоров заявлял, что сохранившиеся мягкие ткани туши мамонта, а также его кровь, возможно, помогут решить вопрос о его клонировании. «Да, мы планируем клонировать найденного мамонта, – подчеркивал Федоров. – Станет ли это возможным, покажут анализы крови и тканей животного».
 |
| Хорошо сохранившаяся туша мамонтенка стала популярным выставочным объектом. Фото Reuters |
У таких оптимистических планов тоже были свои основания. Ведь на второй день работы с тушей мамонта, обнаруженной на Малых Ляховских островах Новосибирского архипелага, на оголенной коже начала выступать кровь. Также отмечалось, что у мамонтихи почти идеально сохранились мягкие ткани. Фрагменты мышечной ткани, обнаруженные вне тела, имели естественный красный цвет свежего мяса.
А вообще эпопея с выделением вещества наследственности вымерших мамонтов началась задолго до нынешнего успеха. В далеком 1799 году охотниками на берегах реки Лены впервые был найден полностью сохранившийся скелет мамонта с остатками мягких тканей.
Исследовал эту находку ботаник Михаил Иванович Адамс. Правда, к тому времени, пока Адамс добрался до «Ленского мамонта», через семь лет, собаки изрядно изгрызли сохранившиеся мягкие ткани мамонта.
В 1994 году из костей скелета мамонта были выделены два образца ДНК, секвенирование которых было завершено в середине 2008 года. Стефан Шустер и его коллега Уэбб Миллер сообщили об этой работе в журнале Nature. Среди авторов статьи, в которой описывался геном М. primigenius размером 4,17 млрд «букв» ген-кода (нуклеотидов), что по размеру сопоставимо с геномом современных слонов, был и Алексей Тихонов. Авторы статьи высказывали робкую надежду, что через пару десятков лет будут созданы условия для клонирования вымерших мамонтов…
Увы, с клонированием вымерших гигантов «в лоб», целым геномом, не получилось. Но ученые не опускали рук. Тем более возрос их оптимизм, когда они стали счастливыми обладателями клубка шерсти мамонта, из корней волос которого была выделена вполне сохранная ДНК. Это вселило надежду на «продолжение рода» мамонтов. Дело в том, что роговое вещество волос (кератин) «не пускает» к клеткам их ствола микроорганизмы, загрязняющие своим генетическим материалом древнюю ДНК.
Накопленный опыт и сведения о геноме мамонта обеспечили выход на научную арену представителей «тяжелой биологической артиллерии» – гарвардских специалистов с их финансовыми возможностями и современнейшим оборудованием, необходимым для деликатного обращения с ДНК мамонта. Джордж Черч начал с клонирования 14 генов из генома мамонта, которые, по его мнению, обеспечивали покрытым шерстью гигантам возможность выживать в суровых условиях Севера. Это прежде всего гены роста волос, активность которых полностью задавлена у азиатских и африканских потомков мамонтов, слонов. Затем гены, определяющие размер ушных «лопастей», а также накопление подкожных отложений жира и гемоглобина. Последний, что важно, отличался от слоновьего. Этот белок, как известно, содержит железо, которое придает крови красный цвет.
Клонированная ДНК генов была затем внесена в культуру клеток азиатского слона с помощью новейшего метода CRISPR, «позаимствованного» у бактерий всего лишь в прошлом году. CRISPR представляет собой большой протеиновый комплекс для «редактирования» другой важнейшей молекулы жизни – РНК. Этот комплекс способен, например, внедряться в клетки вирусов, являясь тем самым одним из древнейших защитных механизмов клеток. Черч использовал новый метод для интеграции мамонтовых генов в геном слона. Эффективность работы CRISPR можно оценить по следующему параметру: с его помощью можно передавать генетические мутации следующим поколениям с вероятностью 97%!
Молекулярная операция с клонированными генами мамонта прошла успешно, о чем говорит, с одной стороны, нормальная активность интегрированных генов мамонта, а с другой – нормальное самочувствие клеточной культуры. Теперь речь идет о «сотворении» в ближайшем будущем гибридных эмбрионов – зародышей слона и мамонта. По мнению Черча, мамонты (и даже их неточные копии) сыграют важную роль в стабилизации экосистемы сибирской тундры, которой угрожает таяние вечной мерзлоты.
А далее – можно надеяться на воссоздание путем селекции чистокровных мамонтов или оволошенных «морозостойких» слонов, которые сами переселятся в северные широты подальше от людей.
