|
Ученые воскресят странствующего голубя
|
|
|
|
Когда в 1914 году в зоопарке Цинциннати умер странствующий голубь Марта, начался конец прекрасной эпохи. Некогда доминирующие виды в восточной части Северной Америки, странствующие голуби населяли леса огромными стаями, до нескольких миллиардов особей, в течение десятков тысяч лет, прежде чем вымереть полностью. Огромное количество этих птиц, в сочетании с их рационом на основе семян деревьев, превратило их в одного из самых важных инженеров-экологов того времени, сформировав динамику местообитаний, на которую полагались эти леса. Сейчас эти экосистемы теряют биоразнообразие, говорит Бен Новак, ведущий научный сотрудник Revive & Restore.
|
|
|
|
«Когда в 1914 году эта птица вымерла, состоялось мрачное пробуждение силы индустриального человечества, призванного уничтожить даже самые обильные природные ресурсы», говорит он. Поэтому Новак, работая с Калифорнийским институтом, создает Revive & Restore — программу, направленное на восстановление и возвращение этих видов и заселение ими их природных сред обитания — при помощи обычных голубей и силы CRISPR.
|
|
|
Можно ли воскресить умерший вид? Новак входит в небольшую группу инженеров «девымирания», относительно большой группы ученых, которые надеются использовать генную инженерию для защиты или возрождения культовых видов животных, уничтоженных человеческой деятельностью.
|
|
|
|
Для некоторых девымирание (или деэкстинкция, de-extinxtion) — это путешествие с искуплением вины экологических масштабов. Да, биоразнообразие это важно, но кто скажет, что вымерший вид может адаптироваться и выживать в экологической системе, которая постоянно меняется и которая изменилась с момента его гибели? Или, что еще важнее, что, если воскрешенные животные — по существу, «пришельцы» на Земле — принесут больше вреда, чем пользы нашей хрупкой экосистеме?
|
|
|
|
«Зачем нам эти неприятности», спрашивает команда Новака. В случае со странствующими голубями ответ простой: недавно, спустя почти тысячелетие после исчезновения людей, мы, наконец, поняли решающую роль, которую они сыграли в формировании восточной североамериканской экосфере.
|
|
|
|
На текущий момент ученые выяснили, что странствующие голуби появились более 12 миллионов лет назад и были исключительно приспособлены для жизни в плотных стаях. Новые результаты, в сочетании с изучением лесной экологии, ясно показывают, что эти птицы были ключевыми инженерами динамики леса.
|
|
|
|
Эта центральная роль говорит о том, что странствующие голуби гораздо более важны для экосистемы, чем простая попытка добиться успеха в воскрешении вымерших видов. «Возвращение странствующего голубя восстановит регенеративные циклы динамики леса, в которых нуждаются десятки видов, которые сокращаются в настоящее время и пытаются выжить», говорит Новак.
|
|
|
|
«Странствующий голубь это не просто модельный вид; это, пожалуй, самый важный вид для будущего сохранения биоразнообразия лесов в восточной части Америки», говорит он.
|
|
|
|
Девымирание: черновики
|
|
|
|
Процесс двухэтапный: во-первых, вымершие виды нужно воскресить из мертвых. Во-вторых, нужно тщательно оценить повторное введение вида в окружающую среду.
|
|
|
|
У нас уже есть аналогичные примеры для второго шага, объясняет Новак. Повторное введение видов в районы, где они были искоренены, это многолетняя наука, и ученые уже видели определенные успехи: волки в Йеллоустоуне, лоси в Кентукки, бобры в Шотландии. Конечная цель состоит в том, чтобы взвесить риски, связанные с тем, чтобы делать или не делать это: что произойдет с экосистемой, если мы перестанем вмешиваться.
|
|
|
|
В случае со странствующим голубем результат его повторного введения, вероятно, будет либо нейтральным — то есть, он станет просто еще одной птицей в лесу без какого-либо измеримого воздействия, — либо положительным для выживания других видов.
|
|
|
|
В любом случае, шансы играют в пользу Новака. Первое требование — вернуть мертвого к жизни — это очень новая наука. Но благодаря небольшому инструменту под названием CRISPR, девымирание может состояться. Вот в чем суть: в отличие от Парка Юрского периода, ученые не пытаются оживить животное, основываясь исключительно на его ДНК.
|
|
|
|
Команда использует подход «найти и заменить»: начнем с обычного голубя, который шарится по мусорникам в городе, и включим в него гены, характерные для странствующих голубей. Используем ближайших родственников — голубей с полосатым хвостом. Путем селективного вывода генов у животного, команда надеется сконцентрировать вновь включенные гены у потомства и таким образом продвинуть «живых суррогатов» к пассажирским голубям на генетическом уровне.
|
|
|
|
При достаточном количестве поколений мы можем получить любопытные искусственные виды с ДНК, неотличимым от вымерших животных. Но станет ли гибридное животное странствующим голубем, это философский вопрос. Эта стратегия, которой придерживаются большинство групп, пытающихся воскресить животных. Но у команды Новака появился ответ.
|
|
|
|
По сравнению с додо, например, «есть пригодная для использования ДНК, потому что в музеях и коллекциях таксидермистов набитых чучел странствующих голубей больше, чем любой другой птицы», говорит Новак. Добавьте тот факт, что у нас есть доступ к голубям с полосатым хвостом, и понимание их репродуктивных моделей, и получите, что «наука воскрешения могла бы получить все нужные стимулы и быть настойчивой».
|
|
|
|
Девымирание на практике
|
|
|
|
С 2012 года команда Новака, возможно, добилась больших успехов, чем любой другой проект девымирания. Во-первых, в серии работ и сотрудничеств, команда постепенно раскрыла важное влияние, которое странствующие голуби оказывали на свои экосистемы, и ответила на давний вопрос о том, как их количество сократилось так быстро от миллиардов до нуля. Птицы эволюционировали, чтобы адаптироваться к жизни в большой популяции. Хотя они могли бы, наверное, оправиться от низкого генетического разнообразия, человеческая охота загнала последний гвоздь в их гроб.
|
|
|
|
Эти исследования вместе помогают возвращению странствующего голубя. Новак объяснил, что в соответствии с этими результатами мы сперва должны обеспечить голубей с полосатыми хвостами необходимыми мутациями, которые заставят их размножаться так, как это делали странствующие голуби, и они могли жить в плотных сообществах. Затем мы должны дать птицам необходимые адаптации для эффективного существования в условиях высокой социальной плотности, к примеру, черты, которые позволят им быть более чувствительными к социальным намекам, или быстрое созревание потомства, чтобы они уделяли меньше времени воспитанию детей в большом количестве.
|
|
|
|
Появление CRISPR изменило все. Впервые Новак и его команда получили доступ к относительно простому и дешевому инструменту для редактирования генов, который позволит им работать с ДНК обычного голубя. Пока что они предприняли несколько подходов для повышения эффективности инструмента. Лучшим способом является прямое редактирование спермы или яйцеклетки голубя, потому что эти изменения будут переданы следующему поколению. В чем проблема? Ученые до сих пор не смогли вырастить эти клетки в пробирке.
|
|
|
|
Следующий важный момент: внедрение инструмента редактирования ДНК — с необходимыми инструментами — в эмбрион. Но ученые и здесь столкнулись с проблемами: им пришлось полагаться на вирусы для доставки инструментария CRISPR. В результате упаковка стала слишком большой для того, чтобы ее можно было безопасно внедрить.
|
|
|
|
Чтобы обойти эти препятствия, команда Новака сосредоточила свои усилия на создании совершенно новой линейки голубей, каждый из которых содержит генетический материал, упрощающий редактирование ДНК. CRISPR-Cas9 это двухэтапный процесс, объясняет Новак. Часть CRISPR таится в целевой ДНК, тогда как Cas9 осуществляет разрезание. Птицы, выведенные с Cas9 в каждой клетке, по существу, имеют часть функционального инструмента для редактирования генов в своих телах, что значительно облегчает доставку других необходимых компонентов.
|
|
|
|
«В ближайшие три года мир может увидеть первые генетические черты странствующего голубя, возрожденные в живых, дышащих птицах», говорит Новак. Если все пойдет как запланировано, в ближайшие двадцать лет мы станем свидетелями возрождения вымерших видов. Птицы додо и шерстистые мамонты тоже будут воскрешены. Рано или поздно вымирание останется уделом прошлого — к худшему, к лучшему ли.
|
|
|
|
Источник
|
