Наиболее волнующее применение этого метода с точки зрения возрождения вымерших птиц – это перенос первичных половых клеток между двумя разными видами. Ученые из Центральной ветеринарной исследовательской лаборатории в Дубае перенесли первичные половые клетки кур в утиные яйца. Птенцы, вылупившиеся из этих яиц, выглядели как совершенно нормальные утки. Не забываем, что в первом поколении у птиц отличаются только половые клетки. Позднее ученые взяли у выросших селезней сперму и оплодотворили ею кур. В результате вылупились совершенно нормальные цыплята, отцом которых был селезень.
Восхитительно, что утки и куры – не единственные животные, которых ученые таким путем «убедили» произвести на свет потомство, относящееся к иному виду. Недавно профессор Гото Ёшизаки из Токийского университета океанографии перенес яйцеклетки и сперматозоиды радужной форели в половые пути взрослых сим (рыб семейства лососевых). После спаривания этих рыб между собой из части их икринок вылупились мальки радужной форели. Сима и радужная форель находятся в близком родстве друг с другом, что, вероятно, объясняет успех этого эксперимента. Однако существует надежда, что эту технику можно будет использовать и с другими видами рыб. Ёшизаки также удалось получить красноногих собак-рыб с помощью белоточечных собак-рыб (это две разновидности рыбы фугу), а еще он собирается использовать скумбрию для выращивания голубого тунца, что, в случае успеха, станет недорогим способом увеличить его производство, не забирая мальков из дикой природы.
Разумеется, технология переноса первичных половых клеток вызывает восторг, и мы найдем множество способов использовать ее на благо природы. Однако для восстановления вымерших видов эта методика не идеальна.
Во-первых, первичные половые клетки имеют гаплоидный набор хромосом – они превращаются либо в сперматозоиды, либо в яйцеклетки. Когда сперматозоид с отредактированным геномом оплодотворяет яйцеклетку с неотредактированным геномом (или наоборот), в диплоидном геноме потомства будет содержаться только одна копия отредактированного гена. Следовательно, эти правки могут не проявиться в фенотипе потомства. Чтобы получить потомство с двумя копиями отредактированного гена, мы должны отредактировать геномы как сперматозоида, так и яйцеклетки.
Во-вторых, введенные в эмбрион первичные половые клетки не единственные гоноциты, попадающие в репродуктивные органы животного. В приведенном выше примере с утками отцом цыплят выступил селезень, но его сперма была гибридной – она содержала как утиные, так и куриные сперматозоиды. Когда утиный сперматозоид оплодотворял куриную яйцеклетку, ничего не происходило. Никаких гибридных «уткокур» не получилось. Но когда его куриные сперматозоиды (образовавшиеся из куриных гоноцитов, перенесенных в яйцо, в котором он развивался, будучи эмбрионом), оплодотворяли куриные яйцеклетки, на свет появлялись цыплята. Геном этих цыплят был на 100 % куриным. Тем не менее их отцом был селезень.
В-третьих, в экспериментах, проводившихся до сих пор, вероятность, с которой перенесенные в эмбрион первичные половые клетки давали начало новому поколению, по наблюдениям ученых, была низкой. Лишь малая доля яйцеклеток и сперматозоидов, в конечном итоге образовавшихся в телах эмбрионов, брала начало от введенных извне первичных половых клеток.
У Майка Макгрю из Рослинского института есть план, как обойти эти препятствия. С помощью генной инженерии он создает цыплят, не способных вырабатывать первичные половые клетки. Яйцеклетки или сперматозоиды смогут сформироваться у этих цыплят только в том случае, если первичные половые клетки введут в их организмы извне во время соответствующей стадии их эмбрионального развития. Таким образом, Майк может создавать кур и петухов, у которых 100 % яйцеклеток и 100 % сперматозоидов соответственно будут содержать отредактированный геном. Скрестив этих кур и петухов между собой, в результате ученые получат 100 % цыплят с отредактированными геномами.
Хотя уже делаются некоторые успехи в переносе первичных половых клеток между птицами разных видов, находящихся в отдаленном родстве, я предположу, что все еще существуют пределы того, насколько далеко мы можем зайти. К примеру, курам будет тяжело отложить яйца, содержащие эмбрионы моа или эпиорниса (и, вероятно, нам не следует принуждать их к этому). Кроме того, не стоит сомневаться, что гормональный и генетический фон матери играет некоторую роль в формировании эмбриона, даже если он воздействует на него только в течение первых суток развития. Однако эта технология будоражит воображение, и определенно ей найдется место в деле сохранения биологического разнообразия птиц, как минимум среди пород кур.
Возможно также, что однажды нам удастся «убедить» курицу отложить яйцо с эмбрионом дронта внутри. Если это произойдет, остается вопрос: что она будет делать с птенцом дронта?
Глава 9. Увеличим их число
В 2004 году 12 выдающихся ученых, среди которых были специалисты по охране природы, палеоэкологи, а также специалисты по млекопитающим и по экологии сообществ, собрались на ранчо Теда Тёрнера «Лэддер Рэнч», расположенном в пустыне Чиуауа в штате Нью-Мексико, и разработали долгосрочный план восстановления биологического разнообразия Северной Америки. Они предложили реинтродуцировать небольшое количество крупных животных, многие из которых находятся под угрозой исчезновения, в те небольшие участки дикой природы, что сохранились на континенте. Это уберегло бы биологическое разнообразие Северной Америки от дальнейшего сокращения. В качестве бонуса они бы предоставили некоторым видам, находящимся под угрозой исчезновения, безопасное место для жизни и повышенные шансы на выживание.
Их предпосылка была проста: большие животные являются неотъемлемой частью любой экосистемы. Они играют ключевую роль в круговороте веществ, распространяют семена растений, переворачивают слои почвы и валят деревья. Однако в Северной Америке не осталось крупных животных, и виной тому, по большей части, чудовищные злодеяния человека. Следовательно, для того чтобы вернуть баланс природе Северной Америки, нужно восстановить на этом континенте популяции крупных животных.
Ученые подчеркнули, что усилия, направленные на восстановление природных ресурсов, как правило, сосредоточены на возрождении флоры и фауны, присутствовавших в Северной Америке, когда туда прибыли первые европейцы несколько сотен лет назад. Однако к тому времени большинство крупных животных, господствовавших в этой местности во времена ледниковых эпох плейстоцена, уже исчезли. Ученые предложили заглянуть глубже в прошлое, к моменту, который кажется им более подходящей отправной точкой. Они настаивают, что лучшей целью будет поздний плейстоцен – эпоха, предшествовавшая появлению человека и массовому вымиранию мегафауны. В период позднего плейстоцена, утверждали они, благодаря разнообразию видов крупных травоядных поддерживалось разнообразие растительных видов, при этом сами травоядные служили пищей для разнообразия видов крупных хищников. Естественно, в эпоху позднего плейстоцена континент выглядел совсем иначе, чем во времена прибытия первых европейских колонистов.
Возвращение Северной Америки к точке во времени, соответствующей позднему плейстоцену, будет сопряжено с трудностями, в частности, потому, что многие виды, преобладавшие на континенте в те времена, на сегодняшний день вымерли. Разумеется, не все они исчезли. Некоторые виды выжили, хотя их ареалы обитания значительно сократились, – к примеру, североамериканский бизон и гигантские пустынные черепахи. Эти виды можно реинтродуцировать в любые сохранившиеся участки дикой природы в пределах их областей распространения в прошлом. Исчезнувшим видам – верблюдам, лошадям и мамонтам – можно найти замену среди живых видов, способных заполнить собой опустевшие ниши. Эти виды можно интродуцировать в природные ареалы, которые когда-то населяли их вымершие эволюционные кузены.
Описываемый план восстановления дикой природы состоял в том, чтобы начать с малого, а затем поэтапно продолжать дальше. Для начала можно было бы заново расселить мексиканских гоферов (гигантских сухопутных черепах) по пустыне Чиуауа, которая тянется от Центральной Мексики на север, через Западный Техас и отдельные части Нью-Мексико и Аризоны. Мексиканский гофер – это самая крупная сухопутная рептилия Северной Америки из живущих. Хотя в эпоху плейстоцена ее можно было встретить на всем протяжении пустыни Чиуауа, сейчас ареал ее обитания ограничен крошечным, наполовину защищенным рефугиумом в северной части Центральной Мексики. К счастью, в прежней области распространения мексиканского гофера все еще встречаются участки, идеально подходящие для реинтродукции этого вида. К примеру, национальный парк «Биг-Бенд» в штате Техас в прошлом населяли мексиканские гоферы, и если их туда вернуть, они, вероятно, тут же примутся за привычные занятия – поедание кустовых злаков и рытье нор. Маловероятно, чтобы возвращение черепах существенно повлияло на существующую экосистему национального парка «Биг-Бенд», разве что они взрыхлят там почву, а это пойдет ей только на пользу. Маловероятно также, чтобы для выживания черепахам понадобилось серьезное вмешательство людей. Самым заметным эффектом реинтродукции мексиканского гофера, скорее всего, будет увеличение потока туристов, когда люди поймут, что у них появилась возможность увидеть восьмидесятилетнюю гигантскую черепаху в естественной среде обитания.
После черепахи ученые планировали интродуцировать в дикие области западной части Северной Америки лошадей, ослов и верблюдов. Речь шла не просто об одичавших домашних лошадях и ослах, но об их диких кузенах из Европы: лошадях Пржевальского и куланах. Также авторы плана хотели бы интродуцировать верблюдов – по возможности диких, но и домашние подошли бы.
Почему именно эти виды? Во времена, когда в Северной Америке обитали предки современных лошадей и верблюдов (оба этих вида появились именно там), крупные травоядные массово уничтожали древесные растения. Это открывало пространство для других видов растений, увеличивая биологическое разнообразие флоры. Большее разнообразие флоры могло обеспечивать пищей большее разнообразие травоядных, как крупных, так и мелких. Они же, в свою очередь, поддерживали большее разнообразие хищников. Крупные травоядные также эффективно распространяют по округе семена растений и питательные вещества. При ходьбе и беге их ноги переворачивают слои почвы, на своих телах они переносят семена на большие расстояния, а их экскременты служат удобрением. Отчасти благодаря этим животным и роли, которую они играли в своей экосистеме, Северная Америка времен плейстоцена представляла собой пеструю мозаику разнообразных растений, способных прокормить столь же разнообразных животных. Восстановление популяций лошадей и верблюдов помогло бы восстановить это положение.