ДНКотики: як прогрес знищив купу видів, а тепер може повернути їх до життя

28 Березня 2019
Теги:
База знань тварини технології

Все більше науковців говорять про те, що на планеті вирує шосте глобальне вимирання видів. Скажімо, популяція тигрів скоротилася на 95%, а ті нечисленні їхні види, що залишилися, знаходяться під загрозою повного зникнення. Люди знищили місця природного середовища мешкання тварин, але саме люди можуть і повернути вимерлі види до життя за допомогою генетики та клонування. Platfor.ma та Discovery Chanel розповідають, як наука може повернути планеті істот, яких вона вже втратила.

З кожним роком чисельність homo sapiens зростає, а технологічний прогрес вимагає проникнення в усі куточки дикої та незайманої природи планети, що негативно позначається на житті безлічі екосистем. За деякими підрахунками, кожну годину на Землі зникає три види живих істот: тварин, комах, мікроорганізмів та інших. Звісно, життя вимирало завжди – науковці вважають, що все біорізноманіття, яке зараз є на планеті – це лише 1-5% від усіх видів, які будь-коли існували. За останні 500 млн років ставалося п’ять глобальних хвиль вимирання, які відбувалися з різних причин. Перше почалося приблизно 440 млн років тому через похолодання океанів. А епоху динозаврів, наприклад, прикінчив метеорит і наслідки ударної хвилі, стверджує найбільш популярна теорія. Однак дослідники наголошують, що ще ніколи темпи вимирання не були настільки загрозливими.

Середньою швидкістю «нормального», еволюційного, вимирання вважається два види на сто років. При цьому за останнє століття тільки офіційно й за всіма правилами було зареєстровано вимирання близько 200 видів тварин. Насправді ж їх в багато разів, а може й на багато порядків більше. А головне – такі небувалі темпи спричинила діяльність людини.

Існування homo sapiens вплинуло в тому числі й на представника одного з найвеличніших видів сімейства котячих – тигра. На початку ХХ століття налічувалося дев’ять підвидів, а загальна кількість особин становила більш ніж 100 тис. Через згубний вплив людини повністю зникли три підвиди: яванський, балійський і каспійський тигр, а загалом популяція, згідно з даними Всесвітнього фонду дикої природи, знизилась до 3,890 індивідів.

Однак є надія, що прогрес не тільки знищує види, а й допоможе їх рятувати чи навіть відроджувати. Як? За допомогою клонування. З чого? З їхньої ж ДНК.

 

Секвенування ДНК, тобто виявлення і визначення генів, які містять всю інформацію про живий організм, вже найближчим часом може дозволити вченим клонувати тилацина. Цей сумчастий вовк нагадував собаку, жив у Австралії, Новій Зеландії та Тасманії, і був оголошений вимерлим у 1980-х.

Ще у 2008 році команді вчених з Мельбурнського університету на чолі з професором Ендрю Паско вдалося повністю розшифрувати геном сумчастого вовка, і помістити генетичний матеріал вимерлого виду всередину живого організму. Науковці змогли успішно інтегрувати ДНК тилацина, що бере участь у розвитку кісток і хрящів, в ембріони мишей.

Експерименти з геномом тасманського тигра можуть стати першим кроком на шляху до відновлення зниклих видів. Сьогодні деякі експерти вважають, що, використовуючи ці проривні знання, перші вимерлі види можна було би відродити протягом декількох років. Тигри, наприклад, можуть бути клоновані з генетичного матеріалу, вилученого зі збережених тканин, який буде імплантований в особину найближчого родича виду.

Такий процес здійснюється за допомогою перенесення ядра соматичної клітини. Соматична – це будь-яка клітина, яка не є репродуктивною, тобто сперматозоїдом або яйцеклітиною. Біологи стерилізують зразок, ізолюють потрібні їм клітини і поміщають їх у живильне середовище. Через один-два тижні клітини готові до клонування. Так вимерлі тварини зможуть повернутися до життя через штучно відтворені послідовності їхньої ДНК.

Однак радіти поки що рано. За словами професора Ендрю Паска, провідного дослідника в університеті Мельбурна, пройде, принаймні, десять років, перш ніж у нас з’являться технології, щоб дійсно повернути процес вимирання видів назад. Але, в той же час, ми не можемо знати напевно, наскільки швидко будуть розвиватися ці технології. Наприклад, вартість того ж методу секвенування генома впала зі $100 млн в 2001 році до $1000 сьогодні.

До того ж у нас вже є простий і доступний який може наблизити нас до відновлення вимерлих видів. Це CRISPR / Cas9 – технологія, яка фактично є ДНК-редактором, що здатний змінювати геном живого організму, додаючи або прибираючи практично будь-які властивості живої істоти (ми, до речі, вже писали про неї, наприклад, тут. А ось тут торкалися теми того, чому ця технологія людство лякає).

Вартість секвенування генома швидко знижується, що народжує безліч ідей збереження біорізноманіття. Завдяки отриманим ДНК вимерлих видів, таких як шерстистий мамонт, тилацин і мандрівний голуб, у нас з’явилася велика база древніх ДНК – і вона продовжує поповнюватися. У поєднанні зі штучним інтелектом і Big Data, вчені зможуть використовувати цю інформацію для моніторингу та відновлення диких тварин, що знаходяться під загрозою зникнення. Це дозволить дослідникам перевіряти цілі співтовариства за допомогою ДНК і оцінити шанси тварин на відновлення.

Найбільш екстремальна ідея полягає в тому, щоб взяти гени добре адаптованих видів і вставити їх в геноми зникаючих особин абсолютно різних істот. Тобто тварини під загрозою зникнення можуть бути «схрещені» з подібними особинами, які краще пристосовані до нового середовища. Втім, з іншого боку, може ідея і не така вже екстремальна, адже такі трансгенні організми вже давно й успішно існують в рослинах – наприклад, гени крес-салату використовувалися для поліпшення геному помідорів, щоб вони могли легше переносити низькі температури.

Однак тут перед людством постають ще й етичні запитання. Відповідальність за впровадження інноваційних технологій не може лежати на плечах одного наукового співтовариства, такі питання слід виносити на обговорення широкої громадськості. Після чуток з Китаю про генетичне редагування дітей люди по всьому світу вкрай стурбовані етичними наслідками маніпулювання геномом. Адже застосування таких технології може призвести до виведення «ідеальних» людей із заданими характеристиками – надзвичайно суперечливої ідеї.

На даний момент ми знаходимося тільки на початку шляху до свідомої зміни і поліпшення самого коду життя, ДНК, для усунення страшних хвороб і підтримки біорізноманіття на нашій планеті. Але вже зараз безліч свідомих людей і організацій прикладають чимало зусиль і використовують майже усі доступні засоби для порятунку дикої природи і таких зникаючих видів як тигри.

 

Дізнатися більше про долю тигрів і неймовірні зусилля Всесвітнього фонду дикої природи та групи ентузіастів, спрямованих на порятунок і збереження цього величного виду котячих, можна буде вже цього тижня. Дивіться українську прем’єру документального фільму «Врятувати тигра» на Discovery Channel 31 березня о 21:00.

Найцiкавiше на сайтi

Звіра надія і любов: як тварини вчаться говорити з людьми і доводять свій розум

АвторМикита Богданов
10 Серпня 2017

В зоопарку Атланти у віці 39 років помер орангутан Чантек. Він прославився тим, що вивчив мову жестів і мав цілий ряд інших інтелектуальних здібностей. Чантек ходив до коледжу і любив бургери, а його ім’ям назвали проект, що ставить за мету узаконити існування особистості у всіх людиноподібних мавп. Platfor.ma розповідає історію мавпи, яка вміла спілкуватися, і з’ясовує, чи готове людство поділитися частиною прав зі співмешканцями.

Чантек народився у 1977 році в дослідницькому центрі в США. Перші дев’ять років життя він провів у Теннессі з антропологом Лін Майлз. Лін досліджувала  навчання мавп мові – дуже поширений експеримент в Америці впродовж ХХ століття. За цей час орангутан усвідомив необхідність прибирати за собою в кімнаті, навчився використовувати і комбінувати підручні засоби у повсякденні, а також запам’ятав дорогу з кампусу до найближчої закусочної, яку міг навіть показати водієві. Однак найголовнішим його досягненням стало оволодіння американською мовою жестів – Чантек мав словник у 150 символів, – а також розуміння розмовної англійської. Після Чантека у світі лишилося тільки дві мавпи, що вміли користуватися людськими жестами: горила Коко і шимпанзе Уошо. Коко померла 19 червня 2018 року.

Чантек навіть відвідував заняття у місцевому університеті (про це зняли документальний фільм від Animal Planet та PBS: «Мавпа, що ходила до коледжу») та був улюбленцем академічної спільноти. Однак врешті адміністрація, яка побоювалася інцидентів і можливих судових позовів, наполягла, щоб вже дорослого Чантека відправили назад до зоопарку. Наступні 11 років він провів у тісній клітині, де страждав від депресії і зайвої ваги.

Одного разу колишні друзі-науковці завітали до нього. Чантек дуже розхвилювався, жестами показав ключі від автівки і попросив забрати його додому. Врешті в 1997 році зоопарк Атланти запропонував для розумного орангутана зону природного проживання, де він і залишився до кінця життя.

Чантек – гібрид двох єдиних існуючих на планеті видів орангутанів: борнейського і суматранського, а з місцевих мов його ім’я перекладається як «прекрасний». Це дуже розумні тварини, яким зараз загрожує зникнення. Разом з шимпанзе і горилами вони належать до родини гомінідів – де також є люди і наші викопні предки. Орангутанів, шимпанзе і горил відносять до людиноподібних мавп – тварин настільки фізіологічно і розумово близьких до людей, що деякі вчені домагаються визнання в них особисті і надання розширених прав.

Так, наприклад, у 1983 році була написана книга «Розум мавпи», автори якої, Девід та Анна Премаки, стверджували, що людиноподібних мавп можливо навчити мові. Вони писали: «Ми знаємо, що той, хто розуміє мовлення, повинен знати мову, навіть якщо він або вона не здатні відтворити її самостійно».

В 50-х роках ХХ століття проводився експеримент з шимпанзе Вікі, де її розумові здібності порівнювалися з дитячими. За рівнем логіки вона цілком могла конкурувати з дітьми – людиноподібні мавпи користуються метафорами та вміють узагальнювати, використовуючи знайомі слова для описання нових: «запальничка – це пляшка і сірник». Але мовлення при цьому стало нездоланною перешкодою: вважається, що на заваді стоїть будова голосового апарату та можлива відсутність у мозку певних структур, пов’язаних з вимовою.

Натомість шимпанзе довели свою здатність до повноцінного спілкування, успішно освоївши мови жестів, символів та лексиграм – несхожих на позначувані предмети умовних знаків, які вигадали спеціально для навчання людиноподібних мавп. В більшості випадках вони могли переносити властивості символів на схожі предмети: наприклад, якщо синій трикутник позначав червоне яблуко, то шимпанзе могли використати цей символ для позначення вишні, яка здавалася їм схожою.

Боб в помощь: 5 примеров простых идей, которые спасают мир

Иногда важно не только делать, но и рассказывать об этом. Platfor.ma проанализировала пять заметных мировых социальных кампаний и узнала, как они меняют жизнь к лучшему.

 

Какой он, мир без света, электричества, телевидения или интернета? Ответ не только в учебниках истории, но и в наши дни. В субботу, 31 марта 2007 года, оживленный Сидней ошеломил весь мир, выключив свет на один час в рамках кампании «Earth Hour». 2,2 млн человек приняли участие в этой кампании, чтобы показать правительству, что изменения климата – это проблема, которая их беспокоит, и что они намерены с ней бороться.  

«Час Земли» – ежегодное международное событие от Всемирного фонда дикой природы (WWF), которое проводится в последнюю субботу марта, и призывает людей, организации, коммерческие учреждения и вообще всех-всех выключить свет и электрические устройства на один час, чтобы привлечь внимание к экологическим проблемам планеты.

Впервые событие было организовано Всемирным фондом природы Австралии совместно с изданием «The Sydney Morning Herald» в 2007 году, а с 2008 года инициативу поддержал весь мир. Мероприятие направлено главным образом на то, чтобы заставить людей задуматься о том, как они используют ресурсы Земли, и попытаться остановить изменение естественной среды планеты.

Кроме того, все это подсказывает людям, как каждый из нас может вести себя более разумно. Во-первых, мы можем научиться жить экологично, охраняя ресурсы планеты, во-вторых – присоединиться к акциям в своей стране, в-третьих  – стать волонтерами WWF или же донорами фонда.

В этом году кампания «Час Земли» объединила более 180 стран, в том числе Украину. На один час в темноту погрузились около 18 тыс. знаковых сооружений и памятников, среди которых Сиднейская опера, Эйфелева башня, Биг-Бен, «Лондонский глаз» и другие. А основной слоган 2018 года – Connect2Earth («Поймай связь с Землей»).

 

З видом на зникнення: ці тварини вимирають. І вони дивовижні

Багато видів лемурів, які мешкають лише на острові Мадагаскар, можуть зникнути. Серед них і сіфаки – незвичайні приматоподібні зі здивованим поглядом і жвавою ходою, які живуть у листяних лісах і харчуються рослинами. Ці тварини настільки ж нешкідливі, наскільки й беззахисні, і цим користуються браконьєри. Але це не єдина загроза для сіфак: викорчовування дерев і пожежі буквально знищують їхні домівки. Міжнародний союз охорони природи класифікує цих активних тварин як вимираючий вид.

 

Геній генів: як наука навчилась творити суперлюдей і чому це лякає саму науку

CRISPR Cas9 — це складна назва простої та дешевої технології редагування геному, яка кардинально змінила можливості молекулярної біології. Ця система дозволила вченим серйозно говорити про перемогу над раком, ВІЛ та вірусом Зіка, спадковими генетичними захворюваннями та малярією. Завдяки CRISPR Cas9 можна здійснити аграрну революцію або «запрограмувати» собі ідеальну дитину. Фактично ця технологія кинула людству виклик на наукових, етичних, соціальних та політичних фронтах. Platfor.ma спробувала розібратися, чого в ній більше: корисного чи небезпечного.

Ланцюг ДНК — як намисто, де структурні елементи, нуклеотиди, зібрані в унікальній послідовності. Це намисто пасує саме вам і визначає ваше життя. Коли в послідовності всі намистини складені правильно, організм працює добре. Але коли туди втручаються віруси або мутації, гармонійна послідовність руйнується і людина хворіє. Вчені з’ясували, що організмові боротися з вірусами допомагає dream-team: CRISPR та білки Cas9. Ці круті хлопці в парі можуть «вирізати» з геному частинки вірусу, зупинивши зовнішнє вторгнення в клітину.

CRISPR — це імунна система багатьох одноклітинних, яка рятує мікроорганізми від вірусів. Розшифровується як Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами). Це необхідно знати, тому що між повторами містяться важливі частини — спейсери (проміжки). Вони несуть інформацію про чужорідні елементи, які колись проникали в клітину або в її пращурів.

Тобто CRISPR — це такий собі колекціонер, в якого є знімки усіх вторгнень в клітину. Він також турбується про оновлення своєї колекції. А Cas9 — це вже справжній ювелір, який за допомогою знімків вишукує на 100% ідентичні послідовності та вирізає їх із ланцюга ДНК. Потім ланцюг відновлюється і заповнюється правильними комбінаціями нуклеотидів.

Емануель Шарпентьє

У 2012-му науковці Емануель Шарпентьє та Дженіфер Дудна запропонували самостійно програмувати РНК для колекції, щоб Cas9 впізнавав і видаляв саме ті ділянки гену, які потрібно науковцям. Приблизно тоді ж інші дослідники встановили, що така технологія може спрацювати не лише в бактеріях, а й у людському організмі. Коли ж стало відомо, що цей відносно недорогий та ефективний спосіб редагування геному дійсно працює, учені по всьому світові розпочали найрізноманітніші дослідження.