Воскресіння вимерлих видів

Воскресіння вимерлих видів
Мандрівний голуб Марта - останній представник виду Ectopistes migratorius

В 1914 році, коли в зоопарку Цинциннаті помер останній мандрівний голуб Марта, почався кінець прекрасної епохи. Колись домінуючі в східній частині Північної Америки протягом десятків тисяч років види, мандрівні голуби, перш ніж вимерти повністю, населяли ліси величезними зграями, до декількох мільярдів особин. Величезна кількість цих птахів, в поєднанні з їх раціоном на основі насіння дерев, перетворила їх в одного з найважливіших інженерів-екологів того часу, сформувавши динаміку середовища існування, на яку покладалися ці ліси.

«Зараз ці екосистеми втрачають біорізноманіття, – каже Бен Новак (провідний науковий співробітник Revive & Restore), – через похмуре пробудження сили індустріального людства, покликаного знищити навіть самі рясні природні ресурси». Тому Новак, працюючи з Каліфорнійським інститутом, створює Revive & Restore – програму, спрямовану на відновлення і повернення цих видів в їхнє природне середовище існування – за допомогою звичайних голубів і сили CRISPR.

Новак входить в невелику групу інженерів з девимирання, які сподіваються використати генну інженерію для захисту або відродження культових видів тварин, знищених людською діяльністю. Так, біорізноманіття це важливо, але чи зможе вимерлий вид адаптуватися і виживати в екологічній системі, яка змінилася і постійно змінюється з моменту його загибелі? Або, що найважливіше, якщо відроджені тварини – по суті, «прибульці» на Землі – принесуть більше шкоди, ніж користі нашій крихкій екосистемі?

У випадку із мандрівними голубами відповідь команди Новака проста: «Нещодавно, майже через тисячоліття після зникнення, ми, нарешті, зрозуміли вирішальну роль, яку вони (мандрівні голуби) відігравали у формуванні східної північноамериканської екосфери».

На поточний момент вчені з’ясували, що мандрівні голуби з’явилися тут більше 12 мільйонів років тому і були пристосовані виключно до життя в щільних зграях. Нові результати, в поєднанні з вивченням лісової екології, ясно показують, що ці птахи були ключовими інженерами динаміки лісу.

Ці дані говорять про те, що мандрівні голуби набагато важливіші для екосистеми, ніж проста спроба домогтися успіху у відродженні вимерлих видів. «Повернення мандрівного голуба відновить регенеративні цикли динаміки лісу, яких потребують десятки видів живих організмів, чисельність яких скорочується і які в даний час намагаються вижити,- говорить Новак. – Мандрівний голуб – це не просто модельний вид; це, безперечно, найважливіший вид для майбутнього збереження біорізноманіття лісів в східній частині Америки».

Девимирання – процес двоетапний. По-перше, вимерлі види потрібно воскресити з мертвих. По-друге, потрібно ретельно оцінити повторне введення воскреслого виду в навколишнє середовище.

Повторне введення видів в райони, де вони були викорінені, це багаторічна наука, і у вчених вже були певні успіхи: вовки в Єллоустоуні, лосі в Кентуккі, бобри в Шотландії. Кінцева мета полягає в тому, щоб зважити всі ризики, пов’язані з тим, щоб робити або не робити це: що станеться з екосистемою, якщо ми перестанемо втручатися.
У випадку із мандрівним голубом результат його повторного введення буде або нейтральним (тобто, він стане просто ще однією птицею в лісі без будь-якого вимірного впливу), або позитивним для виживання інших видів.

Перша вимога – повернути мертвого до життя – це дуже нова наука. Але завдяки невеликому інструменту під назвою CRISPR девимирання може відбутися, і на відміну від Парку Юрського періоду, ґрунтуючись виключно на ДНК.

Команда використовує підхід «знайти і замінити». Планують почати зі звичайного голуба, який шариться по смітниках в місті, і включити в нього гени, характерні для мандрівних голубів. Використати для цього планують найближчих родичів – голубів зі смугастим хвостом. Шляхом селективного виведення генів, команда науковців сподівається сконцентрувати знову включені гени у потомства і таким чином просунути «живих сурогатів» на генетичному рівні. При достатній кількості поколінь можна отримати цікаві штучні види ДНК, що не відрізняються від вимерлих.

Але чи дійсно гібридна тварина стане мандрівним голубом? Цієї стратегії дотримуються більшість груп, які намагаються воскресити тварин. Але у команди Новака з’явилась відповідь.

У порівнянні з, наприклад, додо «є придатна для використання ДНК, тому що в музеях і колекціях таксидермістів набитих опудал мандрівних голубів більше, ніж будь-якої іншої птиці», – говорить Новак. – Додайте і той факт, що у нас є доступ до голубів зі смугастим хвостом і розуміння їх репродуктивних моделей».

Звичайно ж, з 2012 року команда Новака вже досягла значних успіхів у проекті з девимирання. В серії робіт і співробітництв науковці поступово дослідили, як мандрівні голуби впливали на навколишню екосистему, і відповіли на давнє питання про те, як їх чисельність так швидко скоротилася від мільярдів до нуля. Все ж таки ці птахи еволюціонували, щоб адаптуватися до життя у великій популяції, і, звичайно ж, мандрівні голуби могли оговтатися від низької генетичної різноманітності, але варварське полювання людини загнало останній цвях в їх труну.

Ці дослідження тепер допомагають поверненню мандрівного голуба. Новак пояснив, що відповідно до результатів спершу потрібно забезпечити голубів зі смугастими хвостами необхідними мутаціями, які змусять їх розмножуватися так, як це робили мандрівні голуби, і вони могли б жити в більш щільних спільнотах. Потім для необхідної адаптації і для ефективного існування в умовах високої соціальної щільності, наприклад, наділити рисами, які дозволять птахам бути більш чутливими до соціальних натяків, або швидким дозріванням потомства, щоб вони менше приділяли часу вихованню дітей у великій кількості.

Завдяки CRISPR Новак і його команда отримали доступ до відносно простого і дешевого інструменту для редагування генів, який дозволить їм працювати з ДНК звичайного голуба. Поки що вчені зробили всього кілька підходів для підвищення ефективності інструменту. Кращим способом виявилося пряме редагування сперми чи яйцеклітини голуба, тому що ці зміни будуть передані наступному поколінню. Але виникла одна проблема – науковці до цих пір не змогли виростити ці клітини в пробірці.

Наступний важливий момент – впровадження інструменту редагування ДНК з необхідними інструментами в ембріон, але і тут вчені зіткнулися з проблемами: для доставки інструментарію CRISPR їм довелося покладатися на віруси. В результаті упаковка стала надто великою для того, щоб її можна було безпечно впровадити. Щоб обійти ці перешкоди, команда Новака зосередила свої зусилля на створенні абсолютно нової лінійки голубів, кожен з яких містить генетичний матеріал, який спрощує редагування ДНК.

«CRISPR-Cas9 – це двоетапний процес, – пояснює Новак. – Частина CRISPR таїться в цільовій ДНК, тоді як Cas9 здійснює розрізання. Птахи, виведені з Cas9 в кожній клітині, по суті мають частину функціонального інструменту для редагування генів в своїх тілах, що значно полегшує доставку інших необхідних компонентів. У найближчі три роки світ може побачити перші генетичні риси мандрівного голуба, відроджені в живих птицях».

Якщо все піде як заплановано, в найближчі двадцять років можливо ми станемо свідками відродження вимерлих видів, наприклад, птахів додо або шерстистих мамонтів. І рано чи пізно процес вимирання залишиться в минулому.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*