Идея вернуть давно погибших животных из мертвых может звучать как далекая мечта, но достижения в области генной инженерии приближают исчезновение к реальности
На мероприятии TEDxDeExtinction в 2013 году некоммерческая организация Revive & Restore установила партнерские отношения с Национальным географическим обществом, чтобы осветить прогресс, достигнутый в этой передовой области. В серии бесед и статей они раскрыли настоящую науку, стоящую за фантазией.
Исследователи по всему миру изучают различные методы вымирания, а некоторые команды добиваются реального прогресса в достижении конечной цели возвращения вымерших животных к жизни. Фактически, в 2003 году невозможное было достигнуто - хотя и ненадолго. Пиренейский козерог был клонирован с использованием образца замороженной кожи, и он выжил в течение нескольких минут после рождения, став первым животным, которому не удалось вымереть. Этот невероятный подвиг еще не был воспроизведен, и будет ли он способен производить здоровых животных, пока неизвестно, но он ознаменовал огромный шаг вперед для науки о вымирании. Клонирование сопряжено с проблемами - даже клоны живых видов борются со структурой врожденных дефектов и проблем со здоровьем - но, к счастью, это не единственный способ возродить утраченные виды. Технологии секвенирования генома и методы генной инженерии означают, что исследователи теперь могут приступить к редактированию генетики животных, потенциально позволяя им восстановить геномы вымерших животных. По крайней мере восемь вымерших видов, включая шерстистого мамонта, теперь полностью или частично секвенировали свои геномы, и используя геномы живых животных в качестве карты, ученые могут точно определить местонахождение различных генов.
Квагга, подвид равнины зебры, в настоящее время возвращается к вымиранию посредством процесса селекции
Уже можно поместить гены от одного животного в другое - это обычно делается в медицинских исследованиях - поэтому исследователи работают над тем, чтобы выяснить, могут ли они вывести генетические признаки из исчезновения, вставляя их в геномы близких, живых родственников. Исследователи даже исследуют более традиционные методы выведения животных из исчезновения. Используя выборочное разведение (выбирая для скрещивания животных с определенными признаками), некоторые команды надеются создать новых животных, которые выглядят и ведут себя, как давно умершие.
Идея исчезновения была встречена со смесью волнения, скептицизма и подозрения. Научно-фантастическая версия не закончилась хорошо, и реальность исследований по исчезновению является этическим и техническим минным полем. Для начала, есть некоторые большие научные проблемы, которые еще предстоит преодолеть. Оба клонирования и создания гибридной ДНК возможны, но использование этих методов для производства живых, дышащих животных представляет целый набор биологических препятствий. У нескольких команд возникли проблемы с тем, чтобы убедить эмбрионы расти, и совершенствование искусства выращивания вымершего животного займет время.
Многие люди обеспокоены тем, что этот процесс будет дорогостоящим или даже опасным. Есть опасения, что вымершие животные могут нанести вред экосистемам или даже вернуть давно утраченные патогены. Этика вмешательства в генетику и эволюцию также является предметом многочисленных споров, и будет ли вид процветать или даже выживать в долгосрочной перспективе - огромное неизвестно.
Клонирование - самые близкие исследователи, которые могут добраться до полного исчезновения
Сторонники исследования вымирания предполагают, что достижения в области генетики и эволюции будут стоить рисков и затрат. Возвращение вымерших видов к жизни - это одна из важнейших научных задач, и успех был бы переломным моментом. Технические и биологические знания, полученные в процессе, могут принести пользу, выходящую далеко за пределы области вымирания. Каково бы ни было ваше мнение по поводу вымирания, нет необходимости бояться реального парка юрского периода. Бет Шапиро, эксперт по древней ДНК из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, и один из ключевых ученых, вовлеченных в работу по вымиранию, рассказали журналу Smithsonian, что воскрешение динозавров «невозможно», поскольку мы просто этого не делаем достаточно их ДНК. Таким образом, хотя вымирание приближается к реальности, существует четкое ограничение на то, чего оно сможет достичь.
ДНК хрупкая, и чем дольше животное мертво, тем сложнее найти хорошо сохранившуюся генетическую информацию. Без доступа к полному геному вид действительно потерян навсегда. Генетическое редактирование с использованием генома аналогичного вида в качестве руководства может привести к появлению гибридных животных, которые очень похожи на оригинал, но на самом деле это не вернет вид из мертвых. Более реалистичным будущим исследований исчезновения является восстановление и возрождение исчезающих или недавно вымерших видов. Даже имея доступ к современным методам генетического секвенирования, технология, лежащая в основе вымирания, все еще остается серьезной проблемой, которую необходимо решить, прежде чем мы сможем по-настоящему вернуть мертвых к жизни.
Нажмите, чтобы узнать больше о дебатах, связанных с исчезновением
В списке ожидания
Познакомьтесь с животными с лучшими шансами на возвращение
Чтобы вымирание было даже отдаленной возможностью, ученым сначала необходим доступ к хорошо сохранившейся генетической информации. Это исключает динозавров и других давно вымерших видов, но в настоящее время реализуется ряд многообещающих проектов по восстановлению, восстановлению или размножению животных, которые были потеряны совсем недавно.
Используя комбинацию клонирования, редактирования генома и селекции, группы ученых по всему миру начинают работу по возвращению к жизни вымерших животных или, по крайней мере, некоторых их генов. Это всего лишь шесть проектов, которые в настоящее время находятся в стадии реализации.
Шерстистый мамонт
Последний из шерстистых мамонтов умер около 4000 лет назад, но благодаря их ледяной среде обитания сохранились некоторые чрезвычайно хорошо сохранившиеся экземпляры. Доктор Джордж Черч и его команда из Гарвардского университета пытаются возродить этот вид, вставляя гены мамонта в ДНК клеток азиатских слонов.
Эти модифицированные клетки будут перепрограммированы для получения стволовых клеток, которые затем будут использоваться для производства клеток крови, волосковых клеток и жировых клеток. Это позволит в небольшом масштабе изучать эффекты генов мамонта, что позволит создать живой гибрид мамонта и азиатского слона.
Шерстистый мамонт вымер в течение 4000 лет, но есть некоторые чрезвычайно хорошо сохранившиеся экземпляры
Странствующий голубь
Когда-то в Северной Америке находились миллиарды пассажирских голубей, на которые приходилось до 40 процентов от общей численности птиц, но к началу 20-го века все они исчезли. Профессиональные охотники рылись в популяции, пока в зоопарке Цинциннати не осталось ни одной птицы. Она умерла в 1914 году. В 2002 году д-р Бет Шапиро и ее команда провели секвенирование ДНК пассажирских голубей, а к 2012 году они получили образцы от более чем 50 различных птиц таксидермии. Используя геном связанной птицы (голубиного хвоста) в качестве карты, они пытаются восстановить пассажирского голубя.
Команда американских исследователей пытается восстановить пассажирского голубя
Сумчатый волк
По приказу правительства Тасмании тилацины, также известные как тасманские тигры, были вымерли, а последний из них умер в результате беспризорности в зоопарке Хобарта в 1936 году. Профессор Майкл Арчер и его команда в Университете Нового Южного Уэльса работают над восстановлением тилацины в их родной дом с использованием ДНК щенка тилацина, сохраненного в спирте в 1866 году. Мягкие ткани щенка сильно загрязнены, но твердые ткани, как и зубы, содержат нетронутые гены тилацина. Команда работает над тем, чтобы вставить эту генетическую информацию в геном тасманского дьявола.
Команда из Университета Нового Южного Уэльса надеется вернуть Тасманийского тигра в его естественную среду обитания.
Желудочно-кишечная лягушка
Профессор Майкл Арчер и его команда также работают над проектом по возрождению необычного вида лягушек. Желудочно-кишечная лягушка насиживает яйца в желудке; это останавливает пищеварение, позволяя головастикам развиваться в безопасности, пока они не будут готовы появиться в виде лягушек. Этот причудливый австралийский вид не встречался в дикой природе с начала 1980-х годов, но исследователи из Университета Ньюкасла, Университета Мельбурна и Университета Нового Южного Уэльса работают вместе, чтобы вернуть их. В 2013 году они создали живые зародыши, введя ядро клеток из замороженных образцов в яйца от родственных видов, большой лягушки с решеткой. Следующим шагом является рост эмбрионов.
Желудочную задумчивую лягушку не видели с 1980-х годов
зубр
До того, как домашний скот был одомашнен, дикие зубры были обнаружены по всему европейскому континенту, но к 1627 году они были выслежены до исчезновения. Программа Tauros, возглавляемая Rewilding Europe, пытается воссоздать этот древний вид путем скрещивания примитивного домашнего скота. Специалисты в Голландии, Испании и Португалии работают с породами крупного рогатого скота со всей Европы, чтобы найти животных с чертами, напоминающими древних зубров. Путем скрещивания разных пород они надеются воссоздать целые стада этого крупного, выносливого скота.
Курица Хит была уничтожена в конце 1800-х годов
Хит курица
Вереск курица была еще одной жертвой человеческого аппетита. Птицы были когда-то найдены по всей Северной Америке, но к концу 1800-х годов в живых осталось только несколько человек. Их последним убежищем был крошечный остров Мартас-Винъярд в штате Массачусетс, и, несмотря на попытки спасти этот вид, последний особь умер в 1932 году. В 2015 году фрагменты генома курицы-вереска, взятые из музейных образцов, сравнивали с генетическим кодом близкого человека. живой родственник, прерия курица. В настоящее время Revive & Restore возглавляют проект по изучению возможности создания гибридной ДНК кур-вересковой пустоши / курицы-прерии, а позднее - для заселения острова вымершими птицами.
Как вернуть животных из мертвых
Различные методы вымирания имеют разные конечные результаты. Если имеются хорошо сохранившиеся образцы клеток от вымершего животного, клонирование может быть вариантом, и это действительно приведет к возвращению вида из мертвых. Однако, если генетическая информация фрагментирована, может быть лучше использовать редактирование генома. Вставив выбранные гены вымершего животного в ДНК близкого живого родственника, можно создать гибридное животное, вернувшее к жизни вымершие признаки. В качестве альтернативы, если есть близкородственные виды, все еще живые, выборочное размножение могло бы быть выбором. При выборе скрещивания людей с правильными чертами животных можно разводить, чтобы они напоминали их вымерших родственников.
Нажмите, чтобы узнать больше о различных методах вымирания
Инженерный пассажирский голубь
Бен Новак, ведущий исследователь Revive & Restore, увлечен возвращением этого уроженца Северной Америки
Бен Новак
Почему вы выбрали пассажирского голубя?
Пассажирский голубь был флагманским проектом Revive & Restore, и меня привлекли мои знания о видах и моя мотивация, чтобы это произошло. Пассажирский голубь предоставил много преимуществ в качестве начинающего кандидата - мы знаем много о его истории и потребностях среды обитания, есть сотни образцов для работы и близкие отношения с инженером. Люди имеют 8000-летний опыт работы с домашними голубями, и леса восточной части Соединенных Штатов вырастают уже 75 лет, восстанавливая их среду обитания.
На каком этапе вы находитесь в проекте?
Мы приближаемся к концу того, что я назвал первой фазой - нашего исследования генома. Мы заложили фундамент для начала второй фазы, когда будем работать над созданием пассажирского голубя. И теперь мы взяли на себя обязательство будущих членов команды для третьей фазы - разведение и представление птиц в дикой природе.
В настоящее время проект получил достаточно информации от геномных исследований, и область птичьей биотехнологии достаточно продвинулась, чтобы мы могли реально реализовать весь проект. Одна из вещей, на которые опирается наша работа, - это создание условий для выращивания первичных зародышевых клеток голубохвостого голубя в лаборатории. Это единственные клетки, которые будут производить линии размножения птиц при проектировании, и для этого нам нужно иметь возможность эффективно разводить голубохвостых голубей в неволе. Для этого этапа нам нужны специальные питомники. Разведение и культивирование зародышевых клеток - это две части второй фазы, для которых мы сейчас ищем средства.
Если бы наука не была объектом и вы могли бы выбрать любой вид для воскрешения, что бы это было и почему?
Отложив мой проектный вид в сторону и игнорируя все многие соображения, связанные с такими усилиями, на вершине моего списка был бы хохлатый голубь. Это один из самых впечатляющих видов птиц, когда-либо существовавших, а также один из наименее известных и понятых, наблюдавшийся только один раз англиканскими исследователями. Я также хотел бы вернуть птицу Додо; это икона вымирания человека и еще один удивительный голубь! Вы видите тенденцию еще? В конечном счете, моя цель - будущее с большим количеством жизни в этом мире всех видов, а не меньшим.
Откройте для себя более удивительные технологии в последнем выпуске Как это работает. Он доступен во всех хороших розничных магазинах, или вы можете заказать его через Интернет из «Моих любимых журналов». Если у вас есть планшет или смартфон, вы также можете загрузить цифровую версию на свое устройство iOS или Android. Чтобы никогда не пропустить выпуск журнала « Как это работает », подпишитесь сегодня!