В Якутске открылась лаборатория, которая занимается исследованием ДНК вымерших животных. В России не существует аналогичных научных центров. Ученые будут изучать клетки ископаемых животных разной сохранности и их ДНК. Главной целью исследователи ставят клонирование вымерших животных в будущем.
«Это единственный в России научный центр, где будут производиться систематические биотехнологические исследования палеонтологических образцов», — рассказал директор Музея мамонта в Якутске Семен Григорьев.
При этом Григорьев уточнил, что сохранности умерших животных способствует вечная мерзлота. Лучше всего тела сохраняются в толще чистого льда.
«Как в случае с мамонтихой, найденной на острове Малый Ляховский. Когда мы впервые увидели, в какой сохранности она находится, то не поверили своим глазам: ткани были красного цвета, а когда мы пробили киркой ледяные пустоты вокруг тела, оттуда потекла темно-красная жидкость, которая, как мы узнали в дальнейшем, оказалась кровью», — пояснил директор музея.
Голова лисы с шерстью и мягкими ушками,
половина лошади, более или менее целый суслик — эти и многие другие
трофеи лежат в морозильной камере, завернутые в полиэтилен. Это
напоминает охотничью добычу, с той лишь разницей, что речь идет о
животных, которые жили на Земле десятки тысяч лет назад. Сюда, в
морозильник Музея мамонта НИИ прикладной экологии Севера
Северо-Восточного федерального университета (СВФУ), можно заглянуть
через верхние прозрачные окошки. Внутри минус 18 — этой температуры
вполне хватает, чтобы содержать в "свежести" отвоеванные у вечной
мерзлоты останки животных. Но наиболее ценные экземпляры хранятся на
втором этаже музея, в морозильной камере при минус 87. Одна из последних
находок, попавшая сюда,— хобот знаменитого Малоляховского мамонта,
наделавшего много шума во всем мире.
— У нас
самая большая в мире коллекция замороженных туш и останков древних
животных — более 2 тысяч экземпляров,— не без гордости говорит Семен
Григорьев, заведующий Музеем мамонта.— Например, у нас хранится
единственная в мире туша Верхоянской лошади (неполная), которой
4450 лет. В окрестностях поселка Батагай была обнаружена абсолютно сухая
мумия бизончинка возрастом 8200 лет и тушка Туматской собаки, которой
12 тысяч 350 лет. Все это не просто любопытные и интересные экспонаты,
это уникальные объекты для изучения, потому что подобного нет нигде. На
днях у нас открылась лаборатория по изучению тканей ископаемых животных.
Мы будем исследовать не только клетки древних животных разной
сохранности, но и их ДНК. Это единственный в России научный центр, где
будут производиться систематические биотехнологические исследования
палеонтологических образцов.
Конечно, главной задачей подобной лаборатории
будет поиск живых клеток для последующего клонирования. В университете
работает программа, которая так и называется — "Возрождение мамонта и
других палеонтологических животных", но при всем этом научный мир ждет
именно клонирования мамонтов. Это такой же вызов для биологов, как для
физиков была "поимка" бозона Хиггса, а для медиков — создание лекарства
от рака. Возвращение мамонтов, считают ученые, поделит историю
человечества на "до" и "после". А государство, способное на подобный
прорыв, станет лидером нового направления. У России для такого прорыва
есть все шансы, потому что мы обладаем мощным ресурсом, которого в таком
количестве нет нигде в мире, этот ресурс — холод.
В погоне за клеткой
Живую клетку, пригодную для клонирования,
можно отыскать лишь в хорошо сохранившихся тушах животных. Так
получилось, что именно на территории Якутии, где вечная мерзлота
проникает на несколько метров вглубь земли, были найдены 95 процентов
всех известных в мире древних животных с мягкими тканями. При этом
температура самой мерзлоты кажется не такой уж низкой: если на севере
Якутии где-нибудь на берегу моря Лаптевых она достигает
минус 15 градусов, то под Якутском — всего лишь 4-5, а ближе к
поверхности вообще всего 1-2 градуса. Но главное в данном случает то,
что вечная мерзлота практически бескислородная среда и поэтому она —
прекрасный консервант.
— Сохранность мягких тканей зависит от того, в
каких условиях они находились,— говорит научный сотрудник Музея мамонта
Максим Чепрасов.— Мерзлота примерно на 70 процентов состоит из грунта, а
на 30 процентов воды. Когда в нее попадает живой организм, то со
временем происходит обезвоживание, и животные мумифицируются.
Из-за этого древние туши выглядят по-особому:
они сублимированы, наподобие сухофруктов. Мы смотрим на лосенка,
который погиб на полуострове Буор-Хая более 9 тысяч лет назад. Он похож
на большую детскую игрушку, обтянутую брезентом. Кое-где на теле
сохранилась свалявшаяся шерсть, на закрытых веках — длинные, абсолютно
черные ресницы. Рядом лежит другой экспонат — настоящая кожа шерстистого
носорога, напоминающая кусок коры, и комок слежавшейся шерсти — древний
лемминг, обитавший в местных краях 50 тысяч лет назад.
— Лучше всего сохраняются туши, оказавшиеся в
толще чистого льда, как в случае с мамонтихой, найденной на острове
Малый Ляховский,— говорит заведующий Музеем мамонта Семен Григорьев.—
Когда мы впервые увидели, в какой сохранности она находится, то не
поверили своим глазам: ткани были красного цвета, а когда мы пробили
киркой ледяные пустоты вокруг тела, оттуда потекла темно-красная
жидкость, которая, как мы узнали в дальнейшем, оказалась кровью.
Именно тогда, в 2012 году, по миру пронеслась
новость, что мамонты будут клонированы со дня на день. Кстати, мало кто
знает, что впервые о возможности клонирования древних исполинов
заговорили еще в 1977 году, когда был найден Киргиляхский мамонт,
известный как мамонтенок Дима.
— Пионерами этого направления являются именно
российские ученые, а не японцы, как все думают,— говорит Максим
Чепрасов.— Это потом, уже в 90-х годах, сюда на территорию Якутии, на
Колыму приезжали японцы. Они собирали материалы в надежде найти
жизнеспособный сперматозоид, чтобы оплодотворить индийскую слониху, а
затем методом гибридизации вывести шерстистого мамонта.
Сейчас ученые идут по другому пути. Благодаря
современным технологиям клонирования им сгодится любая жизнеспособная
клетка. Но и ее, как оказалось, добыть невероятно трудно.
Идеальная туша
Практически все уникальные находки в мерзлоте
сделаны не учеными, а местными жителями. Научное сообщество выбирается в
экспедиции 1-2 раза во время короткого северного лета, зато охотники
прочесывают тундру регулярно. Якутия — единственное место в мире, где
собирание бивней мамонта стало таким же народным промыслом, как сбор
грибов или ягод где-нибудь в средней полосе. Сегодня основная масса
находок приходится на местность между реками Яной и Колымой. Эта
низменность, которую еще называют "складом мамонтов", в свое время была
самым благоприятным местом для обитания древних исполинов, которые не
любили гористых мест.
Останки мамонтов нужно внимательно
высматривать по обрывистым берегам — они могут появиться там, где вчера
их еще не было — мерзлота вытаивает неравномерно. Из-за того, что кости и
бивни появляются из земли, в древности местные народы считали мамонтов
норными животными, что-то типа крота-переростка, который гибнет, если
подползет слишком близко к поверхности и глотнет воздуха.
На самом деле все обстояло наоборот: чаще
всего мамонты гибли, провалившись в подтаявшую мерзлоту. Ну или,
согласно последним исследованиям, попав в облаву первобытных людей. Так
что современные охотники, можно сказать, охотятся на этих мамонтов
второй раз. Сначала они прочесывают территорию, затем, если на берегах
есть что-то похожее на кости мамонта, начинают орудовать кирками и
лопатами, иногда в ход идут электрические кайла, чтобы растапливать лед.
Якутия настолько богата костями доисторических животных, что люди
иногда натыкаются на залежи костей, как на какое-нибудь месторождение
полезных ископаемых. Тогда, бывает, в ход идут даже водяные помпы (что в
принципе незаконно, так как размывает берега) — под напором образуются
настоящие туннели в недрах вечной мерзлоты, позволяющие к
"месторождению" подобраться. На стенах такого ледяного туннеля можно
найти не только кости, но и подкожный жир, шерсть и кожу доисторических
животных.
Знаменитых на весь мир Юку и Малоляховского
мамонта нашли охотники из родовой общины "Юкагир" на берегу моря
Лаптевых. Юкагиры — древний народ, который относится к аборигенному
населению Северо-Восточной Сибири. Община включает примерно 20 человек,
которые заготавливают пушнину, рыбачат и ищут бивни мамонтов.
— Когда мы ищем бивни, то за день проходим
километров 40 по тундре,— рассказал "Огоньку" глава общины "Юкагир"
Григорий Горохов.— Туши, конечно, находим редко, но своя методика добычи
у нас уже есть. Мы ее аккуратно выкапываем и на веревках перетаскиваем в
машину. Работа эта тяжелая, запах бывает — ужас. Приходится маски
надевать. Вообще мы стараемся такие находки побыстрее доставить в
ледник — специальное углубление, вырытое в мерзлоте, и сообщить об этом
ученым.
Вот и найденную тушу Малоляховского мамонта
охотники спрятали в ледник. А палеонтологи из большой международной
экспедиции добрались туда почти через год. Мясо мамонта, вспоминают
очевидцы, действительно было красным ("не парным, конечно, но примерно
таким, каким выглядело в советское время мясо, полежавшее на прилавке
магазина"). Так как своей лаборатории в Якутии тогда не было, образцы
нужно было вывезти за рубеж.
— Как только мы извлекаем мамонта на
поверхность, время работает против нас,— эмоционально говорит Семен
Григорьев.— Раскопали мамонта в мае 12-го года, привезли сюда в
феврале 13-го, а смогли вывезти образцы только в июле, то есть прошло
больше года! Пока составили все бумаги и доставили образцы к нашим
коллегам в Корею, они представляли собой засохшие почерневшие куски.
Надеемся, что больше такого не повторится — теперь у нас есть
возможность сразу же поместить ткани в питательную среду, и, если в них
окажется живая клетка, недели через три она начнет делиться.
Соседи по эпохе
Детали
Вместе с мамонтом ученые мечтают возродить других животных, обитавших бок о бок с древним гигантом
Шерстистый носорог
Крупное животное, покрытое густой шерстью и
обладавшее толстым слоем подкожного жира. Его рог служил прекрасным
материалом для обработки, чем и пользовались первобытные люди. Останки
носорогов встречаются в вечной мерзлоте так же часто, как и останки
мамонтов.
Первобытный бизон
Самый распространенный вид крупных травоядных
млекопитающих. С этой точки зрения именно бизоны, а не мамонты были
королями лесостепей. На них активно охотился древний человек. Сегодня
живут два очень близких родственника этого животного: американский бизон
и зубр.
Тур, или первобытный бык
Предок большей части современного рогатого
скота. Вполне мог бы дотянуть до нынешнего времени, но был истреблен
из-за интенсивной охоты. Последних туров видели в XVII веке в
труднодоступных лесных районах Польши и Литвы.
Гигантский олень
Очень крупное по сравнению с современными
видами животное. В холке достигал 2,4 метра, а размах рогов мог
превышать 3,5 метра. Последние особи жили на Земле 7-8 тысяч лет назад.
Ленская лошадь
Дикая лошадь ледниковой эпохи. Паслась в
обширных арктических степях и лесостепях. Жила небольшими табунами,
зимой добывала корм, разгребая копытами снег. По всей вероятности, она
была предком современной якутской лошади.
Пещерные медведи
Очень близкие родственники современных бурых
мишек. В основном были травоядными. Любили заселять естественные пещеры.
К концу мамонтовой эры вид по непонятной причине сильно измельчал.
Пещерный лев
Один из самых крупных хищников мамонтовой
эпохи. Ученые до сих пор не знают, была ли грива у пещерного льва —
никаких подтверждений тому не найдено. Интересно, что, несмотря на
название, в пещерах он никогда не жил, но там были найдены первые
скелеты древнего хищника.
Порванная нить
Надо признать, что часть научного сообщества
уверена: найти неповрежденную клетку и ДНК мамонта невозможно. Другие
верят, что это вопрос времени. По словам главного специалиста по
мамонтам в России, директора Зоологического музея Зоологического
института РАН Алексея Тихонова, иногда в образцах ткани удается найти
отдельные целые ядра клетки, иногда даже видны контуры самих клеток, но
когда они оттаивают — все исчезает. Так что теперь главная задача
специалистов не только найти клетку, но и грамотно ее разморозить, чтобы
сохранить структуру.
Не меньше сложностей возникает и с ДНК. Найти
целую ДНК — это все равно, что достать из камина сгоревшую книгу и
пытаться прочитать, что там написано — она буквально рассыпается в
руках. Не так давно специалистами из Научного центра геномных
исследований Сибирского федерального университета был извлечен фрагмент
ДНК из клетки мамонта, но оказалось, что в полученном массиве собственно
к мамонту относится 0,1 процента, остальное — геном бактерий, вирусов и
простейших. Есть мнение, что более или менее целую ДНК мамонта не
удается найти, потому что тела огромное количество лет подвергались
разрушительному воздействию космического излучения, которое рвет нити
ДНК. Живой организм постоянно "ремонтирует" порванные нити, а в туше
последствия этого процесса только накапливаются.
Тем не менее не так давно был прочитан геном
одного из самых древних млекопитающих возрастом 60 тысяч лет — лошади.
Три года специалисты из Института Копенгагена отыскивали в найденных
костных останках отдельные мизерные фрагменты ДНК и буквально по
крупицам восстанавливали цепочку.
— Сейчас считается, что для выделения ДНК
ископаемых животных в качестве исходного материала лучше всего подходит
шерсть,— считает Алексей Тихонов.— Но опять же только что извлеченная из
вечной мерзлоты. Надо успеть все сделать, пока не начал разрушаться
кутикулярный слой, так как тут же на волос начнется нашествие
современных микроорганизмов.
Без мышей не обойтись
— Для того чтобы клонировать мамонта,
объединились три стороны, подписав договор о сотрудничестве между СВФУ,
корейским Фондом биотехнологических исследований Sooam и Пекинским
институтом геномики — одним из крупнейших в мире центров
секвенирования,— рассказывает Семен Григорьев, показывая свою
лабораторию.— Можно сказать, сбылась наша мечта. Базовое генетическое
оборудование купил наш университет, а оборудование для выделения ДНК и
культивирования живых клеток — корейцы.
Корейский опыт важен: именно специалисты
Sooam сумели провести первое в мире межвидовое клонирование койота и
собаки. Задача эта нетривиальная, так как обычно эмбрион другого вида
отторгается. Но в случае с мамонтом другого пути нет: если удастся
раздобыть генетический материал, его нужно будет пересадить в яйцеклетку
слонихи — индийской или азиатской, а затем надеяться, что та сумеет
выносить своего генетического предка.
Еще одна нетривиальная задача, которую
предстоит решить: как добыть нужную яйцеклетку слонихи? Дело в том, что
пока их умеют извлекать только из убитого животного. Если же закрыть
глаза на этот этический момент, возникает другая проблема: полученные
яйцеклетки нужно где-то хранить до появления подходящей ДНК мамонта, а
при замораживании яйцеклеток они чаще теряют способность к формированию
зародыша. Самым реалистичным методом ученые считают "хранение"
яйцеклеток слона в организме лабораторных мышей, у которых специальным
образом подавлена иммунная система. Такой вот парадокс: если все
задуманное у исследователей получится, мышь действительно в каком-то
смысле может родить слона.
Не так давно корейцы вместе с учеными из
немецкого Института Лейбница ездили для изучения этого сложного вопроса в
экспедицию на остров Борнео в Малайзию. Они пытались понять, можно ли
будет использовать азиатских слонов в качестве доноров яйцеклеток и
возможных суррогатных матерей. Вторая группа ученых изучает этот вопрос в
Зимбабве — это единственная страна в мире, где разрешена добыча слонов.
— Клонирование — дело далекой перспективы, но
уже сейчас, изучая полученные материалы, мы узнаем потрясающие факты о
прошлом нашей планеты и ее обитателях,— говорит заведующий Музеем
мамонта Семен Григорьев.— Например, изучив Малоляховского мамонта, мы
узнали, что это была старая самка, которая погибла в результате
несчастного случая. Мы знаем, что она дожила до 67 лет и что у нее было
9 детенышей, один из которых погиб в младенческом возрасте.
Чтобы узнать подробности личной жизни
Малоляховской мамонтихи, профессор Дэн Фишер из Мичиганского
университета применил уникальную методику изучения бивней. В них,
оказывается, каждый день образуется слой клеток, который очень тонок, но
его можно исследовать методом изотопного анализа, который позволяет не
только довольно точно определить возраст животного, но и узнать,
например, что оно ело каждый день. Изучая бивень мамонтихи, ученые
обратили внимание на уровень кальция. Известно, что мамонты, как и
слоны, рожают каждые пять лет: почти два года они вынашивают детеныша, а
потом еще два года выкармливают. Соответственно, по бивням совершенно
четко наблюдалось, что у мамонтихи кальций стандартно падал раз в 5 лет,
а потом постепенно восстанавливался, и вот в какой-то момент кальций
упал, а затем резко увеличился, из чего ученые сделали вывод, что
детеныша она потеряла.
Дом для мамонта
Возрождением мамонта "болеет" едва ли не вся
планета: в разных странах есть соответствующие клубы, научные
сообщества, лаборатории. Но только в России к его появлению готовятся
всерьез. Более 20 лет назад в низовьях реки Колыма на границе с Чукоткой
несколько ученых-энтузиастов во главе с биологом Сергеем Зимовым
создали так называемый Плейстоценовый парк. По замыслу специалистов, к
моменту прихода мамонтов (Зимов и его единомышленники в это свято верят)
нам необходимо создать природную площадку, где исполины могли бы
комфортно жить, питаться и размножаться. Нынешние якутские просторы по
большей части для этого не очень подходят: некогда густые травы нынче
заместил мох и мелкая растительность. Так происходит всегда, когда с
территории исчезают копытные животные, активно удобряющие почву. Было
решено ни много ни мало целиком воссоздать экосистему тундростепей
"мамонтовой эпохи". Для этого оградили солидную территорию и населили ее
подходящим контингентом: якутскими лошадьми, овцебыками, лосями,
бизонами. Не хватает только мамонта.
— Сейчас очевидно, что система меняется,—
говорит Семен Григорьев.— Копытные действительно вытаптывают тундру,
уничтожают моховой покров, а почва после унавоживания начинает зарастать
травянистой растительностью. Думаю, что несколько мамонтов мы могли бы
вполне прокормить уже теперь. Было бы кого кормить...
