Книга: Наука воскрешения видов. Как клонировать мамонта

Проблемы мамонтов

Проблемы мамонтов

Теперь, когда я познакомила вас с некоторыми препятствиями, ожидающими нас на стадиях клонирования и внутриутробного развития клонированного животного, давайте вернемся к примеру мамонта. Как я рассказала в предыдущей главе, сейчас у нас имеется технология, позволяющая отредактировать геном слона таким образом, чтобы он содержал по меньшей мере несколько генов мамонта. Допустим, что мы отредактировали геном либо стволовой клетки, либо клетки, которую можно перепрограммировать, превратив в стволовую. Тогда пора переходить к следующему этапу: созданию животного с отредактированным геномом и (будем надеяться) признаками, которые мы собирались возродить.

Чтобы этот этап завершился, клетка должна превратиться в эмбрион, и поскольку мы не можем вырастить слона в лаборатории, этот эмбрион нужно будет пересадить суррогатной матери. Далее зародыш должен имплантироваться в стенку матки и тем самым положить начало беременности. Эта беременность, в свою очередь, должна протекать благополучно и завершиться рождением здорового детеныша, с геномом, содержащим несколько тщательно отобранных и с большим трудом встроенных туда генов мамонта.

Простейший способ превратить отредактированную клетку в эмбрион – это использовать яйцеклетку. Мы знаем, что яйцеклетки содержат белки, активирующие, то есть перезагружающие, дифференцированные клетки, снова превращая их в эмбриональные стволовые. Неудивительно, но для активации отредактированной клетки слона лучше всего подходит слоновья яйцеклетка. Добыть ее не так уж просто. Во время овуляции организм индийской слонихи вырабатывает всего одну яйцеклетку. Эта яйцеклетка проходит по репродуктивной системе в матку, которая, предсказуемо, имеет слоновьи размеры. У небеременной слонихи овуляция происходит один раз в 2–3 месяца. Учитывая малую эффективность ядерного переноса, разумно будет предположить, что, собирая одну яйцеклетку раз в 2 месяца (если нам удастся найти эту яйцеклетку в половых путях слонихи), мы не получим достаточного их количества. Нам понадобятся сотни, если не тысячи, слоновьих яйцеклеток, чтобы наш метод сработал. Откровенно говоря, это кажется нечестным. Слоны изо всех сил стараются размножаться, чтобы поддерживать здоровье своих популяций. Последнее, что им нужно, – это чтобы мы рыскали вокруг их яичников и воровали их драгоценные созревшие яйцеклетки. На самом деле если бы это был единственный способ добыть слоновьи яйцеклетки, я бы посчитала, что исследования для проекта восстановления мамонта нужно немедленно прекратить.

К счастью, похоже, есть и другой путь. В 1998 году исследователи из Университета Пердью и Института репродуктивной медицины при медицинском центре «Методист» в Индианаполисе создали мышей, организмы которых способны вырабатывать слоновьи яйцеклетки. Руководитель исследования, доктор Джон Кристер, искал способ увеличить скорость размножения видов, находящихся под угрозой исчезновения, и надеялся, что хорошим началом будет убедить лабораторных мышей выращивать слоновьи яйцеклетки. Ученые из его группы пересадили лабораторным мышам участки ткани яичников (ткань, в которой содержатся незрелые яйцеклетки), взятые у трех трупов южноафриканских слоних. У нескольких из этих мышей образовались фолликулы, вырабатывающие яйцеклетки, и спустя 10 недель один из этих фолликулов породил слегка деформированную слоновью яйцеклетку. Кристер с коллегами не пытались оплодотворять эту яйцеклетку спермой слона, так что нельзя сказать, развился бы из нее жизнеспособный эмбрион или нет. Но это хороший старт.

Будем надеяться, что ученым удастся изобрести эффективный способ получать большое количество слоновьих яйцеклеток, не подвергая никаких слонов риску. Затем мы смогли бы собрать тонну (возможно, буквально) слоновьих яйцеклеток, удалить из них ядра и вставить на их место другие, содержащие отредактированные нами геномы. Затем мы сможем расслабиться, позволив перепрограммирующей магии яйцеклеток вступить в дело. Если этот этап пройдет благополучно и в результате мы получим жизнеспособные, развивающиеся эмбрионы слонов (со слегка модифицированными геномами), мы перенесем эти эмбрионы в матки взрослых слоних, где они смогут развиться в новорожденных слонят (со слегка модифицированными геномами).

Вход в матку слонихи прикрыт плевой, называемой гименом. У слоних гимен остается на месте в течение всей беременности, разрывается во время родов, а затем вырастает заново во время подготовки организма к следующим родам. Чтобы у суррогатной матери-слонихи развилась здоровая беременность, эмбрион и тот инструмент, которым его доставят в матку, должны пройти сквозь единственное отверстие в гимене – четырехмиллиметровое окошко, предназначенное только для проникновения спермы, – не повредив плеву и не поставив тем самым беременность под угрозу.

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.

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.