Давайте вернемся к клонированию путем ядерного переноса. Соматические клетки, в отличие от стволовых, высокоспециализированны. Они не могут превращаться в разные типы клеток, поскольку представляют собой конечную точку процесса дифференцировки. У соматических клеток есть конкретная функция, и их клеточные механизмы приспособлены к качественному выполнению этой работы. В соматической клетке, взятой из молочной железы овцы, происходит экспрессия только тех белков, которые нужны ей, чтобы выполнять функцию клетки молочной железы, и поэтому в ней включаются только те гены, которые кодируют эти белки.
Чтобы соматическая клетка смогла превратиться в целый живой организм, она должна «забыть» все о своей специализации и дедифференцироваться. Она должна снова превратиться в эмбриональную стволовую клетку.
Хотя Долли, возможно, – самое известное животное, появившееся на свет благодаря соматическому ядерному переносу, она не была первым клоном, созданным таким образом. В 50-х и 60-х годах XX века Джон Гёрдон из Оксфордского университета доказал, что лягушачьи яйцеклетки развиваются в лягушек даже после того, как ядра этих клеток были изъяты и заменены ядрами соматических клеток. Хотя в те времена механизм этого явления был не очень хорошо понятен, ключевым наблюдением Гёрдона стало то, что яйцеклетка каким-то образом запускает процесс дедифференцировки соматической клетки – и последняя «забывает», каким типом клетки была до этого. В 2012 году Гёрдон получил за это открытие Нобелевскую премию совместно с Синъей Яманакой из Киотского университета. Яманака позже обнаружил, что такой же плюрипотентности (дедифференцировки соматических клеток) можно добиться in vitro, то есть в тканевой культуре в лабораторных условиях, добавив в клетку набор факторов транскрипции, представляющих собой белки, которые соединяются с определенными участками ДНК и контролируют, какие гены должны включаться и когда. Такие клетки называют индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPSC).
Ядерный перенос используется для клонирования овец, коров, коз, оленей, кошек, собак, лягушек, хорьков, лошадей, кроликов, свиней и многих других животных. Также набирает популярность клонирование животных со специфическими требуемыми свойствами. В интернете широко рекламируются коммерческие службы, занимающиеся клонированием домашних животных и созданием клонированного потомства лошадей-чемпионов. Первые результаты уже видны: в конце 2013 года шестилетняя лошадь Шоу Ми, клон кобылы Сэйдж, выступавшей в конном поло, стала чемпионом Тройной короны в Аргентине, возможно, тем самым возвещая наступление новой эры в разведении животных для шоу и спорта.
Однако клонирование путем ядерного переноса имеет невысокую эффективность. Долли была единственным эмбрионом из 277, созданных в Рослинском институте, который дожил до своего рождения. Кобыла по имени Прометея, первая клонированная лошадь, появившаяся на свет, была единственным эмбрионом из 841, который развился в полноценную особь своего вида. Снуппи, кобель афганской борзой, клонированный корейским ученым Хваном У Соком, стал одним из двух щенков, рожденных после того, как 1095 эмбрионов имплантировали 123 разным суррогатным матерям, и единственным, прожившим более нескольких недель. Во всех этих случаях ученые имели доступ к потенциально бесконечному числу соматических клеток, взятых у живых зверей.
Живых мамонтов не существует.
В поисках чуда
В последние десятилетия в Сибири, на Аляске и на канадской территории Юкон были обнаружены места, богатые очень хорошо сохранившимися замороженными костями. Эта область, называемая Берингия, была важным связующим звеном между Азией и Северной Америкой в эпоху плейстоцена. Судя по количеству и разнообразию костей, обнаруженных на просторах Берингии, в плейстоценовую эпоху эта область просто кишела мегафауной – животными, весящими более 45 килограммов. Останки мегафауны Берингии выходят на поверхность, когда нарушается слой вечной мерзлоты, в котором они погребены. Мы тревожим этот слой, когда строим свои города и соединяющие их дороги, а также при поисках золота. Кости животных ледникового периода также обнажаются вследствие естественных процессов, к примеру ежегодных разливов рек и озер после весеннего таяния снега (ил. 10). Высоко поднявшаяся вода быстрым потоком врезается в излучины реки, заливая замороженную почву речных берегов и вымывая кости и другие останки мегафауны, вмерзшие в нее.
Бернар, хорошо знакомый с Таймыром, после долгих часов, проведенных за изучением географических карт и разговорами с местными жителями, выбрал для нашего базового лагеря место, которое, по его мнению, имело наиболее удобное расположение для охоты за костями. Мы поставили палатки вблизи вершины довольно высокого, большого холма, посреди пейзажа, большую часть которого составляла вода, с отдельными вкраплениями низинной тундры, лишенной деревьев (ил. 11–13). Наш план заключался в том, чтобы ходить по берегам всех этих озер и соединяющих их протоков, высматривая кости и бивни.
Я множество раз проводила лето в Берингии в поисках костей животных ледникового периода. В основном эта работа выглядит одинаково: нужно прогуливаться вдоль берегов озер и рек, внимательно всматриваясь в мелководье, или болтаться без дела в местах активной разработки золота в ожидании момента, когда из шлангов перестанет литься вода и можно будет изучить начавшую таять поверхность на предмет сокровищ ледниковых эпох. Почти каждый день, проведенный мной в поле, приносил богатые плоды.
Наш первый день на Таймыре не принес ничего. Мы поставили свои палатки, палатку повара и общую палатку «для отдыха», представлявшую собой на самом деле каркас с натянутой на него огромной противомоскитной сеткой, создающей достаточно пространства, чтобы можно было собраться вокруг стола, не опасаясь кровожадных насекомых. Мы надули лодки и приготовили их к использованию. Мы расставили ловушки на рыбу. Мы поели риса с рыбой и отпраздновали свое прибытие тостом. Но нам не удалось найти ни одной косточки.
Второй день также не был продуктивен. Мы вынесли лодки наружу и отправились на прогулку вдоль берегов озер, находившихся чуть подальше от лагеря. Мы надели забродные костюмы и отважились зайти глубже в ледяную воду. Нам не удалось найти никаких костей. Мы вернулись в лагерь и съели ужин, состоящий из риса и рыбы.
Третий день также не принес результатов. Мы разделились на маленькие группы, чтобы разведать обстановку на нескольких озерах поблизости, но удача не улыбнулась никому. Тем вечером мы сидели в молчании в своем укрытии, спасающем от комаров, и ели рис с рыбой. Никогда еще я не участвовала в экспедиции, где мы не нашли бы ни одной косточки за три дня. Думаю, это можно было сказать обо всех нас. Романтический ореол арктической экспедиции по большей части развеялся после того, как мы получили первые семь тысяч комариных укусов, а наши запасы водки подошли к концу. Сказать, что настроение было мрачным, это ничего не сказать. Мы должны были провести еще несколько недель в тундре и совершенно не понимали, почему здесь нет костей, и не имели ни малейшего представления, что с этим делать.
А затем произошли две вещи. Во-первых, мы услышали шорох, доносящийся снаружи, и, выглянув, обнаружили, что там тихо стоят два человека с дробовиками, не имеющие никакого отношения к нашей экспедиции. Во-вторых, французская пара открыла свой холодильник.
Новая надежда и звери из подземного мира
В вечной мерзлоте Сибири находят больше мумифицированных животных, чем в вечной мерзлоте Северной Америки. Возможно, дело в том, что популяции мамонтов в Сибири были крупнее, или в том, что какие-то особенности климата Сибири делают сохранение там мумифицированных тел более вероятным, чем в Северной Америке. Какой бы ни была причина, обнаружение мумии мамонта всегда вызывает переполох. Для многих аборигенов сибирской тундры этот переполох имеет глубоко личный характер. В мифологии некоторых культур мамонтов считают чудовищами из подземного мира и предостерегают, что прикосновение к ним принесет незадачливому человеку, обнаружившему их, несчастье, а то и смерть. Однако намного чаще встречается переполох взволнованного предвкушения. Мумифицированная туша представляет собой совершенно особенную вещь – за такую ученые готовы очень хорошо заплатить.
Некоторые мумии, извлеченные из сибирской вечной мерзлоты, сохранились в безупречном состоянии, с неповрежденными мягкими тканями, шерстью и внутренними органами, четко видимыми на срезах КТ и при аутопсии. Странно, что даже в наилучшим образом сохранившихся мумиях ДНК, как правило, находится в худшем состоянии, нежели ДНК в костях. Возможно, дело в разном количестве времени, необходимом для того, чтобы заморозить ДНК. Если части тела животного растаскивают падальщики, а плоть пожирают хищники, кости, лишенные мягких тканей, скорее всего, быстро окажутся под землей и замерзнут, в то время как мумии будут оставаться теплыми куда дольше. Пока мумия медленно замерзает, микроорганизмы из кишечника животного и окружающей среды колонизируют все ее ткани, разлагая труп изнутри и одновременно разрушая ДНК.
Хотя нам известно, что ДНК на удивление плохо сохраняется в мумиях, похоже, нам трудно смириться с тем, что при такой впечатляющей физической сохранности ДНК не удается обнаружить. С каждой находкой у нас появляется новая надежда на то, что именно эта мумия подарит нам нечто невероятное. Именно эта мумия будет содержать целые клетки с неповрежденными ядрами, внутри которых сохранились нетронутые геномы. Эта мумия станет донором клеток для клонирования путем ядерного переноса.
Я впервые услышала о Бернаре Бьюиге сразу после того, как была сделана одна из таких замечательных находок. Шел октябрь 1999 года, и мамонт, без сомнения имевший нетронутые разложением клетки с такими же нетронутыми ядрами и геномами, только что пролетел над сибирской тундрой.
Всякий раз, когда в мире исследований древней ДНК появляется какой-либо впечатляющий результат, у меня и моих коллег телефоны разрываются от звонков журналистов, желающих стать первыми, кто напишет о надвигающемся воскрешении мамонта/динозавра/дронта. В тот самый день я сидела за своим столом в лаборатории исследования древней ДНК Алана Купера при Оксфордском университете. Это был первый год моей аспирантуры и иммиграции в Соединенное Королевство.