Чи потрібно воскрешати вимерлі види?

Фото: yuliang11 / ru.depositphotos.com

Наприкінці лютого нинішнього року сторінки безлічі наукових і науково-популярних видань в буквальному сенсі вкрилися стадами мамонтів: видатний генетик і хімік Джордж Черч (George Church), відомий своїми роботами в галузі молекулярної біології, повідомив, що він і його колеги в найближчі пару років зможуть воскресити шерстистого мамонта, який, як відомо, вимер близько 10 000 років тому. Мамонти — одні з найбільш харизматичних звірів, які коли-небудь мешкали на Землі. Однак багато біологів, коментуючи майбутнє «воскресіння» мамонта, радили для початку визначитися, як і навіщо ми збираємося це робити.

Спочатку про те, як. У всякого біологічного виду є більш-менш близькі еволюційні родичі. Близькоспоріднені види більше схожі один на одного, ніж далекі родичі. У такому випадку ми можемо скомбінувати генетичний портрет вимерлого виду з тих генів, які залишилися у його безпосередніх нащадків і споріднених видів. Тут підійдуть методи класичної генетики, які зводяться до того, що ми схрещуємо тварин, а потім аналізуємо ознаки, що потрапили в потомство, і відбираємо серед потомства тих особин, які найбільше схожі на вимерлий вигляд. Наприклад, якщо спробувати вивести мамонтів з азіатських слонів, то потрібно цілеспрямовано відбирати в кожному поколінні найбільш волохатих особин (звичайно, волосатість не єдина ознака, що відрізняє слонів від мамонтів). Але в цьому випадку в геномі все одно залишаться суттєві домішки сучасних видів і те, що ми отримаємо, буде лише версією вимерлої тварини, тією чи іншою мірою близькою до оригіналу.

Молекулярна біологія дозволяє маніпулювати генетичним матеріалом безпосередньо: можна виділити ДНК з останків того ж мамонта, порівняти її з ДНК нинішніх слонів і таким чином зрозуміти, що потрібно зробити зі слонами, щоб вони стали мамонтами. Далі в справу вступають методи генної інженерії: відредагувавши в геномі слона потрібні гени, ми отримаємо когось дуже і дуже схожого на мамонта. Генна інженерія дозволяє виконати те ж завдання швидше, ніж схрещування, і результат повинен вийти набагато більш переконливим.

Редагування зовсім не обов’язково передбачає масштабну перебудову генома. Наприклад, якщо згадати про інший вимерлий вид — мандрівного голуба, якого повністю винищили до початку XX століття, то його геном на 97% невідличний від геному найближчого родича — смугастохвостого голуба, який благополучно живе донині. Тобто ДНК обох голубів відрізняється всього на 3%, і серед цих 3% є кілька тисяч мутацій, що визначають відмінності між видами. А вже з декількох тисяч можна виділити кілька десятків дійсно ключових генетичних особливостей, які роблять мандрівного голуба — мандрівним голубом, а смугастохвостого голуба — смугастохвостим. І, збираючись реконструювати вимерлий вид, потрібно тільки зрозуміти, які мутації вважати справжньо необхідними.

Джордж Черч і його команда «мамонтовоскрешателів» стверджують, що їм вдалося внести в геном азіатського слона (найближчого еволюційного родича шерстистого мамонта) вже цілих сорок п’ять мамонтових модифікацій, частина з яких повинна забезпечити слона мамонтовою вовною і товстим жировим шаром. Втім, лише цими сорока п’ятьма питання не вичерпується: у слонів’ю ДНК потрібно буде ввести ще ряд мамонтових особливостей, після чого перевірити, як такий гібридний геном веде себе в клітинах, чи не конфліктують модифіковані і немодифіковані гени один з одним. Дослідники розраховують, що все це їм вдасться зробити за два роки. Однак не варто чекати до 2019-2020 років готового мамонта. Все, що зробили Черч і його команда, вони зробили поки тільки на молекулах ДНК. Потім потрібно буде виконати генетичне редагування зі слоновим ембріоном, пересадити його сурогатній матері і сподіватися, що його розвиток пройде благополучно. Враховуючи, що при таких маніпуляціях багато ембріонів гине, важко повірити, що до справи тут взагалі дійде: азіатський слон зарахований до вимираючих видів, і навряд чи можна буде отримати достатню кількість його ембріонів для молекулярно-клітинних експериментів.

Фото: Pixelchaos / ru.depositphotos.com

Але уявімо, що всі технічні складнощі вдалося подолати: ми спокійно вносимо в геном будь-які зміни і в будь-якій кількості і нестачі в біологічному матеріалі у нас немає. І ось тут виникають труднощі більш високого порядку, еволюційного та екологічного. По-перше, один повсталий з небуття мамонт — це ще не вид, це всього лише одна особина. Щоб воскресити цілий вид, потрібно багато мамонтів, вони повинні жити самі і самі розмножуватися. Тепер згадаємо одне з основних правил еволюції: популяція виду повинна мати досить широке генетичне розмаїття. Живі істоти живуть у досить мінливому середовищі, а те, наскільки вони до неї пристосовані, залежить від генів. Різкі зміни в навколишньому середовищі для окремої особи можуть закінчитися погано, в цілому ж популяція виживе, тому що серед її членів знайдуться такі, чиї варіанти генів дозволяють вижити в нових обставинах.

Хоча може бути і так, що не знайдуться. Якщо вся популяція складається з особин з дуже-дуже схожими варіантами генів, а середовище навколо дуже-дуже мінливе, то нічого хорошого чекати не доводиться. Життєздатна популяція повинна включати сотні і тисячі особин з індивідуальними генетичними наборами, і тільки тоді, коли у нас буде така популяція (а ще краще — кілька), ми зможемо говорити про «воскрешений» вид.

Це по-перше, а по-друге — куди саме ми збираємося воскрешати обраний вигляд? Адже колись він існував у певній екосистемі і був пов’язаний з іншими видами, які його оточували в ті часи. Зараз вже всі розуміють, що не можна займатися якимось видом, узятим окремо від інших. Якщо відволіктися від мамонтів і згадати про сучасних тварин, яким загрожує зникнення, то раніше екологи саме так і намагалися їх зберігати — послідовно і найчастіше починаючи з тих, хто займає нижчі щаблі харчової піраміди. Тут є свій резон: здається очевидним, що якщо ми підвищимо, наприклад, чисельність риби в океані, то слідом сама собою підвищиться чисельність тюленів, які нею харчуються. Однак зараз все частіше говорять про те, що більш розумно і ефективно було б намагатися зберігати види комплексно. Про це, зокрема, йдеться в одній з недавніх статей в Nature Ecology & Evolution, автори якої на математичній моделі показали, що, вживаючи заходів щодо збереження одночасно і хижака, і його видобутку, можна домогтися прискореного збільшення чисельності і тих і інших, ніж намагатися зберігати їх по черзі.

Щодо відновлюваних вимерлих видів це означає, що якщо ми беремося воскресити якогось динозавра, то повинні одночасно надати йому цілий парк юрського періоду з натовпом родичів, щоб йому було де жити, чим харчуватися і з ким розмножуватися. Добре, нехай не динозавр, нехай мамонт — але і мамонт навряд чи буде відчувати себе як вдома в нинішніх екосистемах. Тому, думаючи про те, який би вигляд нам відновити, найкраще вибирати той, який вимер недавно і для якого ще залишилися екосистеми, куди він міг би вбудуватися.

Нарешті, на думку низки екологів з Австралії, Канади та Нової Зеландії, замість того щоб займатися «воскресінням» вимерлих видів, краще спрямувати свої зусилля на тих, які ще не вимерли, але яким це безумовно загрожує. У статті в Nature Ecology & Evolution Джозеф Беннетт (Josep Bennet) з Карлтонського університету (Канада) і його колеги аналізують витрати, які будуть потрібні для того, щоб підтримати воскрешений вимерлий вид в «живому» стані. Дослідники обговорюють збереження саме виду, а не однієї-двох-трьох особин; крім того, в їх розрахунках немає витрат на молекулярно-біологічні операції — автори роботи хотіли оцінити тільки екологічну вартість. При цьому вони порівнювали близькі види, тобто екологічну ціну мамонта співвідносили не з витратами на якусь білку, а з витратами на азіатського слона.

Гроші, які різні країни витрачають на екологію, бувають або державними, або приватними. Проте, незалежно від джерела коштів, краще їх витрачати на те, що ще не встигло зникнути. За оцінками авторів роботи, якщо кошти, які передбачається виділити на «воскрешений» вид, направити на збереження тих, хто ще не вимер, то нам вдасться зберегти в 2-8 разів більше видів. (Ще раз нагадаємо, що тут не враховуються кошти на власне «воскресіння», тобто на молекулярно-біологічні, ембріологічні та інші процедури.) Стійкість будь-якої екосистеми безпосередньо залежить від біорізноманіття, тобто від того, чи багато різних видів живих істот в ній мешкають. Якщо врахувати, що екосистеми взаємно переплетені і що це не тільки дикі ліси і морські глибини, але і сільськогосподарські території, і міста, то зрозуміло, що чим більше біорізноманіття, тим краще для нас самих.

Тож відповідь на питання, чи потрібно воскрешати вимерлі види, — ні, не потрібно. Зараз у екологів є більш нагальні завдання, на які варто було б витратити наші поки що обмежені ресурси. Але якщо говорити не про вигляд, а про окрему особу, то «воскрешательські» зусилля продовжувати точно варто, щоб краще розібратися в тому, як влаштовані різноманітні геноми, як вони еволюціонували і як «явна» еволюція, яку ми спостерігаємо своїми очима у вигляді зміни живих форм на Землі, пов’язана з еволюцією «невидимої», що відбувається на рівні молекул і клітин.