Домой Анонсы и новости Как создать единорога: возможности генной инженерии

Как создать единорога: возможности генной инженерии

44
0

14.07.2021, 17:00
От обычного коня эти сказочные животные отличаются разве что рогом и цветом шерсти. Но можно ли получить генетически модифицированную породу лошадей — таких же белоснежных и с таким же изысканным рогом? Как создать единорога: возможности генной инженерии Как создать единорога: возможности генной инженерии Кое-кто говорит, что смыслом существования человечества может быть выдумывание новых фантастических существ, а затем и их воссоздание с помощью науки и технологий. В самом деле, возможность однажды увидеть живую мантикору или химеру кажется очень увлекательной. Однако воплотить многие такие «проекты» в виде живых существ вряд ли удастся даже в отдаленной перспективе. Трудно представить, чтобы мы смогли оснастить пегаса такими большими крыльями, которые удерживали бы в полете массивное и совсем не аэродинамичное лошадиное тело. А вот с единорогами задача кажется попроще: в представлении современной массовой культуры это просто белоснежные лошади с рогом.

Трудности эволюции

Древнейшие изображения единорогов находят среди руин Индской цивилизации, а самое раннее упоминание об этих существах в европейских текстах относится к V веку до н.э. Единороги встречаются в работах Геродота, фигурируя в числе других африканских животных, поэтому считается, что древние греки считали их совершенно реальными и, возможно, так представляли себе обычных носорогов. Но возможно, что эти представления — эхо, дошедшее со времен эласмотериев (Elasmotherium sibiricum), «северных носорогов». Они населяли Евразию и исчезли менее 40 тыс. лет назад, так что первые люди наверняка их застали. Позднее, в Средневековой Европе, единороги приобрели сходство с лошадьми и чистую белую шерсть. А уже в наши дни массовая культура стала иногда окрашивать их в «девчачий» розовый цвет.

Могли ли подобные существа действительно возникнуть в живой природе, в ходе естественных процессов? Их характерные черты — белую окраску и рог — трудно назвать нейтральными, не мешающими выживанию. Зато издержек они приносят достаточно. Неудобства, связанные с массивным и длинным рогом, торчащим изо лба, легко представить самостоятельно. Но и чисто белая или розовая окраска не так уж хороша.

Розовый цвет лошади может придать альбинизм, мутация, нарушающая обмен меланина, благодаря чему шерсть остается неокрашенной, и светлая розоватая кожа будет «просвечивать» сквозь нее. Такие животные действительно встречаются, однако испытывают целый ряд проблем со здоровьем; особенно при этом страдает зрение. С другой стороны, известны лошади доминантной белой масти, хотя и встречаются они крайне редко. Их кожа и глаза содержат нормальное количество пигмента, но шерсть почти белоснежна. Эта особенность также связана с вредными мутациями, понижающими приспособленность животного.

Как создать единорога: возможности генной инженерии
Сибирский эласмотерий. Реконструкция Буриана из коллекции Палеонтологического музея

Палеонтологический музей им. Ю.А. Орлова

Генетика и пол

Получается, что обе неудобные особенности единорогов должны были каким-то образом способствовать выживанию и размножению. Однако и то, и другое мог бы создать половой отбор. Если самки предпочитали самцов с самой светлой шерстью и самым внушительным рогом, то со временем те отрастили бы рог и побелели. Именно так возникли в природе такие «бесполезные» адаптации, как павлиний хвост и рога оленей. Кстати, другая возможная причина появления рога — боевые схватки за самок.

Аналогичный подход применяется и при селекции, искусственном отборе для размножения лишь тех особей, которые обладают нужными признаками. Но продолжительность жизни лошади довольно велика, и на то, чтобы вырасти, требуются годы. Поэтому если селекция единорогов и принесет результат, то — лишь на горизонте в сотни, а то и тысячи лет. Здесь будет лучше обратиться к генной инженерии. Если нас не слишком волнует приспособленность и идеальное здоровье животного, то изменение цвета шерсти не создаст принципиальных проблем. Для гена KIT, который играет ключевую роль в появлении лошадей белой масти, известны десятки мутаций, придающие им белизну разной степени и пятнистости.

Но как быть с главным — с рогом?

Как создать единорога: возможности генной инженерии
Доминантно белые лошади

University of California, Davis

Выбор рога

Считается, что средневековых авторов, описывавших единорога, могли вдохновлять рога нарвалов, которые добывали рыбаки. Эти дальние родственники китов набирают массу до 2–3 тонн, а самцы и отращивают длинный прямой бивень, достигающий 2–3 метров. Однако бивень — это видоизмененный зуб (у нарвалов — левый передний), и вряд ли такой отросток послужит украшением лошади. Поэтому стоит рассмотреть другой вариант: «тонкую настройку» генов в кератиноцитах, клетках кожи, которые производят волосы и ногти. Именно из них формируется мощные, толстые «рога» носорогов.

Но кератин — далеко не идеальный материал; длинный и тонкий рог будет совсем непрочен. Недаром в природе животные с такими рогами — включая вымерших динозавров и современных рогатых ящериц — отращивают их из костной ткани. Рог является продолжением их черепа, и часто сохраняется окаменелых остатках трицератопсов; «волосяной отросток» носорогов после гибели отпадает и быстро разлагается. Но для создания костяного рога в ДНК лошади придется вмешаться посущественней.

Как создать единорога: возможности генной инженерии
Череп черного носорога лишен кератинового рога

Vernon Swanepoel, Flickr

Коровья наука

«Генетика рогатости» лучше всего изучена, конечно, у коров — правда, задачи при этом преследуются совершенно противоположные. Рога не только требуют большего пространства в стойлах, но и бывают прямо опасны, нанося травмы и людям, и другим животным. Поэтому у большинства быков их спиливают, что требует немало усилий, да и травматично. Поэтому селекционеры выводят комолые (безрогие) породы, а биологи пытаются получить их с помощью генной инженерии. Над самым известным из таких проектов работает стартап Recombinetics, организованный при Калифорнийском университете в Дейвисе.

Здесь удалось получить клетки, гомозиготные по аллели Polled Celtic, которая характерна для некоторых «от природы безрогих» коров — хромосомы таких животных несут небольшую (в 202 основания) вставку в регионе BTA1. Ученые клонировали эти клетки и имплантировали «суррогатной матери», которая родила комолого самца. Впоследствии его сперму использовали для искусственного осеменения, и в 2019 году на свет появилось несколько безрогих с рождения телят. Животные выглядели совершенно здоровыми, компания опубликовала статью в Nature Biotechnology и выпустила массу победных реляций.

В Recombinetics были так уверены в успехе, что попытались убедить экспертов американского Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), что никаких дополнительных проверок их ГМ-коровы не требуют. Однако когда ДНК животных стали анализировать в FDA, обнаружилось, что вместе с нужными генами в клетки попали и совершенно чужеродные фрагменты — плазмида устойчивости к антибиотикам, заимствованная у бактерий. Так что теперь в компании пробуют снова повторить эксперименты, уже с должным вниманием к чистоте. Тем временем и другие ученые занимаются созданием коров со вставкой Polled Celtic, обещающей безрогость.

Как создать единорога: возможности генной инженерии
Комолый бык, гомозиготный по Polled Celtic, дал потомство из шести безрогих с рождения телят

Young et al., 2020

Двигаться дальше

Разумеется, что отключить рост рогов — совсем не то же, что и запустить его у лошади, которая изначально их лишена. Современные исследования обнаруживают, что у коров в этот процесс вовлечено как минимум 28 генов, включая тот же локус Polled. Так что если мы по-прежнему собираемся получить ГМ-единорогов, в ДНК понадобится вносить целый набор.

Пока что даже точный состав его неизвестен –, но теоретически в далеком будущем его определят, изучат, и мало сомнений, что технически все необходимое можно будет перенести в организм лошади. Правда, при условии, что мы действительно хотим создавать новое животное, совершенно неприспособленное к жизни и существующее лишь для нашего развлечения — или исполнения иллюзорного смысла.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here