Можно ли вернуть мамонтов: палеонтолог из Якутии — о том, зачем клонировать древних животных
В 2010 году в Якутии на берегу был найден мамонтенок Юка — самый сохранный за всю историю палеонтологии. Исследования показали, что останки пролежали в земле 28 000 лет, но тем не менее мозг, мягкие ткани и даже шерсть животного уцелели. Ученые всего мира вынашивают амбициозные планы по клонированию мамонтов на основе ДНК, выделенных из ископаемых останков. Для реализации этого проекта в 2015 году на основе лаборатории Музея мамонта им. П. А. Лазарева в Якутске был открыт Международный центр коллективного пользования «Молекулярная палеонтология» (МЦКП). Ведущий научный сотрудник центра, кандидат медицинских наук Лена Григорьева рассказала Forbes Woman, насколько реальны перспективы клонирования мамонтов в Якутии и зачем вообще ученые стремятся возродить вымерших животных.
— Уже долгое время мамонт позиционируется как символ Якутии. В 1991 году в Якутске был открыт Всемирный музей мамонта. У музея были в том числе и исследовательские задачи. Чего удалось добиться за эти 30 лет?
— Музей мамонта был организован по предложению первого палеонтолога Якутии П. А. Лазарева в качестве центра развития палеонтологии, где проводились бы исследования мамонтовой фауны и ее ареала. В 1995 году учреждение превратилось в подразделение Академии наук Республики Саха и стало именоваться Музеем мамонта. В 2011-м он стал относиться к Северо-Восточному федеральному университету имени М. К. Аммосова. В наши дни Музей мамонта имени П. А. Лазарева — учреждение, специализирующееся исключительно на исследовании мамонтовой фауны и ее ареала в ледниковую эпоху.
До образования Музея мамонта почти все палеонтологические находки родом из Якутии отправлялись в научные организации Москвы, Новосибирска, Петербурга. После организации музея находки остаются и экспонируются в Якутске, здесь же проводятся их многоцелевые исследования.
Остеологическая коллекция музея содержит более 3000 экземпляров. В морозильниках организации находится самая впечатляющая по количеству и по составу коллекция замороженных останков ископаемых животных ледникового периода. Среди единиц с уцелевшими мягкими тканями имеются целые туши суслика, куропатки, детеныша бизона, лосенка, лемминга копытного, жеребенка, части тел Анабарского и Малоляховского мамонтов. Почти все они насчитывают несколько десятков тысяч лет.
— Каковы перспективы изучения экспонатов музея современными палеонтологами?
— Большая часть этих находок не имеет аналогов в мире, поэтому они обладают значительной ценностью для науки и музеев. Все экземпляры с мягкими тканями хранятся в огромном морозильнике при температуре -18°С, а самые ценные туши — в низкотемпературном морозильнике при -86°С. Сохранение экспонатов в замороженном виде очень важно, так как ученые получают возможность исследовать организмы, сохранявшиеся тысячи лет почти в неизмененном состоянии.
Наиболее интересные и эксклюзивные находки исследуются по всем направлениям. Перед началом работы организуется рабочая группа с участием признанных ученых России (в том числе из Якутии) и иных стран, создается индивидуальный план научных исследований. Так, в программе изучения Малоляховского мамонта параллельно существует 15 направлений, а в рабочую группу входят сотрудники и студенты СВФУ, пяти научных учреждений Якутии, пяти российских университетов и институтов РАН, шести научных организаций и университетов других стран.
Управлять геномом: как биоинформатика помогает лечить тяжелые болезни и даже коронавирус
— МКЦП «Молекулярная палеонтология» действует как обособленное структурное подразделение института. Каковы приоритетные направления работы центра? Какие исследования сейчас там проводятся?
— Создание центра стало результатом договора о научном сотрудничестве по проекту «Возрождение мамонта и других ископаемых животных» между СВФУ и корейской организацией Sooam Biotech Research Foundation».
Ученые МЦКП занимаются исследованием жизнеспособных клеток ископаемых останков, геномов вымерших и современных популяций животных Северо-Восточной части Евразии. Делаются попытки реконструировать экосистему позднего плейстоцена и особенности доместикации (одомашнивания. — Forbes Woman) животных. Выясняются филогенетические связи между ископаемыми видами и их близкородственными «современниками». Планируется изучать метагеном микробных сообществ экосистем Арктики в условиях вечной мерзлоты.
— Палеогенетика — достаточно молодая наука. На какой стадии развития она сейчас находится в России? Что нам дают эти исследования?
— Палеогенетика — уже не самое молодое направление в генетике. Первые научные работы в этой области были опубликованы еще в 80-х годах прошлого века, а бурное ее развитие приходится на последние 20 лет. Палеогенетика занимается изучением образцов древней ДНК. Фрагменты нераспавшихся белков и ДНК были обнаружены даже в останках динозавров, мастодонтов и моллюсков возрастом до сотен миллионов лет. Древнюю ДНК можно получить из любой ткани: костей, мягких тканей, зубов, волос, шерсти, скорлупы яиц, осадочных отложений пород. Палеогенетика, в свою очередь, делится на несколько направлений, например, по изучению животных, растений, человека.
В России первые и наиболее успешные исследования были посвящены палеогенетике человека. Палеогенетикой животных ученые России начали заниматься сравнительно недавно — я думаю, с того момента, как методы исследований стали доступными в нашей стране. На сегодня исследования в области палеогенетики являются одними из самых приоритетных в биологии и дают возможность публиковаться в самых высокорейтинговых научных журналах. Эти исследования чрезвычайно важны для понимания общей эволюции. Так, можно провести реконструкцию генетической истории представителей мамонтовой фауны, обнаружить родственные связи древних и современных таксономически близких животных (родственно близких. — Forbes Woman), выявить время возникновения тех или иных видов.
— Сравнительно недавно был запущен проект «Возрождение мамонта и других ископаемых животных». Власти Якутии заявляют, что в ближайшем будущем может возникнуть возможность клонирования мамонта. Сможем ли мы вскоре увидеть мамонтов в тундре? Насколько реалистичны эти планы?
— Идейными вдохновителями проекта были всемирно известный ученый, биотехнолог Хванг Ву Сок и бывший директор Музея мамонта Семен Егорович Григорьев. И сразу после подписания договора — удача для мирового научного сообщества — на острове Малый Ляховский была найдена очень хорошо сохранившаяся туша мамонта. Аналогов таких находок в настоящее время нет. В дальнейшем было найдено еще несколько хорошо сохранившихся останков других животных мамонтовой фауны.
Клонирование мамонтов — это огромный прорыв в науке. Но смогут ли мамонты существовать в дикой природе и приспособятся ли они к новым климатическим условиям?
Никто не может сказать, что клонировать мамонта невозможно, но в то же время есть проблемы в реализации проекта. Однако наука на месте не стоит. К примеру, в 2012 году, когда нашли Малоляховского мамонта, мы не знали, как начать исследования. Сегодня мы уже выработали четкий план работ по изучению клеток и тканей древних животных. На базе Северо-Восточного федерального университета создали единственную в России лабораторию по изучению палеонтологических объектов на клеточном уровне.
Отрадно, что к нашим проектам подключаются различные фонды и организации. Так, Российский фонд фундаментальных исследований финансирует изучение генетики древних грызунов и млекопитающих. Совместно с Фондом развития Абу-Даби создаем уникальную лабораторию по исследованию древних животных. Думаю, общими усилиями мы станем ближе к тому, чтобы увидеть мамонта воочию. Но никто не даст ответ, когда это будет.
— Исследование генома древних животных проводится уже не первый год. На это выделяется достаточно много времени и ресурсов. Где ученые смогут использовать знания о генах мамонтов? Какая польза от этого для человечества?
— На пути исследования не только генома мамонта, но вообще всех древних организмов обнаруживается очень много полезного для человечества в целом. Например, каждую находку тщательно проверяют микробиологи и во время исследований находят множество новых микроорганизмов. По результатам их анализа будет оценен биотехнологический потенциал выделенных штаммов, можно будет в дальнейшем использовать их для производства пробиотических культур, антибиотиков, иммуномодуляторов, бактериофагов.
Данные о геноме мамонта в целом имеют фундаментальную ценность. А если ДНК этого ископаемого животного будет расшифрована полностью, ученые смогут его клонировать.
Результаты исследования могут применяться для разработки протоколов отбора, транспортировки и обеспечения сохранности и пригодности для научных исследований уникальных биологических объектов, сохранившихся в условиях консервации вечной мерзлотой. Они пригодятся для разработки природно-подобных технологий, которые позволят консервировать животные ткани в суправитальном (раннем посмертном. — Forbes Woman) состоянии сверхдлительное время.
— После находки молодого мамонта в торфянике исследования значительно продвинулись. Ученые допускают, что клонировать животное можно будет до конца 2021 года. Вы согласны с таким утверждением?
— Без сомнения, клонирование мамонтов — это огромный прорыв в науке. Но в то же время такие действия кажутся не вполне продуманными. Смогут ли мамонты существовать в дикой природе и приспособятся ли они к новым климатическим условиям? Как вы думаете, к чему приведет восстановление вымершего вида?
Давайте сперва получим хоть какие-то результаты в этом вопросе. Даже если такое произойдет через 100 лет, не думаю, что мамонты будут стадами бегать по тундре, хотя она была их естественной средой обитания. Чтобы они могли выжить и давать потомство, нужно восстановить высокоэффективную экосистему, существовавшую в период их массового распространения.
Около 10 000 лет назад наибольшей пастбищной экосистемой была Мамонтовая степь, но массовое переселение первобытных людей привело к обширному вымиранию травоядных животных на ее территории. Это повлекло за собой трансформацию высокопродуктивной пастбищной системы в низкопродуктивную.
Попыткой исправить ситуацию стало создание плейстоценового парка Зимова, занимающего 20 кв. км на территории Якутии. На данный момент здесь искусственно создают многочисленные популяции лося, северного оленя, яка, овцы, калмыцкой коровы, якутской лошади, овцебыка, степного бизона, зубра. Если этот эксперимент увенчается успехом, возможно, клонированные мамонты будут иметь шанс выжить.
— Это не первые новости о клонировании животных, но впервые мы говорим о клонировании вымерших видов. Означает ли это разработку совершенно других механизмов? Что это дает науке?
— Во время культивирования клеток из ископаемых останков мамонтовой фауны с исключительной степенью сохранности мягких тканей, извлеченных из многолетней мерзлоты, разрабатываются и оптимизируются технологии клеточного культивирования из деградированных тканей. Это, несомненно, является важным вкладом в науку.
Клонировать мамонта хотят многие амбициозные умы человечества. Так, в 2012 году известный американский исследователь Джордж Черч придумал способ вживления генов мамонта в ДНК современного слона по методике CRISPR/CAS. Применяя ее, Черч и его коллеги смогли встроить в клеточный геном кожи слона генетический материал, теоретически отвечающий за фенотип мамонта, — небольшие уши, толстая жировая прослойка под кожей и рыже-коричневый цвет длинной шерсти. Клетки выжили после такого переселения, и сегодня исследователи думают о том, как их трансформировать в настоящий эпидермис. Описанная методика пока наиболее эффективная из всех существующих для решения задачи возрождения мамонта.
Фактически бесценные останки ископаемых животных приравняли к материалу для поделок и разрешили их добывать
— Можно ли будет в дальнейшем при помощи такого механизма клонировать, например, давно умершего человека? И что об этом говорит закон?
— В последние годы в мире активизировался процесс по запрещению клонирования людей. С 1995 года соответствующие статьи начали появляться в уголовных кодексах разных стран: Испании, Колумбии, Сальвадора, Мексики, Эстонии, Румынии, Молдовы. Во Франции в 2004 году был принят Закон о биоэтике, куда включили и ответственность за клонирование.
В ФРГ еще в 1990 году был принят закон о защите эмбрионов от создания их клонированной версии. В Великобритании закон о репродуктивном клонировании человека, принятый в 2001 году, предусматривает лишение свободы за создание клона. А вот терапевтическое клонирование не запрещено.
В США клонирование было запрещено в 1980 году. А в 2003-м приняли закон, предусматривающий за создание генетической копии человека для репродуктивных и медицинских целей наказание в виде 10 лет лишения свободы и штрафа в $1 млн. Но уже в 2009 году был отменен запрет на терапевтическое клонирование.
— Каждая новая палеонтологическая находка вызывает большой интерес. Это, в свою очередь, приводит к тому, что многие ископаемые просто не доходят до ученых. Насколько большой проблемой для исследований является деятельность «черных копателей»?
— Да, «черные копатели» наносят огромный урон природе и культурному наследию. Но благодаря им мы получили в последние годы уникальные находки. Они так бы и лежали в мерзлоте, если бы «черные копатели» не решили искать бивни мамонта. С другой стороны, эта проблема до сих пор не отрегулирована на правовом уровне.
Контроль за предотвращением контрабандной добычи останков мамонтов лежит на Росприроднадзоре. То есть представители местного ведомства могут задержать «черных копателей» только по обвинению в самовольном занятии водных объектов, нарушении режима особо охраняемой территории и порче плодородного слоя почвы.
Согласно закону «О недрах», особую научную и культурную ценность представляют местонахождения раннекембрийской и вендской фауны, расположенные, в частности, в Архангельском крае и Республике Саха. За их разграбление предусмотрено наказание в виде штрафа в размере до 500 000 рублей. В ноябре 2020 года был разработан проект поправки к этому закону о том, что «сбор поделочных материалов в виде палеонтологических останков допускается на глубине до двух метров». Фактически бесценные останки ископаемых животных приравняли к материалу для поделок и разрешили их добывать. Пока эта поправка не принята, но проблема существует и без нее.