Возвращение динозавров: возможно ли клонирование древних рептилий

Клонировать нептичьего динозавра современными технологиями нельзя. Для настоящего клона нужна живая или правильно замороженная клетка с пригодным ядром, а ни одной такой клетки тираннозавра, трицератопса или другого мезозойского динозавра не существует. Их ископаемые старше самых древних прочитанных молекул ДНК на десятки миллионов лет.

Иногда под «возвращением динозавра» понимают разные вещи: клонирование, сборку генома по фрагментам, изменение курицы или создание похожего животного с нуля. Это четыре разные задачи. Даже успех в одной из них не решает остальные и не возвращает вымерший вид.

Что именно называется клонированием

Овечку Долли получили переносом ядра клетки взрослого животного в яйцеклетку, из которой удалили собственное ядро. Внутри донорского ядра находились хромосомы с практически полным геномом. Яйцеклетка запустила развитие эмбриона, а его выносила суррогатная мать того же вида.

У динозавров нет ни донорской клетки, ни ядра, ни полного набора хромосом. Кусочек окаменевшей кости не заменяет клетку. Даже если в образце обнаруживается отдельная древняя молекула, её нельзя просто поместить в яйцо и получить организм.

Что происходит с ДНК после смерти

Пока клетка жива, ферменты постоянно исправляют повреждения ДНК. После смерти ремонт прекращается. Нуклеазы режут молекулы, микроорганизмы разрушают ткани, а вода и химические реакции постепенно ломают цепочки. Длинные участки превращаются в короткие фрагменты, отдельные основания изменяются, а число собственных молекул уменьшается.

Исследование костей моа показало средний период полураспада связей в митохондриальной ДНК около 521 года для конкретных условий захоронения. Это не универсальный таймер: холод, сухость, кислотность, вода и минералы сильно меняют скорость разрушения. Расчёт не означает, что вся ДНК исчезает в один назначенный день. Он показывает, почему шанс получить длинный читаемый геном быстро падает.

Самые древние уверенно прочитанные последовательности происходят из холодных плейстоценовых отложений. Из мерзлоты получены геномные данные мамонтов старше миллиона лет, а из осадка северной Гренландии прочитана сильно раздробленная ДНК экосистемы возрастом около двух миллионов лет. Эти рекорды важны для науки, но они не приблизились к возрасту последних нептичьих динозавров, исчезнувших 66 миллионов лет назад. Подробнее границу их существования показывает история динозавров.

Холодная мерзлота работает как природный холодильник, а большинство костей динозавров миллионы лет находилось в гораздо более тёплых породах. Разница между двумя и 66 миллионами лет здесь означает не просто меньшее количество материала. За это время исходные цепочки многократно распались и химически изменились.

Почему окаменевшая кость не хранит готовые клетки

При образовании окаменелостей органические ткани обычно разлагаются, а поры и структуры заполняются минералами. Иногда микроскопическая форма сосудов, клеточных лакун или мягких тканей сохраняется исключительно подробно. Форма клетки и её химический отпечаток, однако, не равны живой клетке с работающим ядром.

В хряще детёныша гипакрозавра исследователи описали структуры, похожие на ядра и хромосомы, а также реакцию на красители, связывающиеся с химическими маркерами ДНК. Авторы сами указали, что динозавровое происхождение материала могла бы подтвердить только последовательность. Такой последовательности работа не получила. Находка интересна для изучения молекулярной сохранности, но не даёт генома, хромосомы или клетки для клонирования.

Белки, пигментные структуры и следы исходной органики могут переживать условия, в которых читаемая ДНК уже исчезла. Именно поэтому сведения об окраске и покровах из обзора перьев, кожи и цвета динозавров нельзя превращать в обещание восстановить весь генетический код.

Может ли помочь комар в янтаре

Сценарий с комаром требует невероятной цепочки совпадений. Насекомое должно было питаться кровью нужного животного, немедленно попасть в смолу, сохранить содержимое кишечника, а молекулы крови должны были пережить химические изменения в течение десятков миллионов лет. Даже после этого пришлось бы отделить ДНК динозавра от ДНК комара, микробов, растений и людей, касавшихся образца.

Повторные эксперименты с насекомыми в янтаре и более молодом копале не подтвердили ранние заявления о многомиллионолетней ДНК. Современные опыты со свежей смолой также показывают: красивое сохранение внешней формы не гарантирует сохранность генетического материала.

Меловой янтарь действительно удержал перья, части крыльев птиц и небольшой пернатый хвост с позвонками. Но ни из одного такого образца не прочитан геном динозавра. Страница о динозаврах в янтаре отдельно разбирает реальные находки и границу между ними и сюжетом кино.

Почему одного фрагмента ДНК недостаточно

Геном представляет собой миллиарды оснований, распределённых по хромосомам. Палеогенетики восстанавливают древние геномы, сопоставляя огромное число коротких перекрывающихся фрагментов с геномами близких живых видов. Для мамонта есть слоны, сравнительно молодой материал и миллионы читаемых кусочков. Поэтому ДНК мамонта позволяет изучать родство и отдельные признаки, хотя даже она не превращает проект по изменению слона в точное возвращение вымершего животного.

Для нептичьего динозавра нет ни одного подтверждённого фрагмента последовательности. Геномы птиц и крокодилов помогают установить некоторые особенности их общего предка, но не позволяют угадать каждое основание генома конкретного велоцираптора. За сотни миллионов лет в обеих живых ветвях произошли собственные мутации, перестройки хромосом, потери и дупликации генов.

Даже гипотетическая полная текстовая последовательность была бы только частью задачи. В развитии участвуют расположение ДНК в хромосомах, регуляторные участки, состояние клетки, молекулы материнского яйца и время включения генов. Нельзя заполнить пропуски ДНК лягушки или другой случайной современной рептилии: получившийся геном принадлежал бы новому сконструированному организму.

Можно ли превратить курицу в динозавра

Птицы являются динозаврами по происхождению. Поэтому куриный эмбрион полезен для проверки того, как менялись череп, конечности и другие признаки птичьей линии. Но современная курица не хранит внутри неизменённый геном своего мезозойского предка, который можно включить одной кнопкой.

В 2015 году биологи изменяли сигнальные пути развития лица у куриных эмбрионов. Предчелюстные кости и нёбо приняли более предковую форму, отличную от обычного клюва. Эксперимент не вставлял найденную ДНК динозавра, не создавал точную морду тираннозавра и не был рассчитан на выведение живого взрослого животного. Он проверял механизм происхождения птичьего клюва.

Возврат отдельного предкового признака называется изучением развития или созданием атовистической черты. Животное с изменённой мордой, хвостом или зубоподобными структурами осталось бы генетически модифицированной птицей. Оно не стало бы клоном археоптерикса, велоцираптора или любого другого известного вида.

Почему птичье яйцо не решает проблему

Иногда предполагают, что ближайшая современная родственница сможет стать суррогатной матерью. У млекопитающих перенос ядра проводят в яйцеклетку, а ранний эмбрион затем развивается в матке. У птиц большая часть раннего развития и организация зародышевого диска связаны с огромным желтком и формированием яйца ещё до откладки. Это делает прямой перенос ядра намного сложнее, чем у овцы.

Кроме технической процедуры важна совместимость. Цитоплазма яйца содержит материнские белки и РНК, которые управляют первыми этапами развития. Скорлупа, газообмен, размер желтка, продолжительность инкубации и строение эмбриональных оболочек должны соответствовать организму. Яйцо страуса не является пустым контейнером универсального размера.

Размер взрослого животного тоже не решает вопрос выбора яйца. Небольшой теропод и курица разошлись в эволюции на десятки миллионов лет, а крупный завропод имел совершенно иную траекторию роста. Без собственного генома и знания развития подобрать «ближайший инкубатор» невозможно.

Что удалось вернуть клонированием

Клонирование работает с недавно сохранёнными клетками. В эксперименте с пиренейским козерогом использовали замороженные клетки последней самки подвида. Один клон родился живым, но вскоре погиб из-за тяжёлого нарушения лёгких. Этот случай показывает одновременно возможность переноса ядра от исчезнувшей формы и высокую цену ошибок развития.

Разница с динозаврами принципиальна. У козерога имелись клетки, записанный геном, близкие живые виды для яйцеклеток и вынашивания, а со времени смерти до эксперимента прошло несколько лет. У нептичьих динозавров отсутствует каждый из этих исходных ресурсов.

Проекты «девымирания» чаще стремятся создать прокси: современный организм с отдельными признаками вымершего родственника. Международный союз охраны природы использует именно это осторожное понятие, поскольку генетика, развитие, поведение и среда не позволяют получить полную копию исчезнувшего вида. Для недавно вымерших животных с сохранённой ДНК такая цель обсуждаема. Для динозавра без генома она остаётся конструированием по догадкам.

Может ли синтетическая биология обойти отсутствие ДНК

Химически синтезировать длинные последовательности и редактировать геномы становится всё легче. Но синтезатор исполняет заданную последовательность, а не узнаёт утраченную. Чтобы собрать геном динозавра, сначала нужно знать, какие миллиарды оснований записать, как разделить их на хромосомы и как управлять ими в эмбрионе.

Можно представить будущую птицу с набором реконструированных признаков: изменённым хвостом, зубными структурами или передними конечностями. Такой организм дал бы информацию о работе генов и мог бы внешне напоминать древнюю форму. Его корректно называть моделью или новым генетически изменённым животным, а не воскресшим видом.

Цифровая модель решает другую задачу. Компьютер может проверить массу, движение или аэродинамику на основании костей, следов и сравнительной анатомии. Модель уточняет научную реконструкцию, но не предсказывает утраченный геном и не создаёт живой организм.

Где проходит граница между фактом и фантастикой

Надёжно известно, что ДНК разрушается, а подтверждённого генома нептичьего динозавра нет. Также известно, что птицы принадлежат к динозаврам и эксперименты на эмбрионах помогают изучать эволюцию их признаков. Это реальные, но разные линии исследований.

Предположение о будущей синтетической «динозавроподобной» птице технически обсуждаемо, хотя сроки, жизнеспособность и набор возможных признаков неизвестны. Полное клонирование конкретного мезозойского вида не имеет необходимого исходного материала. Катастрофа на границе мела и палеогена, разобранная в материале о том, почему падение астероида уничтожило динозавров, оставила птиц, ископаемые кости и следы экосистем, но не банк замороженных клеток.

Даже создание жизнеспособного прокси потребовало бы оценки благополучия животного, болезней, места содержания и влияния на современные экосистемы. Эти вопросы возникают только после получения пригодного генома и эмбриона. Для нептичьих динозавров работа останавливается намного раньше, на отсутствии исходной ДНК.

Краткий ответ

Настоящего динозавра нельзя клонировать из кости, пера или комара в янтаре. Возраст находок многократно превышает подтверждённый диапазон древней ДНК, целые клетки не сохранились, а геном нельзя восстановить по птицам с точностью до вымершего вида. Изменение развития курицы способно вернуть отдельный предковый признак, но создаст изменённую птицу, а не копию мезозойского животного.