Курка не птах, а динозавр: що заважає створити парк юрського періоду

 Чи можна отримати ДНК динозавра, виростити з курчати археоптерикса і пристосувати мишей до леднікововму періоду? Відповіді - в новому випуску рубрики «Шнобелівська премія - це серйозно».

Багато з нас в дитинстві - і не тільки - зачитувалися книгами про динозаврів, мамонтів та інших доісторичних тварин, а, можливо, і мріяли про те, що досягнення науки дозволять повернути їх до життя. Пише ЦФ.

Це показано, наприклад, у фільмі «Парк юрського періоду» - за сюжетом дослідники виявили в стародавньому шматку бурштину москіта, всередині якого збереглася рідка кров динозавра. З цієї крові вчені витягли ДНК, доповнили генетичний код шматками коду сучасних жаб, а потім вивели живих динозаврів і поселили їх на ізольований острів. Звучить дуже привабливо і правдоподібно - і не тільки з точки зору обивателів: у 2011 році фахівці NASA включили «Парк юрського періоду» в перелік найвірогідніших науково-фантастичних фільмів.

Читайте також: Експерименти підтвердили походження риб'ячих плавників від зябрових дуг

Але що ж думають з цього приводу палеонтологи? Звичайно, вчені займаються останками динозаврів не одне століття, і знають про них досить багато. Зустрічаються серед таких робіт і досить кумедні - як, наприклад, дослідження лауреатів Шнобелівської премії 2015 року в номінації «Біологія». Група вчених з Чилі і США вирощувала курчат до приблизно 12-тижневого віку (тобто до статевої зрілості), прикріпивши до них зроблені з дерева і полімерної глини хвости конічної форми, максимально наближеної до форми хвостів динозаврів. Довжина «протезів» приблизно дорівнювала довжині тіла курчати, і протягом експерименту розмір хвостів збільшився від 9 до 28 сантиметрів. Центр тяжкості птахів зміщувався, і їх хода змінилася - руху курчат стали імітувати тероподів, тобто двоногих динозаврів.

Звичайно, дослідники розважалися не просто так. Птахи - не просто найближчі нині живуть родичі динозаврів. З недавніх пір вчені стали відносити птаства не до нащадків ящерів, а безпосередньо до них: зараз пернатих відносять до тероподів - підряду двоногих динозаврів, як правило, хижих (напевно, найвідоміший представник тероподів - тиранозавр, але іноді зустрічалися всеїдні і травоїдні тероподи). Вони переміщалися на задніх лапах, на передніх же знаходилися довгі пазуристі пальці, якими тварини збирали корм і допомагали собі ловити здобич. Хода рептилій відрізнялася від пташиної: в нерухомому вертикальному положенні їх стегнові кістки займали більш вертикальну позицію, а ноги рухалися «від стегна» - сучасні ж птиці активно згинають колінні суглоби. Лауреати Шнобелівської премії уклали: результати їх роботи доводять, що вмілі маніпуляції з курчатами в період їх активного росту можуть істотно розширити знання вчених про те, як рухалися двоногі динозаври.

Це веселе дослідження - лише вершина айсберга роботи палеонтологів, які намагаються проникнути в таємниці життя динозаврів за допомогою курчат. Повернемося до «Парку юрського періоду» - науковим консультантом цього фільму був вчений Джек Хорнер, який присвятив кілька десятиліть своєї кар'єри досліджень динозаврів, автор понад сотні наукових публікацій і декількох науково-популярних книг. Вчений відомий, в тому числі, описом майязавров - роду травоїдних динозаврів. Разом з кістками першого майязавра було знайдено гніздо з останками його яєць, ембріонами і дитинчатами, а потім, в тій же місцевості, - і безліч інших гнізд. Ці знахідки стали першими в своєму роді і допомогли вченим зрозуміти багато нового про соціальний устрій співтовариств динозаврів. Стало ясно, що рептилії - по крайней мере, деякі з них - будували гнізда, жили колоніями, дбали про потомство і пересувалися значними стадами. Все це було показано і в «Парку юрського періоду» - завдяки консультаціям палеонтолога.

Але дослідник не хотів обмежуватися розкопками. «У мене було дві мрії: я хотів стати палеонтологом і мати домашнього динозавра. До цього я прагнув усе своє життя », - говорить Хорнер. У 1993 році на екрани вийшов «Парк юрського періоду». В цьому ж році Хорнер і його колеги працювали над отриманням ДНК динозавра - їм вдалося виграти на цей проект грант від Національного наукового фонду США. Вчені виявили стегнову кістку тиранозавра віком близько 65 млн років, всередині якої було щось схоже на кровоносні судини з червоними кров'яними тільцями всередині. Вони не містять ДНК, проте в них знайшлися геми - з'єднання порфиринов з залізом, які входять, наприклад, до складу гемоглобіну. У 2003 році в геологічній формації Хелл-Крік (штат Монтана, США) група палеонтолога знайшла ще одного тиранозавра, якого вчені назвали B-rex. Мері Швайцер, колега Хорнера, з'ясувала, що B-rex була самкою: в костномозговой порожнини знаходився особливий тип тканини, який утворюється у птахів перед відкладанням яєць. У 2007 році з тієї ж кістки Швайцер вперше в світі вдалося отримати білки динозавра - але все ще не ДНК. Після тривалих дослідів, організації повноцінної польовий лабораторії і досліджень безлічі зразків Хорнер прийшов до висновку, що отримати ДНК динозавра в принципі неможливо - вона просто не здатна зберігатися протягом десятків мільйонів років.

Тому вчені вирішили взяти в якості бази птахів і як би «повернути еволюцію назад» - скористатися механізмом активації атавізмів. Атавізм - це поява у живого організму ознаки, який був властивий його віддаленим предкам. У людини такими вітаннями з минулого можуть бути, наприклад, суцільний волосяний покрив на тілі, додаткова пара молочних залоз або Хвостовидний придаток. А для курчат атавізмами будуть зуби, довгий хвіст або трипалі лапи замість крил.

Одним з перших досягнень вчених на шляху перетворення курки в динозавра стали зубасті курчата. Їх у 2006 році отримали Меттью Херріс (Інститут еволюційної біології Макса Планка, Німеччина) і Джон Феллон (Університет Вісконсин-Медісон, США) - вони знайшли спосіб активувати ген, який відповідав за розвиток зубів у динозаврів. Звичайно, в лабораторії учених не з'явилися ікласті курки. Зуби були невеликі, проте цілком певної форми - конічної шаблевидної, що нагадує зуби сучасних крокодилів або алігаторів.

У 2011 році Хорнер розповідав про спільну роботу з ученим Гансом Ларссоном з Університету Макгілла (Канада) - вони намагалися зрозуміти, які гени відповідають за формування пташиного крила. Коли курча знаходиться в стадії ембріона, кістки його верхніх кінцівок виглядають точно так само, як передні лапи археоптерикса - тварини, що мешкав в юрському періоді і займав проміжне положення між рептилією і птахом, - на знімках чітко виділяються три роздільних пальця. Коли курча дорослішає, пальці зростаються і перетворюються в незбиране крило, - значить, зрощення треба запобігти. Те ж саме і з хвостом: у ембріонів він досить довгий, але пізніше його розвиток сповільнюється в порівнянні з ростом тіла.

Роботу з пошуку і «виключення» двох генів, що відповідають за зрощення пальців і «відмирання» хвоста, Джек Хорнер назвав проектом «Створити динозавра» (Build a Dinosaur Project). Більшу частину досліджень профінансував творець «Зоряних воєн» - режисер Джордж Лукас. У 2014 році Хорнер з колегами опублікував роботу, присвячену еволюції хвоста динозаврів, і тоді ж припустив, що на отримання живого динозавра (або «куріцезавра», як прозвали творіння палеонтолога) піде близько 10 років - тобто це трапиться приблизно до 2024 року. Проте, поки - в 2020 році - про подальші успіхи групи Хорнера і його проекту новин немає.

Зате є інші першопрохідці в цій області. У 2015 році група американських дослідників повідомила, що їм вдалося знайти два ланцюжки генів, що відповідають за формування пташиного дзьоба, і вивести зародків курчат без цього важливого органу - зате з повноцінною динозавроподібні щелепою, на зразок тієї, що була у археоптериксів або анхиорниса. Зміни торкнулися і кістки черепа. Автори роботи відмовилися від подальших досліджень в цьому напрямку, так як не очікували такого результату - вони заявили, що не хочуть ставати частиною проектів по «воскресінню» динозаврів, дуже неоднозначних з етичної точки зору. А в 2016 році колектив з Чилі та Китаю зумів модифікувати роботу генів таким чином, що в результаті вийшов зародок курчати з подовженими малими гомілковими і укороченими великими гомілковими кістками, - тобто задніми ногами, за будовою відповідними ногам динозавра.

Так що робота над «куріцезавром» триває - і цілком можливо, що в недалекому майбутньому старання вчених все ж увінчаються успіхом. Незважаючи на те, що багато фахівців негативно ставляться до подібних експериментів з етичних причин, роботи генетиків і біологів зможуть послужити і людям - наприклад, вивчення еволюції хвоста може бути корисним для розробки нових методів лікування травм хребта. До речі, такі ж суперечки киплять і навколо ідей про «воскресіння» мамонтів. Генетичні дані цих тварин досить добре вивчені, проте клонування, по-перше, неможливо, тому що цілих молекул ДНК досі отримано не було, а по-друге, фахівці сумніваються в його доцільності. У 2015 році Вінсент Лінч (Чиказький університет), який в складі групи колег здійснив глибоке секвенування геномів двох шерстистих мамонтів, заявив: його робота в першу чергу спрямована на вивчення молекулярної еволюції древніх тварин, а не їх відтворення, хоча теоретично це може стати реальністю.

Втім, група Лінча не обмежений теоретичним вивченням генома вимерлих тварин. Вчені змінили один з генів піддослідних мишей так, щоб він відповідав гену мамонтів. Цей ген (TRPV3) відповідає за відчуття організмом температури повітря і розвиток шкірного і вовняного покривів. В результаті вчені отримали мишей, які прагнуть проводити більше часу не в теплих, а прохолодних місцях, а шерсть гризунів стала довшою і хвилястою.