Давайте клонируем мамонта

Уви­деть живо­го мамон­та, навер­ное, хоте­лось бы каж­до­му. Пред­ставь­те, что бабуш­ки вяжут нос­ки из мамон­то­вой шер­сти, а пред­при­ни­ма­те­ли зазы­ва­ют вас поучаст­во­вать в «сафа­ри» на мамон­та. А кому-то захо­чет­ся про­сто погла­дить «воз­рож­ден­ное» живот­ное. Реаль­но ли все это в буду­щем? На про­шлой неде­ле появи­лось сооб­ще­ние о том, что уче­ные про­чли 70–80% гено­ма мамон­та, что вызва­ло раз­го­во­ры о реаль­но­сти его кло­ни­ро­ва­ния и созда­ния «Плей­сто­це­но­во­го пар­ка». На самом ли деле это так?

112Идея кло­ни­ро­вать мамон­та воз­ни­ка­ла и рань­ше. Так как в веч­ной мерз­ло­те тка­ни погиб­ших мамон­тов отно­си­тель­но хоро­шо сохра­ня­ют­ся, уче­ные пред­по­ла­га­ли най­ти ядро клет­ки, кото­рое мог­ло бы ока­зать­ся «живым» после раз­мо­ра­жи­ва­ния. Такое ядро мож­но было бы вве­сти в яйце­клет­ку сло­на с уда­лен­ным соб­ствен­ным ядром и кло­ни­ро­вать мамон­та. Осу­ще­ствить подоб­ный план пока не уда­лось, по-види­мо­му, из-за пло­хой сохран­но­сти ядер, про­ле­жав­ших в веч­ной мерз­ло­те тыся­чи лет.

Изме­нит ли что-то в этой ситу­а­ции пол­ная рас­шиф­ров­ка гено­ма мамон­та? Доста­точ­но ли про­сто знать гене­ти­че­ский код для кло­ни­ро­ва­ния вымер­ше­го живот­но­го? Неко­то­рые раз­мыш­ле­ния по это­му пово­ду были опуб­ли­ко­ва­ны в жур­на­ле Nature (см. ссыл­ку в кон­це). Там же рас­смат­ри­ва­ют­ся эта­пы, кото­рые необ­хо­ди­мо прой­ти, преж­де чем на свет появит­ся «воз­рож­ден­ный» мамон­те­нок. Эта­пов, как мини­мум, восемь.

Правильная расшифровка генома

Преж­де все­го необ­хо­ди­мо быть уве­рен­ным в точ­но­сти рас­шиф­ров­ки ДНК мамон­та. Из-за того, что ДНК про­ле­жа­ла в мерз­ло­те тыся­чи лет, она рас­па­лась на мел­кие фраг­мен­ты, поэто­му пра­виль­ное опре­де­ле­ние после­до­ва­тель­но­сти нук­лео­ти­дов затруд­не­но. По неко­то­рым оцен­кам, необ­хо­ди­мо про­честь весь геном не менее 12 раз, что­бы чис­ло оши­бок не пре­вы­ша­ло 1 на 10 тысяч пар нук­лео­ти­дов. К насто­я­ще­му вре­ме­ни чте­ние гено­ма не закон­че­но даже один раз, так что впе­ре­ди здесь еще мно­го рабо­ты.

Кро­ме того, пока для генов мамон­та изве­стен толь­ко один вари­ант (аллель). Обыч­но у живот­ных каж­дый ген пред­став­лен дву­мя вари­ан­та­ми: один пере­да­ет­ся от папы, а дру­гой -от мамы, и если один «испор­чен», то вто­рой «выру­ча­ет» в такой ситу­а­ции. Если оба вари­ан­та генов будут оди­на­ко­вы­ми, то веро­ят­ность «пол­ной испор­чен­но­сти» повы­ша­ет­ся – такой мамон­те­нок будет, ско­рее все­го, нежиз­не­спо­соб­ным. Поэто­му необ­хо­ди­мо знать гено­мы хотя бы несколь­ких мамон­тов, что­бы было гене­ти­че­ское раз­но­об­ра­зие. Что еще боль­ше уве­ли­чи­ва­ет коли­че­ство рабо­ты.

Правильное распределение ДНК по хромосомам

ДНК в клет­ках орга­ни­зо­ва­на и рас­пре­де­ле­на по хро­мо­со­мам. Коли­че­ство хро­мо­сом у мамон­та неиз­вест­но, так как посчи­тать их в ядре клет­ки пока не уда­лось. У сло­на их 56. К 2009 г. уче­ные обе­ща­ют точ­ную рас­шиф­ров­ку гено­ма афри­кан­ско­го сло­на. В этом слу­чае геном мамон­та мож­но будет срав­нить с гено­мом сло­на и выявить раз­ли­чия в генах, точеч­ные мута­ции, боль­шие пере­строй­ки, а так­же воз­мож­ное рас­пре­де­ле­ние по хро­мо­со­мам. С этой точ­ки зре­ния, более полез­ной была бы инфор­ма­ция о гено­ме индий­ско­го сло­на, кото­рый явля­ет­ся более близ­ким род­ствен­ни­ком мамон­та.

Такая часть хро­мо­со­мы, как цен­тро­ме­ра (уча­сток, с помо­щью кото­ро­го хро­мо­со­мы рас­тас­ки­ва­ют­ся по дочер­ним клет­кам во вре­мя деле­ния), не долж­на вызвать труд­но­стей. В част­но­сти, в этом году была созда­на пол­но­стью рабо­та­ю­щая искус­ствен­ная цен­тро­ме­ра у хро­мо­со­мы чело­ве­ка.

Синтез ДНК

Пока это все «ДНК» на бума­ге (в ком­пью­те­ре). Теперь ее нуж­но син­те­зи­ро­вать. Наи­боль­ший раз­мер син­те­зи­ро­ван­но­го к насто­я­ще­му вре­ме­ни гено­ма – для мик­ро­ор­га­низ­ма Mycoplasma genitalium – 582 970 пар нук­лео­ти­дов. Для мамон­та нуж­но син­те­зи­ро­вать 4,7 мил­ли­ар­да пар нук­лео­ти­дов. Боль­шой раз­мер гено­ма может вызвать непред­ви­ден­ные труд­но­сти.

В про­бир­ке сей­час мож­но син­те­зи­ро­вать двой­ную спи­раль ДНК дли­ной око­ло 8 тысяч пар нук­лео­ти­дов, затем эти фраг­мен­ты необ­хо­ди­мо соеди­нить. До сих пор это дела­ли с помо­щью кле­ток кишеч­ной палоч­ки Escherichia coli и кле­ток дрож­жей, но дли­на хро­мо­сом мамон­та слиш­ком вели­ка для этих кле­ток, поэто­му, воз­мож­но, при­дет­ся искать новые пути для сбор­ки боль­ших хро­мо­сом.

Сего­дня син­тез гено­ма – очень доро­гой и мед­лен­ный про­цесс. Но все может изме­нить­ся. По сло­вам уче­ных, точ­но так же мож­но было опи­сать тех­но­ло­гию секве­ни­ро­ва-ния (рас­шиф­ров­ки) гено­мов десять лет назад, а сей­час мы видим огром­ный рывок впе­ред. То же может про­изой­ти и с тех­но­ло­ги­ей син­те­за гено­мов.

Упаковка ДНК в ядро

Теперь все син­те­зи­ро­ван­ные хро­мо­со­мы нуж­но поме­стить в ядро. Сбор­ка ядра – доста­точ­но есте­ствен­ный про­цесс, так как во вре­мя деле­ния клет­ки ядро в ней исче­за­ет, а затем сно­ва соби­ра­ет­ся вокруг хро­мо­сом в дочер­них клет­ках.

Как было уже заме­че­но, у нас нет жиз­не­спо­соб­ных ядер само­го мамон­та, поэто­му нуж­но най­ти им заме­ну. В этом каче­стве уче­ные пред­ла­га­ют исполь­зо­вать ядро лягуш­ки. В 1980-х годах уче­ные заме­ти­ли, что при добав­ле­нии в экс­тракт лягу­ша­чьей икры «голой» ДНК она само­про­из­воль­но соеди­ня­ет­ся с бел­ка­ми и окру­жа­ет­ся ядер­ны­ми струк­ту­ра­ми. Такое искус­ствен­ное ядро обес­пе­чи­ва­ет нор­маль­ное удво­е­ние ДНК и частич­но тран­скрип­цию (рабо­ту) генов.

Если поме­стить такое искус­ствен­ное ядро с ДНК мамон­та в яйце­клет­ку сло­на, то лягу­ша­чьи бел­ки посте­пен­но заме­ни­лись бы на бел­ки
сло­на и мамон­та, что сде­ла­ло бы ядро более похо­жим на ядро мле­ко­пи­та­ю­щих. Исполь­зо­вать соб­ствен­но ядро мле­ко­пи­та­ю­щих неудоб­но, пото­му что оно намно­го хуже соби­ра­ет­ся вокруг «голой» ДНК. Здесь основ­ная слож­ность состо­ит в том, что в фор­ми­ру­ю­щем­ся ядре долж­ны ока­зать­ся обя­за­тель­но все хро­мо­со­мы мамон­та и не долж­но попасть лиш­них.

Получение яйцеклеток

Теперь искус­ствен­ное ядро с хро­мо­со­ма­ми мамон­та необ­хо­ди­мо поме­стить в яйце­клет­ку сло­на. Для это­го яйце­клет­ку необ­хо­ди­мо взять у сло­ни­хи, что, ока­зы­ва­ет­ся, не такое про­стое дело из-за устрой­ства ее поло­вых путей. Самым реа­ли­стич­ным мето­дом уче­ные счи­та­ют взя­тие яйце­кле­ток у толь­ко что погиб­ших сло­них и хра­не­ние их в орга­низ­ме лабо­ра­тор­ных мышей, у кото­рых спе­ци­аль­ным обра­зом подав­ле­на иммун­ная систе­ма. Замо­ра­жи­ва­ние яйце­кле­ток воз­мож­но, но при этом они чаще теря­ют спо­соб­ность к фор­ми­ро­ва­нию заро­ды­ша. 

Пересадка ядра в яйцеклетку

До сих пор для кло­ни­ро­ва­ния живот­ных исполь­зо­ва­ли яйце­клет­ки того же вида. Мамонт и слон – такие же раз­ные виды, как волк и лиси­ца, поэто­му из яйце­клет­ки сло­на необ­хо­ди­мо уда­лять не толь­ко соб­ствен­ное ядро, но и кле­точ­ные орга­нел­лы мито­хон­дрии, име­ю­щие соб­ствен­ную, спе­ци­фич­ную для сло­на ДНК.

В полу­чен­ную яйце­клет­ку сло­на без ядра и мито­хон­дрий необ­хо­ди­мо вве­сти искус­ствен­ное ядро мамон­та и его искус­ствен­ные мито­хон­дрии. Геном мито­хон­дрий мамон­та к насто­я­ще­му вре­ме­ни уже изве­стен, и син­те­зи­ро­вать эти орга­нел­лы срав­ни­тель­но лег­ко. Тем не менее, к насто­я­ще­му вре­ме­ни даже без этих слож­но­стей пере­нос ядра в яйце­клет­ку у мле­ко­пи­та­ю­щих оста­ет­ся совсем не про­стой про­це­ду­рой.

Перенос эмбриона в слониху

Начав­ший раз­ви­вать­ся эмбри­он на ста­дии четы­рех кле­ток необ­хо­ди­мо поме­стить в мат­ку сло­ни­хи. Судя по раз­ме­рам най­ден­ных в веч­ной мерз­ло­те дете­ны­шей мамон­тов, они были срав­ни­мы с дете­ны­ша­ми сло­нов, поэто­му про­блем с несов­ме­сти­мо­стью раз­ме­ров мате­ри и пло­да воз­ник­нуть не долж­но. Бере­мен­ность сло­нов длит­ся око­ло двух лет. По-види­мо­му, при­мер­но через это вре­мя сле­ду­ет ожи­дать и рож­де­ния мамон­тен­ка.

После рождения

111Один кло­ни­ро­ван­ный мамонт -это успех, но это дале­ко не вос­ста­нов­ле­ние вида. Долж­но появить­ся потом­ство, кото­рое будет обла­дать доста­точ­ным гене­ти­че­ским раз­но­об­ра­зи­ем. Про­бле­ма не менее слож­ная -най­ти эко­си­сте­му, в кото­рой мамон­ты мог­ли бы жить как вид. Пока этот вопрос серьез­но никем не рас­смат­ри­ва­ет­ся, воз­мож­но, пото­му, что кло­ни­ро­ва­ние мамон­та кажет­ся таким дале­ким, таким доро­гим и прак­ти­че­ски невоз­мож­ным. Таким же, как кло­ни­ро­ва­ние собак и кошек 20 лет назад, кото­рое сей­час кажет­ся уже обыч­ным делом. А мамон­ты – дей­стви­тель­но ли они могут появить­ся сно­ва на Зем­ле? Воз­мож­но, лет так через пять­де­сят? Или две­сти? Уви­дим.

Яна Вой­це­хов­ская, по мате­ри­а­лам ста­тьи Nicholls H. Darwin 200: Let’s make a mammoth. Nature, 2008, v. 456, p. 310–314. http://www.nature.com/news/2008/081119/full/456310a.html

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , ,

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *