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

Предположим, что это возможно. Предположим также, что беременность установилась и эмбрион начал свое развитие. Следующим шагом будет терпеливое ожидание. Обычно беременность у индийских слонов длится от 18 до 22 месяцев. Будем надеяться, что в этот период между эмбрионом и суррогатной матерью не возникнет никаких проблем совместимости. Будем надеяться, что генетическое строение матери не повлияет на экспрессию генов, которые мы изменили. Понадеемся также, что ее характер питания, гормоны и уровень стресса не изменят среду, в которой развивается эмбрион, и не повлияют на экспрессию генов, которые мы изменили. Наконец, понадеемся, что роды пройдут успешно как для суррогатной матери, так и для новорожденного.

Размер имеет значение

Планируя эксперимент по межвидовому клонированию, важно учитывать физические различия между двумя видами, вовлеченными в эксперимент. Мамонты, жившие в эпоху позднего плейстоцена, существенно отличались друг от друга по величине. Самые крупные из них имели примерно такие же размеры, как крупные африканские слоны, а самые мелкие были такими же, как средний индийский слон, или даже меньше. Мы не знаем, были ли эти отклонения в размерах генетически обусловлены или они просто отражали различия в количестве и качестве доступной мамонтам пищи. В любом случае, эти отличия, вероятно, будет важно учесть при выборе суррогатной матери. Интересно, что обе найденные нами мумии мамонтят в высоту имели около 90 сантиметров – это примерно соответствует размеру новорождённого индийского слоненка. Следовательно, самой подходящей суррогатной матерью для мамонтенка стала бы представительница вида слонов, находящегося в наиболее близком родстве с мамонтами.

Различия в размерах могут привести к проблемам во время беременности и при родах. Представьте, к примеру, что самку чихуахуа оплодотворили спермой немецкого дога. Эмбрионы могут начать развиваться, заполняя все доступное им пространство, но как только свободное место закончится, их развитие прекратится. В конечном итоге могут умереть как эмбрионы, так и мать или даже все вместе. При попытке родить естественным образом мать почти наверняка будет ужасно мучиться. Возвращаясь к возрождению вымерших видов: что случится, если очень крупный зародыш тура будет развиваться в матке домашней коровы, имеющей куда меньшие размеры? Или если дюгонь попытается выносить стеллерову корову? При выборе суррогатной матери определенно нужно учитывать различия в размерах между представителями разных видов, даже когда речь идет о близких родственниках.

Одно из решений заключается в том, чтобы создать миниатюрные версии некоторых исчезнувших видов. Мы можем определить, какие гены или наборы генов наиболее важны для определения размеров тела, и немного изменить их путем редактирования генома. Полезная информация о том, какие гены должны стать нашей целью, может обнаружиться в ходе генетического анализа популяции мамонтов, живших на Островах Чаннел в Калифорнии. Эти так называемые карликовые мамонты вырастали только до 2 метров в холке и, вероятно, весили менее 800 килограммов, в то время как мамонты с материка достигали 4 метров в высоту и весили более 9 тысяч килограммов. Но у этой идеи есть один недостаток. Маленькие мамонты из-за своего размера могут оказаться не способны воспроизвести экологические взаимодействия, имевшие место между «нормальными» мамонтами и экосистемами, в которых они жили. Следовательно, возродив карликовых мамонтов, мы можем не добиться экологической цели, которую преследует восстановление этого вида.

Еще одно возможное решение состоит в том, чтобы полностью отказаться от суррогатных матерей и использовать вместо этого искусственные матки. Здесь я представляю себе нечто наподобие тех искусственных маток, в которых выращивали детей в книге «О дивный новый мир» Олдоса Хаксли. Или, еще лучше, гигантских резервуаров, наполненных питательными веществами, в которых на планете Камино выращивали клонированных людей для борьбы на стороне добра в фильме «Звездные войны: Эпизод 2». В варианте с искусственными матками эмбрионы будут развиваться до конца своего срока в полностью искусственной среде, – эта концепция известна как эктогенез. Современной медицине еще далеко до создания функциональных искусственных маток и успешного эктогенеза, однако не стоит сомневаться, что новые разработки в этой области существенно повлияют на неонатальную и перинатальную медицину. Кроме того, используя искусственные матки, мы полностью избежим любых страданий, которые причиняет животным суррогатное материнство. Однако этот вариант предполагает, что пребывание в условиях настоящей матки некритично для нормального развития млекопитающего. Так ли это, наука пока не знает.

Клонирование (не) для птиц

Хотя до сих пор в центре моего внимания было возрождение мамонта, сейчас у меня есть прекрасная возможность переключиться на другой проект, в котором я принимаю участие, – речь идет о воскрешении странствующего голубя. Ранее я упоминала, что некоторые виды не будут клонированы методом ядерного переноса. К ним относится и странствующий голубь.

Поскольку птицы развиваются скорее снаружи, нежели внутри тела суррогатной матери, кажется, что они очень хорошо подходят для клонирования путем ядерного переноса. Но среди перечисленных мной животных, клонированных с помощью этого метода, не было ни одной птицы. Почему же это так?

Простой ответ заключается в том, что птиц нельзя клонировать таким способом.

Птица начинает свой долгий путь к превращению из неоплодотворенной яйцеклетки (ооцита), находящейся в яичнике птицы. На первом этапе яйцеклетка выходит в яйцевод. На пути через эту очень длинную, закрученную спиралью трубку яйцеклетка встречает сперматозоид и происходит оплодотворение. Затем, в течение следующих суток или около того, оплодотворенная яйцеклетка медленно спускается по яйцеводу, полному неожиданных поворотов и крутых спиралей. По мере того как она катится по этому пути, ее постепенно покрывают слои альбумина и структурных волокон – это вещество известно нам как яичный белок. Во время своего продвижения оплодотворенная яйцеклетка начинает делиться. Пока она кувыркается по яйцеводу, структурные волокна оплетают желток, надежно закрепляя его внутри белка. Ближе к концу яйцевода, сразу перед тем, как яйцо будет отложено, вокруг развивающегося зародыша формируется последняя, твердая оболочка (скорлупа). К завершению путешествия из материнского яичника в окружающий мир эмбрион состоит примерно из 20 тысяч клеток. Далее они начнут дифференцироваться в различные типы тканей.

В какой точке этого процесса можно осуществить ядерный перенос? При работе с млекопитающими у самки берут яйцеклетку, ядро которой будет удалено и заменено другим, когда клетка уже созрела, но еще не была оплодотворена. Именно на этой стадии яйцеклетка готова перепрограммировать ядро соматической клетки. Но добыть яйцеклетку в нужный момент оказалось в высшей степени сложно. Половые пути птиц очень длинные и извилистые, и добыть ее до оплодотворения крайне трудно. Если же мы подождем, пока птица отложит яйцо, клетки эмбриона уже начнут дифференцироваться и он, удерживаемый на своем месте внутри яйца множеством слоев переплетенных волокон, будет слишком большим, чтобы мы смогли его изъять. Но даже если нам удастся извлечь эмбрион и заменить его на другой, не разрушив при этом яйцо, эмбрион-подменыш должен находиться на той же стадии развития, что и собственный эмбрион яйца. Вырастить эмбрион до такой стадии в лабораторных условиях также оказалось чрезвычайно сложной задачей. Следовательно, пока что клонирование птиц как будто в принципе невозможно.