РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как создать единорога: возможности генной инженерии

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?
Тэги:
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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Сибирский эласмотерий. Реконструкция Буриана из коллекции Палеонтологического музея
Сибирский эласмотерий. Реконструкция Буриана из коллекции Палеонтологического музея Палеонтологический музей им. Ю.А. Орлова
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Но как быть с главным – с рогом?

Доминантно белые лошади
Доминантно белые лошади University of California, Davis
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ


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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

Череп черного носорога лишен кератинового рога
Череп черного носорога лишен кератинового рога Vernon Swanepoel, Flickr
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ


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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Комолый бык, гомозиготный по Polled Celtic, дал потомство из шести безрогих с рождения телят
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.

Загрузка статьи...