Как сделать мамонта из слона? Таким вопросом озадачилась научная группа из Гарварда, работающая с технологией редактирования генома CRISPR/Cas (подробнее о ней — в другом материал - Forbes). Вымершее более 4000 лет назад животное является главным претендентом в научном обсуждении того, как далеко мы продвинулись в редактировании гена. Ученые во главе с Джорджем Чёрчем собираются объединить геномы слона и мамонта с помощью CRISPR для создания нового морозоустойчивого животного с толстым слоем жира, длинной шерстью и маленькими ушами. В настоящий момент уже расшифрованы геномы трех разных мамонтов, однако нужно пройти большой путь до того, чтобы получить из них настоящий организм.
Перенос множества признаков из одного вида в другой — один из главных вызовов биоинженерии сегодня. Ученые решают его по разному, например, в 70-е годы прошлого века научились уничтожать сорняки, «пересадив» признак устойчивости к сильному яду полезному растению. Теперь, чтобы вывести сорняки, достаточно распылить вредное для них вещество над всем полем.
Ученые из Гарварда обещают, что через два года перенесут необходимое количество признаков для создания мамонта из эмбриона слона. Если проект станет успешным и им удастся добиться нормального развития плода в утробе матери (слонихи) — это задаст направление для исследований в биоинженерии на 20 лет вперед. Конечно, подобные «воскрешения» требует больших вложений, сравнимых разве что с построением колонии для 1000 человек на Марсе. Но результаты этого эксперимента — в отличие от колонии на Марсе — можно наблюдать уже в процессе, начиная с первого дня его работы. Стоит понимать, что мамонт для генной инженерии — как панда для фонда дикой природы: ясная и популярная иллюстрация того, как с помощью науки можно воплотить в жизнь мечту о большом и безобидном персонаже с грустными глазами из мультфильма «Ледниковый период», которого почему-то очень хочется вернуть (то есть, возродить). Для инвестиций в генную инженерию — это также возможности для трофического партнерства: когда продуктами генной инженерии пользуются не только обладатели интеллектуального патента, но и все крупные игроки рынка, хотя они же и остаются в выигрыше из-за большой скорости развития. В данном случае, инвестировать в конкретную компанию менее эффективно, чем в самого мамонта.
От слона к мамонту: поэтапно
Первое и самое заметное отличие слона и мамонта – это шерсть. Думаю, ученые из Гарварда начнут с нее. Мы знаем, какие гены отвечают за волосатость у различных видов, поэтому сможем найти их у слона и у мамонта, а дальше — сопоставить и заменить. Придется провести десятки точечных изменений, и тогда шерсть «волосатого слона» будет внешне неотличима от шерсти мамонта. Группа Джорджа Черча уже имеет опыт одновременного внесения более 60 изменений в геном свиньи с помощью технологии CRISPR/Cas9. Эффективность одного изменения равна всего нескольким процентам, и чем больше изменений мы вносим — тем эффективность становится меньше. Нам достаточно вырастить всего одну удачную клетку, которую потом мы сможем клонировать неограниченное количество раз, но получение первого правильного варианта, по оценкам экспертов, может затянуться минимум на два года.
К какому «мамонту» проект собирается прийти через два года? Ученым придется как следует поработать над геномом слона: увеличить жировую прослойку, удлинить бивни, уменьшить уши, изменить покрытие ступней, адаптировать кровеносною системы под холодные температуры (это сотни генов!) и даже сделать хобот, способный растапливать снег. На этапе каждого изменения может оказаться, что трансформация гена ломает какую-то важную систему, тогда придется вносить изменения и в неё. И хотя в некоторых случаях это будет лишь случайная прихоть эволюции, многие из них вскроют новые связи во взаиморегуляции генов. Не исключено, что выявленные таким образом зависимости, например, при добавлении признака волосатости, наконец помогут человечеству найти лекарство от облысения.
Сложность этапа вынашивания зависит от того, насколько сильно мы изменим генотип слона. Чем больше изменений — тем больше вероятность конфликта между организмом мамонтенка и слонихи, и тем сложнее их решить. Даже если не будет проблем с тем, что эмбриону мамонта придется расти в утробе другого вида, могут вскрыться недоработки предыдущего этапа, не выявленные на эмбриональной стадии: например, у зародыша просто не начнет развиваться сердце, и многое другое.
После рождения мамонтенка появится новая беспрецедентная задача – создать популяцию. Если говорить не о косметическом восстановлении вида мамонтов, а о потенциальной возможности заново ими заселить Землю, то они должны быть устойчивы к внешней среде. Обычно такую защиту популяции от внешнего воздействия дает эволюция, которая выбрала бы из множества вариантов разнообразия. Пример популяции, страдающей от слишком малого разнообразия — породистые собаки. Для создания здорового потомства человеку приходится вмешиваться и искать самых далеко родственных собак. Трудоемкий процесс «мамонтизации» придется еще долго повторять на других слонах, решение этой проблемы поставит изменение вида на поток.
При удачном проведении опыта с рождением мамонта, могу предугадать их появление в большом количестве в зоопарках и, возможно, на виллах миллиардеров, хотя технически и с научной точки зрения, задача все-таки не будет решена. Слон, выглядящий как мамонт — не совсем мамонт или даже совсем не мамонт, хотя бы даже по тому, что у мамонта 58 хромосом, а у слона — 56. То есть, на одну пару меньше. Когда встанет вопрос о создании новой хромосомы, который в этом проекте будет наверняка разрешим и поэтапно будут вводиться все больше и больше генов в мамонта, тогда все изменения будут перенесены, и проект можно считать завершенным.
Очистка кармы человечества
Эффект от такого глобального эксперимента сравним разве что с клонированием овечки Долли. Спустя какое-то время восстановление вида может стать стандартной практикой в лабораториях по всему миру. Наверное тогда человеку следует заняться восстановлением тех видов, которые им были истреблены. Сделать по флешке с геномом на каждый вид, запереть их в сейфе и быть уверенным, что мы всегда сможем восстановить биоразнообразие нашей планеты. Конечно, с каждым новым восстановленным видом будет вставать вопрос встраивания его в текущую экосистему. В истории Австралии есть множество примеров слишком грубых подходов по добавлению нового организма, вроде собак динго. И выпуск такого животного в дикие условия поднимает очень много этических вопросов. Свободно гуляющие по лесу мамонты сильно повысят доверие к генно-модифицированным организмам, и многие другие исследования, которые пока делать страшно, получат зеленый свет.
Сейчас существуют методы предсказания генома общего предка двух видов. Когда восстановление вида по геному станет так же распространено, как клонирования сейчас — можно будет создавать и их, а там уже и до Парка Юрского периода недалеко. Если разовьются технологии смешивания видов, это позволит создавать животных из мифов. Звучит, как что-то абсолютно дикое, однако некоторое время назад то же самое можно было сказать о «воскрешении» мамонта, а теперь мы видим как это становится все более и более реальным.