Читать книгу "Наука воскрешения видов. Как клонировать мамонта - Бет Шапиро"

Можно с уверенностью заключить, что братья Хеки не совсем достигли своей цели. Но их неудача не ставит крест на современных проектах по искусственному одичанию домашних быков. Сегодня мы знаем намного больше о том, какие черты определяли туров как отдельный вид, чем было известно братьям Хекам в начале XX столетия. У нас есть доступ к более качественным описаниям фенотипов разнообразных пород, и мы лучше понимаем их темпераменты. У нас имеются в изобилии генетические данные, которые помогут нам определить, какие из пород крупного рогатого скота отличаются наиболее примитивными чертами. У нас даже есть данные древней ДНК настоящих туров. Пользуясь всей этой информацией, мы, без сомнения, будем делать иной, более обоснованный с научной точки зрения выбор животных для использования в проекте по искусственному одичанию, итогом которого станет рождение животных, куда более похожих на древних туров.

Разумеется, эти животные на самом деле не будут турами. Не в полной мере. Селекция – это процесс, во время которого особи, имеющие требуемый фенотип, скрещиваются между собой в попытке повторить этот фенотип в следующем поколении. Однако фенотип формируется вследствие взаимодействия генотипа и окружающей среды. С точки зрения генетики постепенная концентрация генов, кодирующих черты, свойственные турам, должна произойти случайно. Когда формируются гаметы (сперматозоиды или яйцеклетки, из которых разовьется следующее поколение), каждая из них содержит перетасованную версию генома одного из родителей. Это перетасовывание генетического материала, называемое рекомбинацией, является важным источником генетического разнообразия внутри популяций. Рекомбинация располагает в случайном порядке гены или части генов материнской хромосомы вдоль отцовской хромосомы, и наоборот. Когда формируются сперматозоиды или яйцеклетки, они содержат некоторое количество ДНК матери и некоторое количество ДНК отца. Если фенотип, который мы хотим получить методом селекции, кодируется геном, принадлежащим матери, но оплодотворенная яйцеклетка содержит отцовскую версию гена, то, несмотря на все наши усилия, в потомстве не проявится этот фенотип.

Мы можем управлять процессом концентрации специфических черт в одной линии путем селекции, но мы не можем целенаправленно выбрать, какие гаметы дадут начало новому поколению. Часть потомства будет обладать нужными генами и иметь требуемый фенотип, а часть – нет. Это не означает, что метод не сработает. Однако процесс пойдет медленно. Селекция сразу большого числа признаков одновременно будет сопряжена с особенными трудностями, так как гены, ответственные за каждый признак, должны случайным образом оказаться в одной и той же оплодотворенной яйцеклетке. Несмотря на это, селекция была и остается мощным инструментом на протяжении всей истории нашего вида, и ее эффективность подтверждается разнообразием одомашненных растений и животных, с которыми мы сталкиваемся ежедневно. Нет оснований считать, что, имея достаточно времени, ресурсов и терпения, мы не сможем восстановить хотя бы некоторые черты, характерные для диких туров.

Я предполагаю, что по мере прогресса экспериментов по искусственному одичанию животные постепенно будут становиться все более и более похожими на туров своим внешним видом и поведением. Но может оказаться, что некоторые особенности туров нельзя будет восстановить из генов современных пород крупного рогатого скота. Например, последовательность ДНК, кодировавшая конкретную особенность, может быть утеряна или какой-то признак может оказаться следствием взаимодействия генов с окружающей средой, которой более не существует. Кто-то (например, я) скажет, что это неважно и что если мы хотя бы частично заполним природную нишу, которую когда-то занимал тур, эксперимент можно будет считать успешным. Однако пуристы от науки восстановления вымерших видов никогда не удовлетворятся таким результатом, поскольку он всегда будет чем-то новым, а не чем-то старым. Тур, версия 2.0, не будет настоящим туром. Во всяком случае, не в полной мере.

Разве проще – это непременно лучше?

Одно из преимуществ искусственного одичания заключается в том, что оно практически не опирается на молекулярные биотехнологии. Нам не нужно секвенировать геномы, идентифицировать гены и сопоставлять разные версии генов со специфическими признаками особи. Постепенный переход от одной формы жизни к другой происходит без участия эмбриональных стволовых клеток и долгих часов, проведенных в лаборатории. Результаты работы оцениваются качественно: выглядит животное чуть более похожим на тура или нет?

Но простота искусственного одичания может также быть его недостатком. Такие черты, как темный окрас шкуры, длинные рога, направленные вперед, или выраженная мускулатура шеи и плечевого пояса, могут появиться в популяции через несколько поколений селективного отбора, но кодирующие их гены могут отличаться от генов, кодировавших те же признаки у представителей вымершего вида.

Имеет ли это вообще значение? Если мы хотим получить длинные рога, направленные вперед, и у быка на самом деле вырастают такие рога, действительно ли так важно, какие именно гены за это отвечают? Да, может быть важно. Гены не всегда, и даже не часто, имеют только одну функцию. Ген, отвечающий за изгиб рогов, может иметь другое, нежелательное влияние на фенотип быка. Например, слегка изменить его форму черепа или как-то повлиять на форму или структуру его копыт. Вдобавок гены действуют не изолированно, но сообща с другими генами, также экспрессированными в клетке.

Пример взаимодействия генов, который приводят во вводном курсе биологии, – то, как определяется масть у лошадей. Лошади имеют один ген, отвечающий за то, будет их шкура иметь рыжий или черный цвет. Доминантный аллель кодирует черный окрас, а рецессивный – рыжий. Если бы этот ген работал в одиночку, особи, имеющие либо две копии доминантного аллеля, либо один доминантный и один рецессивный, имели бы черную шкуру, а те, у которых присутствовало бы два рецессивных гена, имели бы рыжий окрас. Однако существует множество вариантов рыжих и рыжеватых лошадей. Это происходит благодаря действию еще одного разбавляющего гена, который модифицирует экспрессию рыжих аллелей. Лошадь, имеющая две копии рецессивного рыжего аллеля, может иметь каштановую масть, может быть пегой с белой гривой и даже белой или кремовой, в зависимости от того, сколько копий гена, разбавляющего цвет, она имеет.

Хотя нам известны не все взаимодействия генов и очень малое их количество мы хорошо понимаем, это не означает, что селекция животных с определенными признаками невозможна. Спустя множество поколений селекции, с использованием различных комбинаций различных особей или различных пород, правильная комбинация генов или, по меньшей мере, комбинация, дающая нам нужные фенотипы, может быть найдена. Сколько времени на это понадобится, зависит от ряда факторов, включая то, как много признаков мы хотим получить в результате, насколько легко будут скрещиваться животные и сколько времени понадобится на переход от одного поколения к следующему.

Слишком медленно, чтобы добиться успеха?

Время жизни одного поколения крупного рогатого скота значительно меньше, чем у других видов. Самки могут начать размножаться в возрасте 1–2 лет, а срок беременности у них составляет 9 месяцев. Отобранная методом селекции особь может родиться, достичь зрелости, забеременеть и произвести на свет следующее поколение в течение 2–3 лет. Можно представить, как будет прогрессировать программа по одичанию крупного рогатого скота, – пусть и не с головокружительной скоростью, но довольно быстро.