Генетика на завтрак. Научные лайфхаки для повседневной жизни

Если сравнить генетический материал мамонта и африканского слона, то они все равно будут отличаться несколькими миллионами букв, в результате чего изменяется последовательность ДНК тысяч генов, образующих белок. Но на сегодняшний день мы умеем целенаправленно модифицировать гены. Итак, можно ли превратить современного слона в его доисторического волосатого кузена?

Профессор из Гарварда Джордж Макдональд Черч уже приблизил нас к этой цели. Не только потому, что роскошная борода молекулярного биолога заставляет непроизвольно вспоминать о шерстистом мамонте, но прежде всего потому, что он уже смог пробудить к жизни несколько мамонтовых генов с помощью технологии CRISPR, в разработке которой принимал непосредственное участие. В 2015 году Черч объявил, что он со своей командой сумел привнести в клетки азиатского слона немного мамонтовой ДНК [81]. При этом они сосредоточились в первую очередь на 14 генах, связанных с устойчивостью животных к холоду, например таких признаках, как уши меньшей величины, более густой волосяной покров, увеличенное количество подкожного жира или клетки крови, которые эффективно переносят кислород даже при низких температурах. Исследователи сравнили вариант этих генов у слонов с теми же генами их вымерших кузенов и использовали CRISPR, чтобы перезаписать 14 генов слона с соответствующей мамонтовой версией. В общем, удалось получить кучу слоновьих клеток, имеющих небольшую долю одного процента мамонтовой ДНК. Шаг в правильном направлении, но по Сибири эти клетки гулять пока не готовы.

Чтобы клонировать организм, нужно ввести его живую клетку в яйцеклетку, очищенную от ДНК.

Вовсе не лень причина того, что Черч довольствовался модификацией всего лишь 14 генов. В настоящее время изменение генома ограничивается возможностью одновременного изменения всего нескольких генов. Хотя это число постепенно увеличивается, в настоящее время мы далеки от переписывания генома слона, который, кстати, больше человеческого, в геном мамонта. Поэтому Черч занялся в первую очередь теми генами мамонта, которые, скорее всего, заставят слона выглядеть как мамонт, выработают соответствующее поведение и повысят выносливость животных к холоду. Но это лишь первый шаг на пути превращения в покрытое шерстью хоботное животное.

Клонирование предполагает наличие живой клетки организма животного, чтобы можно было ввести ее ядро в яйцеклетку, освобожденную от ДНК.

В результате введения ядра живой клетки донора в яйцеклетку, освобожденную от ДНК, развивается генетически точная копия донора клетки. Этот метод с 1990-х годов позволяет нам создавать клоны десятков видов. Но с мамонтами генетики будут вынуждены пойти на хитрость, потому что от этих животных, к сожалению, не осталось живых клеток. Но их возвращение можно провести пошагово. В этом случае пришлось бы действовать следующим образом.

1. С помощью CRISPR перезаписать некоторые гены в слоновьих клетках с соответствующей мамонтовой версией. Джорджу Черчу уже удалось преодолеть этот этап.

Взять у слона яйцеклетки и удалить из них генетическую информацию. Теперь в такую «пустую» яйцеклетку следует ввести ядро клетки слона с ДНК мамонта.

2. Подобно простому искусственному оплодотворению, дождаться, пока яйцеклетка, оплодотворенная клеточным ядром, не начнет делиться, а затем поместить скопление клеток в матку слонихи, которая впоследствии и произведет животное на свет.

Для будущих клонированных мамонтов уже нашли дом — плейстоценовый парк в Восточной Сибири.

В результате родится не настоящий мамонт, а слон, обладающий несколькими характерными чертами мамонта. По мнению Черча, этого может быть достаточно для разведения животных, которые выглядят и ведут себя как мамонты. После того как животные станут половозрелыми, следующему поколению можно будет ввести еще больше мамонтовых генов, так что с каждым новым поколением животные будут становиться все более похожими на своих сородичей из ледникового периода. При продолжительности жизни поколения слонов, составляющей около 20 лет, следует ожидать, что эксперимент выльется в довольно долгосрочный проект. Однако в перспективе вполне может появиться животное, достаточно похожее на мамонта, которое возьмет на себя его экологическую роль. Это не только порадует генетиков, но и благоприятно скажется на общепланетарном климате, что является одним из немногих аргументов в пользу возрождения шерстистого мамонта, не сопровождаемых словом «круто».

По оценкам исследователей, в вечной мерзлоте Арктики содержится около 1400 гигатонн углерода, что примерно в два раза превышает его количество, обнаруженное в земной атмосфере.