До недавнего времени вопросы клонирования сводились к трем ассоциациям: овечка Долли, парк Юрского периода и проблема этики клонирования человека. Все это порастало мхом и плесенью до громкого заявления компании Colossal о возрождении древних видов, и, прежде всего, - мамонта. Причем, это не просто амбициозное яркое заявление для пиара, а вполне многообещающий проект, подкрепленный явлением миру волчат воссозданного древнего вида.
А действительно ли воссозданного и древнего и успеет ли компания к заявленному 2028-му году предоставить миру обещанного живого мамонта - это вопрос. А мы сейчас попробуем в нем разобраться.
Так ли актуально клонирование в наши дни? Возможно ли клонировать древних существ или есть технологии получше? Обо всем этом читайте далее, будем разбираться поэтапно.
Я постараюсь нескучно и наглядно объяснить некоторые сложные научные вещи, ведь здесь важен сам принцип природных механизмов и научных решений. Так как тема очень объемная, то копаться в мельчайших подробностях мы тоже не будем, тем более, на просторах интернета можно найти огромное количество статей, описывающих подробности биологических процессов и технологий.
Итак, клонирование. Что это и насколько оно актуально в наши дни. Серьезно изучать этот научный метод начали в 1952-м году. Тогда исследователям впервые удалось перенести клеточное ядро головастика в яйцеклетку и получить его идентичные копии. В 1995-м году биолог Крейг Вентер расшифровал геном бактерии Haemophilus influenzae, и только в 1996-м благодаря биологу Яну Уилмуту и его коллегам из Шотландского Рослинского института родилась та знаменитая овечка, о которой поведали миру в 1997-м году.
Если вдуматься, какими титаническими усилиями создавали Долли, то становится понятно, что в серийное производство такой процесс не запустишь, да и окупится ли он. Ученые предприняли 277 попыток создания клона, из этого получилось всего 29 эмбрионов, 28 из которых не прожили и недели. Не крутовато ли для создания овцы? Причем, чем сложнее организм, тем больше число неудачных попыток.
Так что же такое клон? Это организм, ДНК которого идентична ДНК другого организма. Попросту говоря, близнец. Кстати, природа и сама без нашей помощи создает близнецов, только намного успешней.
Теперь сам процесс. В чем же его смысл? А смысл в том, что взяв абсолютно любую клетку тела организма (соматическую клетку), можно было убедить ее в том, что она половая (репродуктивная), подсадить ядро клетки в организм сурогатной матери для вынашивания эмбриона.
Технология, надо сказать, недешевая, учитывая количество неудачных попыток. Но ее успешно применили в коммерции. В 2004-м году ученые впервые клонировали питомца "под заказ" всего за какие-ниудь $50000. Заказчицей стала небедствующая любительница кошек, которая захотела генетическую копию своего покойного кота, и она ее получила.
При трасплантации органов клонирование играет важную роль, так как имплант должен прижиться, а поиск подходящего донора может затянуться не на один год. А вот вернуть к жизни домашнего питомца не получится никак, так как визуальная копия не заменит личность. Окружающая среда меняет нас каждую минуту, формирует незаметно наш внутренний мир, и животные не исключение.
То ли дело динозавр или мамонт. Здесь мы не пытаемся воссоздать любимого хомячка, здесь абсолютно другой интерес. Все упирается в то, что для клонирования любого живого существа нужна нормальная полноценная клетка с неповрежденной ДНК. И где ж мы возьмем такую клетку, например, динозавра? Создатели фильма "Парк Юрского периода" находят биоматериал в комаре, который, в свою очередь, застыл в куске янтаря, что вполне реально.
Недавно таким образом был обнаружен хвост маленького динозаврика, даже на комаров, казалось бы, заморачиваться не надо. Но насколько такой материал пригоден для клонирования? И тут, господа читатели, вас ждет сплошное разочарование - в янтаре ни то что ДНК динозавра, даже ДНК комара не сохраняется. Какая тут полноценная клетка, в этом случае даже поломанная и побитая жизнью крупица ДНК ученым не перепадёт.
Поплакали, погоревали, но сдаваться не стали. Если динозавр докатился до облика курицы, то, возможно, получится заставить спящие гены пробудться и отправить процесс вспять. Да, идея получить из курицы динозавра - та еще авантюра, мясо из котлет не восстановишь, а фарш обратно не провернёшь, но работы по получению курозавра велись, и велись довольно основательно.
Идея эта принадлежит американскому палеонтологу Джеку Хорнеру, научному консультанту серии фильмов «Парк Юрского периода». Чтобы вернуть птицам черты предков-динозавров, учёные работали над модификацией эмбрионов кур. Целью была активация древних генов, которые отвечают за утраченные особенности птиц, а именно: зубы, удлинённый хвост и передние конечности с когтями вместо крыльев. Встетишь такого мутанта на узкой дорожке в парке - заикой станешь.
Настоящего курозавра создать так и не получилось, но некоторыми достижениями проект может похвастаться. В 2015-м году коллеги Хорнера получили цыплят с тупым концом морды без клюва, а в 2016-м чилийские учёные превратили лапу птицы в подобие задней конечности динозавра.
Все эти попытки, скорее, от отчаяния и понимания, что клонировать столь древнее животное не получится. Вот мамонт, он посвежее динозавра, тем более, что в вечной мерзлоте биоматериала пруд пруди. Но не тут-то было. ДНК разрушается и химически модифицируется с течением времени, а также подвергается атаке микроорганизмов, которые не только шинкуют бедную ДНК, но и добавляют в этот винегрет свои ДНК. При низких температурах деградация, конечно, идет медленнее, что обеспечивает хорошую сохранность остатков ДНК в образцах, найденных в районе вечной мерзлоты. Однако, для клонирования такой материал не годится. Самую обнадеживающую хромасому мамонта смогли секвенировать, т.е. выделить и прочитать, только в 2024-м году, но и она вряд ли поможет получить новоиспеченого мамонтенка методом клонирования. Так как же его возродить?
И вот мы возвращаемся к компании Colossal. А компания эта и не собиралась заниматься клонированием. Как же, спросите вы, ученые собираются явить миру мамонта? И тут, оказывается, есть второй способ, подсмотренный учеными у матушки природы. Гарантирую, он даже интереснее клонирования, так как именно им сейчас собираются лечить рак, именно он используется в новомодных вакцинах, именно он лежит в основе зарождения жизни на земле.
Заинтриговала? Чтож, если ДНК мамонта не так хороша для клонирования, то уж определенный объем информации об этих животных из нее точно уже извлекли. Как выглядел мамонт снаружи, мы знаем наглядно благодаря вечной мерзлоте, но эта информация, как и другая, записана в его ДНК, хоть и непригодном для клонирования.
Так как ближайшее животное, которое могло бы выносить мамонта, - это бесспорно слон, то ученые от курицы переметнулись к слонам. Зачем клонировать организм с безумными энергозатратами, если можно взять похожий и, подправив некоторые гены, получить то, что хочешь получить. Клонирование не дает желаемого, оно предоставляет биокопию. Но сейчас запросы общества увеличиваются, копия больше не нужна, нужна улучшенная версия. Поэтому ученые исследуют что и как нужно поменять в геноме слона, чтобы родилось некое подобие мамонта. Я пишу "подобие", так как в силах науки поменять только несколько генов, чтобы подправить внешний вид, но генов-то тысячи. Получается, что новый мамонт, версия 2, будет ГМО версией обыкновенного слона.
Компания Colossal четко прописывает технологию производства на официальном сайте. Так уже были выведены "древние" волчата, праобраз Ужасного волка, вымершего около 12,5 тыс. лет назад. Обитал хищник в Северной Америке и имел широкую голову и мощную челюсть. Компания использовала ДНК из зуба для выделения генетических особенностей этого вида, таких как белый окрас и густая шерсть, и внесла 20 изменений в 14 генов серого волка с помощью технологии CRISPR.
Отредактированные клетки были имплантированы домашним собакам, и родились три щенка: Ромул, Рем и Кхалиси.
Компания занимается воссозданием и других вымерших видов, от которых остался биоматериал. Что касается подготовки к выведению "гмо-мамонта", учеными были созданы, так называемые, "мышамонты": мохнатые мыши с 7-ю измененными генами. Но самое интересное - что же такое CRISPR и как это работает.
Технология Crispr-Cas - это инструмент для редактирования генов. Биохакинг этого метода у бактерий произошел в конце 80-х гг., когда аспирант исследовал солончаки рядом с испанским городом Аликанте. Франсиско Мохика изучал архебактерий, живущих в соленой воде, и наткнулся на странные последовательности в их геноме. Структурам сначала дали название SRSR (Short Regularly spaced Repeats), a потом переименовали в CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats).
Оказалось, что всем бактериям присущи белок-кодирующие гены, получившие название Cas. Сначала, с этим всем попросту не знали, что делать и для чего это бактериям нужно. Но к 2000-му году в Генбанке прочитанных последовательностей ДНК накопилось довольно много, и обнаружили, что похожие CRISPR последовательности встречаются в ДНК вирусов, которые инфицируют бактерии и убивают их. Из всего этого следует, что бактерии вырезают и хранят внутри себя фрагменты своих врагов.
Если коротко, то CRISPR - иммунная память бактерий. Казалось бы, где бактерии, а где мамонты, но здесь важен способ и механизм, который взят у бактерий и адаптирован для редактирования генов.
Бактериальная клетка, которая перенесла заражение бактериофагом и не умерла нарезает его геном и встраивает в CRISPR-массивы, а также передает эту информацию своим потомкам, которые становятся устойчивыми к бактериофагу.
Героев генной инженерии нужно знать если не в лицо, то хоть по именам. Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Даудна встретились на конференции в Коста-Рике, и их осенила гениальная идея: приспособить эту систему для резки любой днк. Как вы догадались, всё работает, и в 2020-м году женщины-учёные были удостоены Нобелевской премии по химии.
Перед учеными стояла новая амбициозная задача — повторить процесс в клетках человека. К 2013-му году Фэн Чжан оптимизировал процесс, и к настоящему моменту что только не редактируют. Так что слон не самая сложная задача.
За счет прицельно вносимого разрыва ДНК, который делает CRISPR, появилась возможность очень просто и эффективно заменять фрагменты в геноме — вносить строго определенные мутации и чинить сломанные гены.
Если возникает разрыв, клетка может использовать вторую хромосому и на ее основании достроить поврежденный участок — скопировать его в поврежденную хромосому. В этой ситуации клетку можно обмануть и подсунуть ей вместо второй хромосомы похожий фрагмент ДНК, но с мутацией. Тогда клетка починит разрыв, встроив в него то, что ей подсунули.
Где используют CRISPR? Да везде. От сельского хозяйства до мРНК вакцин. Количество ветвлений веток, размер плодов... CRISPR позволяет вносить мутации, не оставляя следов. Внедряемые РНК и белок в клетке деградируют, и сохраняется только сама мутация. Насколько это применимо к человеку? Вывод можете сделать сами. А мы ждем нового CRISPR-мамонта.
И, заканчивая эту статью, хочется спросить. А зачем нам возрождать эти исчезнувшие виды, если для них уже нет места на планете? Там, где они обитали, поменялось всё: экосистема, климат. Как они будут выживать, если даже современные животные выживают с трудом? Какая финальная цель эксперимента? Легально упражняться с геномом? Тренироваться на мамонтах, чтобы что? Ведь все понимают, что создают НЕ мамонта, а слона-мутанта.