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?

Идея 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

Один 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