"Хромосомные окаменелости": революционная техника спасает ДНК мамонта и приближает воскрешение вымерших видов

МАДРИД - Любой человек посчитал бы исключительным приключением путешествие по Сибири в поисках чудовищных доисторических существ, поднятых из глубин тающими льдами. Для шведской исследовательницы Лав Дален это всего лишь понедельник. 3 сентября 2018 года недалеко от отдаленной российской деревни Белая Гора он наткнулся на останки самки шерстистого мамонта, запертой в мерзлой земле на 52 000 лет. Генетический анализ, проведенный в четверг, выявил необычное открытие: туша мамонта сохранила трехмерную структуру своей ДНК - невиданную ранее особенность, которая позволяет даже узнать, какие гены были активны. По мнению исследователей, эти "древние хромосомные окаменелости" приближают возможность воскрешения видов, вымерших в течение тысячелетий: "За свою карьеру я нашел многие сотни образцов мамонтов, но этот сохранился необычайно хорошо. Возможно, это самый хорошо сохранившийся экземпляр мамонта, который я когда-либо находил", - объясняет Дален, исследователь из Стокгольмского университета, который наполовину родом из Кадиса: его жена - из Эль-Пуэрто-де-Санта-Мария, а дочь родилась в Хересе. Увидеть это ухо в такой хорошей сохранности - невероятный опыт, который я никогда не забуду", - вспоминает ученый, правнук Густафа Далена, лауреата Нобелевской премии по физике 1912 года за изобретение автоматического регулятора, снижающего расход газа в прибрежных маяках, ориентирующих корабли. "Новое открытие - историческое, но тот факт, что оно было сделано в мамонте, - анекдотичен", - подчеркивает генетик Марк Марти Реном, один из руководителей исследования. Впервые древняя ДНК была найдена в 1984 году в останках куаги, подвида зебры, вымершего на юге Африки столетием ранее. Со времен той первой куаги была получена ДНК человека, датируемая сотнями тысяч лет, что открыло множество неожиданных фактов, например, что местные жители Пиренейского полуострова исчезли около 4000 лет назад или что у современных людей и неандертальцев появились дети более 100 000 лет назад. Люди представляют себе геном как текст, как будто это одна буква за другой. На самом деле геном - это физический объект длиной в два метра, сложенный в ядро клетки", - объясняет Марти Реном в комнате Национального центра геномного анализа (CNAG) в Барселоне. До сих пор фрагменты древней ДНК, которые удавалось спасти, обычно содержали около 100 букв. В ископаемых хромосомах самки мамонта сотни миллионов букв. Марти Реном сравнивает свою ДНК с головоломкой, состоящей из 3 миллиардов кусочков. Открытие их трехмерной структуры подобно тому, как если бы вы нашли картинку из коробки с головоломкой". Биолог Хуан Антонио Родригес, соавтор исследования, считает, что этот прорыв "может способствовать вымиранию видов", но при этом он призывает к осторожности. "Я бы не хотел видеть зоопарк, плейстоценовый парк, куда можно было бы прийти и увидеть саблезубых тигров, мамонтов, шерстистых носорогов, пещерных львов или любых других вымерших животных, потому что я думаю, что мы вернем к жизни животных, которые вымерли в условиях, не похожих на нынешние. Мы не знаем, как эти виды реагировали бы на современные климатические условия или на людей. Мы также не знаем, были бы они генетически жизнеспособны и могли бы вести нормальную жизнь", - говорит Родригес, бывший научный сотрудник CNAG, а ныне профессор Копенгагенского университета в Дании. Одни из последних мамонтов жили около 4000 лет назад на острове Врангеля в северной Сибири, сообщила команда Любви Дален пару недель назад. "Американская компания Colossal объявила, что намерена в 2027 году создать мамонтов, а точнее слонов, генетически измененных так, чтобы иметь внешние признаки шерстистого мамонта. Трое из соавторов нового исследования - шведская исследовательница Лав Дален, английский биолог Том Гилберт и американский генетик Эрез Эйден - входят в научно-консультативный совет компании Colossal. В 2022 году компания получила 70 миллионов евро от инвесторов, среди которых Томас Тулл, продюсер фильма "Мир Юрского периода", и знаменитость-миллиардер Пэрис Хилтон. Том Гилберт из Копенгагенского университета в своем заявлении отметил, что новые результаты "имеют очевидные последствия для нынешних усилий по вымиранию шерстистого мамонта". Эрез Эйден - отец Hi-C, революционного метода изучения трехмерной архитектуры ДНК. Его мексиканская коллега Синтия Перес почти десять лет назад начала выяснять, работает ли этот метод и с поврежденной ДНК. "Я начала проводить очень скромные эксперименты со своим ужином, с остатками куриных костей", - вспоминает Перес, которая в своей лаборатории в Медицинском колледже Бэйлора в Хьюстоне (США) также пробовала делать это с убитой на дороге мышью и кожей из своей сумочки. Когда он продемонстрировал, что метод работает и с поврежденной ДНК, команда немедленно связалась с исследовательницей Лав Дален, которая в 2018 году предоставила им образец уха самки мамонта. "Джордж Черч, гуру мировой генетики и соучредитель компании Colossal, считает, что ископаемые хромосомы - "мощный инструмент" для изучения истории жизни на Земле, но сомневается, что они будут способствовать воскрешению видов. "Прорыв, необходимый для ликвидации вымирания, - это не трехмерная структура, а способность синтезировать (или широко редактировать) функциональные геномы из 3 миллиардов букв. Сегодня мы можем точно синтезировать и вставить от 4 до 12 миллионов букв, и эти цифры быстро растут", - говорит Черч из Гарвардского университета (США). "Испанцы Марк Марти Реном и Хуан Антонио Родригес прекрасно помнят тот день, когда они поняли, что эксперимент с мамонтом удался. Это было 11 марта 2020 года, и они находились в CNAG в Барселоне вместе со своей мексиканской коллегой Марселой Сандовал из Копенгагенского университета. Они даже смогли увидеть, что у мамонтов было 28 хромосом, как и у слонов. "Теперь мы можем понять трехмерную структуру и изучить паттерны активации определенных генов. Это важная веха в области палеогеномики", - отмечает Сандовал. Через два дня правительство ввело чрезвычайное положение из-за Ковида и заперло население по домам. Пандемия была не единственным тормозом для исследований. 24 февраля 2022 года Россия вторглась на территорию Украины и спровоцировала войну, которая продолжается до сих пор. Получить образцы других мамонтов для повторения экспериментов еще сложнее, но авторам удалось добиться успеха благодаря останкам другой самки, на которую, возможно, 39 000 лет назад охотился саблезубый тигр, найденным в 2010 году в российской республике Якутия. Трехмерная структура ДНК показывает, что у шерстистых мамонтов были активны гены, связанные с шерстью, холодом и защитой от болезней. "Новое исследование опубликовано в четверг на обложке специализированного журнала Cell. Марти Реном, который также является исследователем в Центре геномного регулирования в Барселоне, сравнивает мясо мамонта, высушенное быстро и холодно 52 000 лет назад, с вяленым мясом. Команда из Хьюстона сделала что-то вроде вяленой говядины и попробовала подвергнуть ее плохому обращению. Ученые переезжали мясо машиной, стреляли в него из дробовика, били молотком, разогревали в микроволновке и даже попросили игрока местной бейсбольной команды Astros бросить в него мяч на полной скорости. Вяленое мясо разлетелось на куски, но исследователи смогли спасти его хромосомы в целости и сохранности. "Техника Hi-C, примененная к древней ДНК, открывает дверь в новый мир", - говорит Хуан Антонио Родригес. "Я думаю, что получить ископаемые хромосомы от неандертальцев, возможно, немного сложнее из-за состояния сохранности образцов, но, например, от египетских мумий это возможно. Вполне вероятно, что ископаемые хромосомы находятся в этой высушенной плоти", - говорит биолог. Увидеть трехмерную структуру ДНК фараона было бы полезно, например, для того, чтобы понять, были ли у него активные гены, связанные с защитой от определенных вредителей. Генетик Марк Марти Реном считает, что труп Этци, человека, убитого в Альпах 5300 лет назад и найденного во льду в 1991 году, "также может быть хорошим кандидатом" для применения этой техники. "Новое исследование содержит сюрприз. Авторы предполагают, что трехмерная структура ДНК может сохраниться в течение 530 миллионов лет при наличии соответствующих условий. Это предположение порождает захватывающие теории. "Интересно, что за это время образец [ДНК] может преодолеть довольно большое расстояние. Единственная известная межзвездная комета, 2I Борисова, движется со скоростью около 32 километров в секунду. При такой скорости она могла бы достичь Проксимы Центавра, ближайшей звезды за пределами Солнечной системы, за 40 000 лет - меньше, чем возраст нашего образца шерстистого мамонта", - пишут исследователи. "Эрез Эйден, создатель метода Hi-C, признает, что вероятность предположений велика, но защищает свою гипотезу. "Мы не знаем многих вещей, которые действительно являются основными в этой области. А когда вы понятия не имеете, как что-то работает, многое становится возможным". До того как современные телескопы и космические зонды открыли хорошие виды на поверхность Марса, многие разумные люди считали, что марсиане строят там каналы. Это было менее века назад, - размышляет Эйден. - Авторы считают, что ДНК и белки в образце мамонта находятся в стеклообразном состоянии, вещество, которое они называют хромостеклом. "Мы практически ничего не знаем эмпирически о том, может ли ДНК выжить в глубоком космосе, не говоря уже о том, может ли это сделать хромокристалл. Было бы совершенно невероятно и удивительно, если бы мы посмотрели на комету и нашли ДНК. Это была бы большая новость. Как вид, мы очень невежественны во многих вещах, и это одна из них", - добавляет Эйден. Хьюстонский исследователь отвечает на вопросы EL PAÍS, когда ураган "Берил" разрушает его город и оставляет его лабораторию без электричества. Эйден задается вопросом, какой эволюционный смысл в том, что архитектура ДНК мамонта сохраняется на протяжении 52 000 лет. "Шерстистые мамонты - это не растения, зависящие от семян, которые впадают в спячку и возрождаются позже. Похоже, что сущность жизни, в самом ее фундаментальном ядре, сверхдолговечна. И не так уж очевидно, почему она так невероятно долговечна. Здесь есть какая-то загадка, - рассуждает американский генетик, - Эйден упоминает одну гипотезу: панспермию, теорию о том, что жизнь путешествует по Вселенной на спинах комет и астероидов. В этом случае генетический материал был бы таким же живучим, как у мамонта. Самая древняя из когда-либо найденных ДНК происходит из двухмиллионнолетнего леса на севере Гренландии. Эрез Эйден выдвигает и другую, менее увлекательную гипотезу. "Это может быть и чистой случайностью, - говорит он. "Я уже говорил: мы, как вид, очень невежественны во многих вопросах, и это один из них". Мануэль Анседе и Альваро Гонсалес Ролдан "©EL PAÍS, SL "