Вымирание захватило наше воображение в 90-х с « Парком Юрского периода» . С тех пор ученые задаются вопросом: насколько это возможно?
Согласно новому исследованию , почти невозможно. Но подождите — это не все плохие новости. Хотя вернуть точную копию вымершего вида может быть невозможно, мы могли бы вернуть гибридный вид, представляющий собой генетическую смесь вымершего вида и его современного потомка.
Исследование, опубликованное в Current Biology , избегает грандиозного мамонта, вместо этого сосредотачиваясь на крошечном испытательном примере: крысе с острова Рождества. Огромных размеров и громко кричащих при вторжении в пришвартованные корабли и их грузы, грызунов в последний раз видели в 1900-х годах. К счастью, команда восстановила ДНК из двух хорошо сохранившихся музейных образцов и сравнила их с близким родственником: норвежской коричневой крысой, популярной сегодня лабораторной моделью для генетических исследований.
Два вида имеют примерно 95 процентов общего генома. Но оставшиеся пять процентов, в основном связанные с иммунной системой и обонянием, на которые в значительной степени полагаются крысы, были «неизлечимы».
Другими словами, даже если крыс удастся вернуть, они будут значительно отличаться от исходной крысы. Результаты могут направить усилия по возвращению «модернизированной» версии шерстистого мамонта от слонов, которые имеют такое же эволюционное расстояние, как крысы с острова Рождества и норвежские коричневые крысы.
«Совершенно ясно, что мы никогда не сможем получить всю информацию для создания идеальной восстановленной формы вымершего вида», — сказал доктор Том Гилберт, генетик-эволюционист из Копенгагенского университета, который руководил исследованием. . «Всегда будет какой-то гибрид».
Генетическое вымирание
Давай отступим. Как работает вымирание?
Это сводится к манипулированию ДНК. Одна идея — клонирование. Для этого требуется высокосохраненная ДНК, синтезированная с нуля. Но древняя ДНК обычно сильно фрагментирована, как историческая книга, прошедшая через измельчитель. Это делает сборку старого генома и выведение из него живых животных почти невозможным (извините, детишки, подход Парка Юрского периода не сработает).
Другой вариант — переписать геном современного животного, чтобы лучше сопоставить его с его вымершим родственником. С появлением редактора генов CRISPR этот подход «скорее всего применим к наибольшему количеству вымерших видов», пишет команда.
Рецепт свечения предков относительно прост на бумаге. Первым шагом является идентификация близкородственных видов. Затем его геном точно секвенируется с высоким разрешением. Полученные данные используются для построения эталонного генома.
Затем наступает сложная часть: поиск образца ДНК вымершего животного. Здесь команде Гилберта повезло: они обнаружили два образца кожи крыс с острова Рождества, собранных более века назад. Бережно хранящиеся в коллекции Музея естественной истории Оксфордского университета образцы содержали измельченные, но ценные фрагменты ДНК.
Затем команда сравнила эти фрагменты ДНК с эталонным геномом. Норвежская коричневая крыса не является точным потомком крысы с острова Рождества — они разошлись примерно 2,6 миллиона лет назад. Но в эволюционном масштабе они близкие родственники. Подобно сопоставлению старой, сломанной копии книги с аналогичной современной, команда смогла реконструировать почти 95 процентов генома крысы с острова Рождества.
Процент может показаться высоким, но он не идеален. Команда почесала затылки и задалась вопросом, почему последние пять процентов так и остались «черным ящиком».
«Каждый кусочек ДНК, который мы смогли восстановить, мы получили», — сказал Гилберт New Scientist . «Есть пятипроцентная доля, которую мы не можем понять».
Сначала они исключили потенциальные технологические заминки и ограничения последовательности — безрезультатно. Затем они сравнили геном крысы с острова Рождества с геномом других современных крыс и нашли ответ. Это эволюция. Некоторая генетическая информация была потеряна между вымершими видами и их современными аналогами, что сделало практически невозможным путешествие во времени в геномном масштабе.
Части «черного ящика» генома не были случайными. Нанеся на карту почти 130 000 000 букв ДНК, отсутствующих в современном эталоне, команда поняла, что почти четверть покрывает ключевые гены. Среди них были те, которые помогают развить мягкую шерсть и крепкие когти. Другие связаны с обонянием и феромонами, необходимыми как для выживания крысы, так и для социального поведения.
Загадка вымирания
Так что же со всем этим делать?
Для Гилберта ответ ясен: даже если теоретически возможно реконструировать крысу с острова Рождества, используя CRISPR для норвежской крысы, результат будет похож на Франкенштейна. Созданные в лаборатории гибриды могут столкнуться с огромными трудностями при возвращении в современную среду.
«Учитывая роль обоняния во многих критических формах поведения, — писали они, — возрожденные крысы с острова Рождества могут с трудом добывать пищу, обнаруживать хищников или находить себе пару — все это равносильно выживанию».
Однако для команды цель исследования заключалась не в том, чтобы вернуть крысу. «На самом деле мы не планируем этого делать, так как, вероятно, миру больше не нужны крысы», — пошутил Гилберт.
Скорее, это исследование пределов вымирания. Как ведущий эксперт в этой области, Гилберт сомневался в ее возможности. «Вся древняя ДНК — дерьмо», — сказал он еще в 2017 году, имея в виду не только качество генетического материала, но и то, что некоторые ключевые гены развиваются очень быстро. «Отсутствующие гены», устраненные в ходе эволюции , всегда будут проблемой.
Что беспокоит Гилберта, так это то, что пропущенные фрагменты древней ДНК не случайны. Скорее, невключение их в реконструкцию может серьезно изменить биологию и поведение животного. Если вымершее животное ведет себя по-другому, особенно когда его поместили в сегодняшнюю среду — которая отделена от его прежней среды обитания сотнями, если не миллионами лет, — неужели мы только что создали факсимиле? Другими словами, готовы ли мы принять реконструированное мамонтообразное существо, которое генетически равносильно пушистому слону?
Его команда также признает, что сравнение более близкородственных видов может помочь лучше реконструировать вымерший геном. Один из вариантов — черная крыса, которая бродит по нашим окрестностям. В качестве следующего предварительного шага — и доказательства концепции — команда рассматривает возможность использования CRISPR для редактирования генома черной крысы, чтобы он напоминал геном крысы с острова Рождества.
По словам Бена Новака, ведущего ученого некоммерческой организации Revive & Restore , которая фокусируется на генетических методах повышения биоразнообразия, «любой, кто стремится остановить вымирание, должен исходить из того, что мы хотим максимально приблизиться к чему-то, что обманывает человечество». окружающей среды», — сказал он Science News. Он планирует применить анализ исследования к своей собственной работе. Как руководитель программы биотехнологии для сохранения птиц, Новак уже давно занимается использованием генетических методов и методов клонирования для « Великого возвращения странствующего голубя ». Это будет сложный проект: генетическое расхождение между странствующим голубем и его современной версией более чем в два раза больше, чем между крысами с острова Рождества и норвежскими крысами.
Что касается Гилберта, он задается вопросом, должны ли мы уделять больше внимания настоящему, чем прошлому. По его словам, возрождение как технология «захватывает». Но с таким количеством животных, находящихся под угрозой, «необходимо задаться вопросом, является ли это лучшим использованием денег, а не сохранением жизни существ, которые все еще здесь».
