Некоторые экологи давно говорят, что возрождение мамонта было бы полезно северным регионам России. Эти животные, мол, смогли бы затормозить глобальное потепление и воссоздать высокопродуктивные тундростепи. Однако есть иная точка зрения: для тундры и тундростепей в ближайшую сотню лет просто не останется места, и никакие мамонты этого не поправят. Экосистемам, которые придут на север России, скорее пригодились бы слоны — но совсем другие. Речь идет о существах вдвое массивнее тираннозавров. Вот только готовы ли люди к таким новым соседям?
Мамонты известны нам едва ли не лучше, чем любые другие древние виды животных. Они частые герои в мультфильмах, муляжи и чучела этих животных есть в очень многих музеях. И всё из-за их очень высокой сохранности в вечной мерзлоте, позволившей исследователям точно воссоздать их симпатично-мохнатый облик. Это шеститонный — как современный африканский слон — зверь с закрученными бивнями, шерстью, маленькими ушами и анальной складкой (специфические черты, защищающие от морозов с ветрами).
Российский эколог Сергей Зимов, создатель «Плейстоценового парка» в Якутии, уже не первый десяток лет отмечает, что мамонтов неплохо бы вернуть в северную Евразию, чтобы добиться большего разнообразия фауны. Сейчас к северу от тайги до Северного Ледовитого океана тянется тундра, покрытая ягельником (лишайником). Прирост его биомассы мал, и в отличие от высших растений ягельник практически лишен белков. Такая растительность не может поддержать экосистему с большим количеством видов: даже северные олени переходят на ягельник, только когда у них нет другой еды.
Крупные млекопитающие своими копытами эффективно уничтожают ягельник. Это позволяет прорасти травам, в которых больше белков и микроэлементов. А еще травы активнее используют вещества из почвы, и там, где они растут, общая биопродуктивность куда выше, чем там, где лежит тундра современного типа. Например, остров Врангеля, где возродили овцебыков (весом до 650 килограмм), покрыт не ягельниковм, а в основном травами. Это делает его в чем-то похожим на тундростепь, покрывавшую основную часть Евразии в последний ледниковый период.
Этим соображения Зимов подкрепляет модными сегодня идеями о борьбе с глобальным потеплением. Он отмечает (и за ним это повторяет ряд ученых): вечная мерзлота тундры и тайги накопили огромное количество углеродосодержащих материалов, остатки древних организмов. Пока что они заморожены, то есть остаются вырванными из биологического круговорота. Как только мерзлота растает, бактерии разложат мертвую органику, высвободив миллиарды тонн углекислого газа и метана в атмосферу.
Это, в свою очередь, подстегнет глобальное потепление. А чем теплее станет на планете, тем меньше там будет вечной мерзлоты, ведь она начнет таять во все более высоких широтах. Насчет последствий оттаивания грунта Зимов прав: хорошо известно, что всего 2-3 миллиона лет назад на Новосибирских островах росли широколиственные леса, а вечная мерзлота в северном полушарии была довольно редким явлением.
Логика Зимова в том, что мамонты не дадут заместить тундру тайгой. А без тайги поверхность северной Евразии будет отражать больше солнечного излучения в космос. Ведь степные ландшафты отражают куда больше солнечного излучения, чем более темная тайга. К тому же, он считает, что мамонты и иные крупные травоядные смогут нарушить снежный покров зимой: разрывая снег, они позволят северным морозам зимой лучше промораживать почву.
Казнить нельзя клонировать
В современном научпопе часто принято отчитываться о невиданных успехах в самых новых отраслях, но редко говорят о явных неудачах. Поэтому у многих создается впечатление, что раз уж ученые четверть века назад воссоздали овечку Долли, то уж в наши дни клонировать мамонта из найденных в вечной мерзлоте образцов будет довольно легко. Другие энтузиасты вспоминают, что уже полтора десятка лет как ученые умеют «печатать» ДНК и затем вставлять ее в живую клетку, откуда удалена ее собственная ДНК. Такой организм с полностью синтетической ДНК впервые был создан в 2010 году — и называется Mycoplasma laboratorium (Микоплазма лабораторная).
Американский стартап Colossal в сотрудничестве с крупным генетиком из Гарварда, утверждает, что может поступить даже проще. Поскольку ДНК мамонта и азиатского слона — от которого когда-то и произошли мамонты — не совпадает на 0,4%, то Colossal планирует просто сделать в ДНК слона недостающие вставки с помощью технологии CRISPR-Cas9. Вставки будут скопированы с фрагментов ДНК «мерзлотных» мамонтов, благо там сохранились практически все гены.Звучит логично и даже трогательно.
«Никогда раньше человечество не могло использовать всю мощь такой технологии, чтобы воссоздать экосистему, вылечить нашу Землю и сохранить наше будущее посредством восстановления численности вымерших животных», — говорит Бен Ламм (Ben Lamm), глава Colossal.
Но, кажется, он ошибается. Человечество и сейчас не может в полной мере использовать, воссоздать и вылечить. (Даже оставив в стороне о том, насколько воссоздание произвольно выбранного вида из прошлого можно оценивать как «излечение»).
Дело в том, что клонирование и редактирование ДНК в реальной жизни не очень похожи на яркую картинку из научно-популярной прессы.
Клонирование в этом смысле – технология ограниченной полезности. Дело не в том, что овечка Долли умерла чуть раньше ожидаемого срока: дело в том, что у клонируемых существ вообще заметные проблемы с жизнеспособностью. Половое размножение — в противовес бесполому — появилось потому, что оно эффективнее бесполого. И речь не только о том, что худшие самцы и самки реже размножаются, но и в том, что оплодотворение при половом размножении буквально «исправляет ошибки природы».
Во время мейоза (деление ядра эукариотической клетки) происходит процесс разрезания ДНК на части с последующим ее «ремонтом». Организмы, в норме размножающиеся половым путем, при переходе на клонирование будут накапливать больше ошибок в ДНК. В итоге при клонировании выше вероятность потери беременности «суррогатной матерью», и выше общая вероятность потери плода. К чему это ведет? При попытке восстановить клонированием недавно вымерший в Испании вид горного козла опытный экземпляр умер вскоре после родов из-за врожденного дефекта легких.
А вот с мамонтом клонирование вряд ли получится даже начать. Человеческие замороженные клетки в норме теряют жизнеспособность через считаные десятки лет. Мамонты вымерли 3700 лет назад (тогда на острове Врангеля погибли последние), всего через тысячу лет после эпохи пирамид. Сомнительно, что клетки сложных существ могут быть пригодны для клонирования, пролежав тысячи лет в земле.
Может быть, выручит синтез их ДНК? Тоже нет. После гибели животного его ДНК через какое-то время распадается на множество фрагментов. В каждой ДНК млекопитающих (как наших, так и мамонтов) примерно три миллиарда “элементов”, и если ее вытянуть в одну цепочку, то ее длина составила бы пару метров. Что будет, если вам надо восстановить точную последовательность цепочки из трех миллиардов звеньев, но перед этим цепочку порвали на мелкие куски?
Лав Дален из Шведского музея естественной истории отмечает:
Как же биологи создали ту самую Микоплазму лабораторную, организм с полностью синтетической ДНК? А очень просто: они выстраивали напечатанные специальным устройством компоненты синтетической ДНК, ориентируясь на имеющиеся образцы «живой» ДНК обычной, «нелабораторной» микоплазмы. Но ни у кого на планете нет целой ДНК мамонта — и никогда не будет.
Собрать такую ДНК в правильном порядке случайно практически невозможно. Представьте, что у вас есть паззл из трех миллиардов частей, да еще и трехмерный. Причем даже единственная ошибка при его сборке может привести к гибели «собираемого» существа. Вероятность успеха — чисто теоретическая.
Так что компания Colossal, как и ее предшественники это либо мечтатели, либо те, кто пытаются «срубить хайп». Предлагаемый ими путь, скорее всего, не годится Таким путем нельзя восстановить настоящего мамонта. Даже если ограничиться вставками «мамонтовых» генов в геном современного азиатского слона, то мы не знаем, куда именно их надо вставить, чтобы итоговая ДНК дала нам слона с «мамонтовыми» чертами — а не с врожденными уродствами из-за неправильно собранной ДНК.
Лав Дален продолжает: этот путь «очень сложен, если не невозможен». Во-первых, не все фрагменты ДНК мамонта еще найдены. Нынешняя предположительно полная расшифровка основана на использовании как образца последовательности генов современного слона. «Если мамонт-специфичные гены существовали и они важны для восстановления этого вида, «воскресить» его [вставками ДНК] не получится», — предупреждает исследователь. Скажем честно: крайне сомнительно, что таких генов, которые были у мамонтов, но которых нет у слонов, действительно не было. Скорее всего специфичные только для мамонтов гены действительно существовали.
Есть и еще одна проблема: подсаживание «синтетического» эмбриона в матку современной слонихи-суррогатной матери может кончиться выкидышем, потому что их разделяют миллионы лет эволюции, но такой риск нельзя оценить даже с приблизительной точностью.
Допустим на минуту, что Colossal невероятно повезло, и мамонта все же восстановят. Что будет тогда — сразу хэппи-энд, или начало бесконечных проблем?
Искусственный мамонт в искусственной среде
Ключевой вопрос: где должен жить возрожденный зверь? Тундростепи в современном мире нет. Тундростепь ледникового периода существовала потому, что тогдашний мир отличался от современного. На планете было очень холодно, а из холодных морей слабо испаряется вода. Соответственно, дождей было очень мало. Поэтому в зонах с серьезной инсоляцией — типа современного Волгограда — было очень мало осадков, 150-300 миллиметров в год. Что еще важнее, углекислого газа в воздухе было всего 180 частей на миллион (а сейчас — 410). Из экспериментов известно, что растения с С3-фотосинтезом испытывают проблемы с выживанием уже при 150 частях СО2 на миллион. При 180 они еще выживают, но уже с большим трудом. Именно такой С3-фотосинтез используют деревья — поэтому континентальная Евразия ледникового периода была практически безлесной.
Не защищенную лесом почву солнечные лучи эффективно прогревали летом, способствуя сезонному отступлению вечной мерзлоты в глубину. Сегодня ровно те же эффекты видны в северной тайге после пожара, прореживающего высокие деревья: когда мало тени крон, мерзлота летом сильно протаивает, делая доступным для корней до метра почвы и более. Без пожаров в северной тайге растениям доступно 5-30 сантиметров почвы.
Что будет, если мы выпустим мамонта в современную тундру? Ягельником он сыт не будет, это достаточно очевидно (там почти нет белков, да и биопродуктивность по массе у него мала). Долгие годы мамонтов придется подкармливать травами. Потом они вытопчут ягельник до земли, и наконец начнут прорастать травы. Вот только на севере России после уничтожения ягельника любит прорастать еще один тип растений: деревья. Уже с начала XVIII века на Таймыре появился первый лес, а сейчас полуостров осваивается лиственницей и в других местах. Из палеонтологической летописи известно, что всего 4-9 тысяч лет назад тундры в границах современной России практически не было, а тайга выходила к Северному океану.
Почему? Потому что леса неизбежно выигрывают у трав везде, где условиях жизни растений достаточно благоприятны. Трава может доминировать над деревьями только там, где так плохо, что деревьям не выжить. Например,там, где слишком мало воды, или слишком холодно. Именно «так плохо» и было в тундростепи прошлого.
Это интересно
Новости партнеров