Волк проснулся в мыши

Учёным удалось оживить гены вымершего сумчатого волка

Сценарий «Парка юрского периода» стал ближе к осуществлению — учёным удалось клонировать вымершее животное, сумчатого волка. Правда, не целиком, а лишь некоторые его гены, которые ожили в лабораторных мышах.

Вымершие виды составляют больше 99% от общего разнообразия животного мира. Эта доля продолжает возрастать, а в отряде млекопитающих — особо быстрыми темпами, подвергая мировую фауну риску в скором времени стать менее яркой и пушистой.

Ученые, преисполненные чувством ответственности за все остальное человечество, активно пытаются сохранить генетическое разнообразие. Благо, современные методы позволяют как выделять, так и анализировать ДНК из образцов даже тысячелетней давности; яркий пример тому – серия работ по анализу ДНК неандертальца.

Эндрю Паск и его коллеги из Университетов Техаса и Мельбурна пошли дальше,

в буквальном смысле «разбудив волка» в маленькой лабораторной мышке.

Впрочем, эта англоязычная метафора звучит сильнее — там разговор о тигре: вымершее существо, гены которого учёные смогли заставить работать в организме мыши, по-русски принято называть сумчатым волком, а по-английски — тасманийским тигром.

Несмотря на постоянное совершенствование методов, образцы нуклеиновых кислот от мамонтов и динозавров, даже заключенные в янтарь, содержат слишком много разрывов. А даже одной перестановки нуклеотида – «буквы» в последовательности ДНК достаточно для того, чтобы полностью изменить функцию.

Сумчатый волк, или тилацин

(Thylacinus cynосерhalus) – вымершее сумчатое млекопитающее, единственный представитель семейства тилациновых. Также был известен как «тасманский волк», и, за счт характерных полос на теле, «тасманийский тигр» и «сумчатый тигр». Впервые его описание было опубликовано в трудах лондонского Линнеевского общества в 1808 года натуралистом-любителем Xаррисом. Научное название вида в переводе означает «сумчатая собака с волчьей головой».

В конце плейстоцена и начале голоцена тилацин водился в материковой Австралии, а также на острове Новая Гвинея. Однако не менее 3 000 лет назад он был вытеснен отсюда собаками динго, завезнными переселенцами-аборигенами. В историческое время тилацин известен только на острове Тасмания, где не водились динго. В XVIII и начале XIX веков сумчатый волк был широко распространн и многочисленнен на Тасмании, пока в 30-х годах XIX века не началось массовое истребление этого зверя, которого посчитали врагом разводимых фермерами овец, по большей части ошибочно. Он также разорял птичники и поедал дичь, попавшуюся в капканы. О невероятной свирепости и кровожадности тилацинов ходили легенды, которые мало соответствовали действительности.

Как следствие бесконтрольного отстрела и отлова, к 1863 году тилацины сохранились только в труднодоступных горных и лесных районах Тасмании. Катастрофическое падение его численности произошло в начале XX века, когда в Тасмании разразилась эпизоотия какой-то болезни, вероятно, собачьей чумы, занеснной привозными собаками.

Тилацины оказались ей подвержены, и к 1914 году году их остались считанные единицы. Однако даже в 1928 году, когда был принят закон об охране фауны Тасмании, тилацин оказался не внесн в число охраняемых видов. Последний дикий тилацин был убит 13 мая 1930 года, а в 1936 году в частном зоопарке в Хобарте умер от старости последний тилацин, содержавшийся в неволе. Запрет на их добычу был введен только в 1938 году, а в 1966 году на юго-западе острова, в гористом районе у озера Сент-Клэр, был организован заказник площадью в 647 000 га, треть которого позднее преобразовали в национальный парк.

В течение последующих лет были зарегистрированы случаи встреч с сумчатым волком, однако ни один из них не получил достоверного подтверждения. Случаи поимки сумчатого волка неизвестны, а предпринимавшиеся попытки его отыскать не увенчались успехом. В марте 2005 г. австралийский журнал The Bulletin предложил $1,25 миллиона награды тому, кто поймает живого тилацина, но пока безуспешно.

Поэтому Паск воспользовался образцами всего лишь столетней давности – эмбрионами и детенышами сумчатого волка (Thylacinus cynocephalus), известного также как тасманийский тигр, тасманийский волк, сумчатый тигр и тилацин.

Секрет успеха – как ни странно, спирт. Образцы тилацина хранились в музеях, залитыми спиртом, а спирт «вытягивает» воду из биологических тканей, делая невозможным реакции разрушения крупных молекул – белков и нуклеиновых кислот.

Сумчатому волку, или тасманийскому тигру, который больше напоминал собаку, повезло значительно меньше, чем другим его сумчатым родственникам. Символом страны, в отличие от кенгуру, он не стал (хотя следует отметить, что его изображение активно используется на этикетках лучших сортов австралийского пива, которое сплошь родом с австралийского острова Тасмания).

Да и тасманийским он называется не случайно – завезённые в Австралию не то несколько веков, не то несколько тысячелетий назад собаки динго полностью вытеснили животное с континента. А последнюю остававшуюся дикую тасманийскую популяцию уничтожили к началу XX века фермеры, пекущиеся о своих овцах. Последний тилацин умер в зоопарке столицы Тасмании города Хобарт в 1936 году.

Внешний вид тилацина

Тилацин был самым крупным из хищных сумчатых. Сходство его облика и повадок с волчьими – пример конвергентной эволюции, а от ближайших родственников, хищных сумчатых, он резко отличался и размерами, и формой тела.

В длину тилацин достигал 100–130 см, вместе с хвостом 150–180 см; высота в плечах – 60 см, вес – 20-25 кг. Внешне тилацин напоминал собаку – туловище у него было удлиннное, конечности пальцеходящими. Череп сумчатого волка также напоминал собачий и по размерам мог превышать череп взрослого динго. Однако толстый у основания и тонкий на конце хвост и согнутые задние лапы напоминали о сумчатом происхождении этого хищника. Волосяной покров у тилацина короткий, густой и грубый, с серо-жлто-бурой спиной, покрытой 13-19 тмно-бурыми поперечными полосами, идущими от плеч до основания хвоста, и с более светлым брюхом. Морда – серая, с размытыми белыми отметинами вокруг глаз. Уши – короткие, закруглнные, стоячие. Удлиненная пасть могла открываться очень широко, на 120 градусов: когда животное зевало, его челюсти образовывали почти прямую линию. Изогнутые задние лапы делали возможной специфическую скачущую походку и даже прыжки на пятках, похожие на прыжки кенгуру. Сумка тилацина, подобно сумке тасманского дьявола, была образована складкой кожи, открывавшейся назад и прикрывающей две пары сосков.

Изначально обитатель негустых лесов и травянистых равнин, тилацин был вытеснен людьми в дождевые леса и в горы, где обычным убежищем ему служили норы под корнями деревьев, дупла упавших деревьев и скалистые пещеры. Вел ночной образ жизни, однако иногда его замечали гревшимся на солнце. Образ жизни был одиночный, иногда для охоты собирались пары или небольшие семейные группы.

Питался тилацин средними и крупными наземными позвоночными – валлаби, мелкими сумчатыми, ехиднами, птицами и ящерицами. После завоза на Тасманию овец и домашних птиц они тоже стали добычей сумчатого волка. Часто поедал животных, попавших в капканы; поэтому его самого успешно ловили капканами. По разным версиям, тилацин или подстерегал добычу в засаде, или неторопливо преследовал добычу, доводя е до изнеможения. К недоеденной добыче тилацин никогда не возвращался, чем пользовались более мелкие хищники, вроде сумчатых куниц. Голос сумчатого волка на охоте напоминал кашляющий лай, глухой, гортанный и пронзительный.

На человека тилацины никогда не нападали и обычно избегали встречи с ним. Взрослые сумчатые волки приручались плохо; но молодые неплохо жили в неволе, если им давали, кроме мяса, и живую добычу.

Через шесть десятилетий, в 1999 году, воодушевленные успехами биотехнологий, ученые из Национального австралийского музея в Сиднее объявили о начале проекта по клонированию сумчатого волка. Однако большое количество повреждений, обнаруженных в выделенной из тех же заспиртованных эмбрионов ДНК, заставило в 2004 году остановить проект.

Мельбурнские коллеги решили действовать не столь масштабно, что, отчасти, и предопределило их успех.

Из 3 проспиртованных детенышей и высушенного образца кожи они выделили последовательность ДНК, Col2a1, ответственную за активацию гена, кодирующего коллаген 2 типа – структурный белок хряща и кости. Кстати, код, записанный в этой последовательности, оказался гораздо больше похож на человеческий, чем на мышиный или крысиный.

Возможно, именно такие «активирующие последовательности» и сыграли ключевую роль в эволюции, ведь основные различия в геномах кардинально отличающихся организмов, например, человека и дрозофилы, наблюдаются именно в таких «регуляторах».

Затем ученые удалили гомологичный (то есть схожий по функции) участок ДНК у мышей и заменили его «четырехкратно размноженным» Col2a1 вековой давности.

Сумчатый дьявол официально стал вымирающим

Сумчатый, или тасманийский, дьявол (Sarcophilus laniarius) – млекопитающее семейства хищных сумчатых; единственный вид рода Sarcophilus. Его чрная окраска, огромная пасть с острыми зубами, зловещие ночные крики и свирепый нрав дали первым европейским поселенцам основание прозвать этого коренастого хищника «дьяволом». Филогенетический анализ показал близкое родство тасманского дьявола с кволлами и более далкое – с вымершим сумчатым волком тилацином (Thylacine).

Благодаря агрессивному нраву и ночному образу жизни, у взрослого сумчатого дьявола мало природных врагов. Раньше на них охотились сумчатые волки и динго. Молодые сумчатые дьяволы иногда становятся жертвами хищных птиц и тигровых сумчатых куниц (Dasyurus maculatus). Новым врагом и пищевым конкурентом тасманского дьявола стала обыкновенная лиса, незаконно завезнная в Тасманию в 2001 году.

В список находящихся под угрозой видов он будет официально включен в середине недели, и вс по причине смертельной болезни devil facial tumour disease (болезнь лицевых новообразований дьявола), или DFTD, зарегистрированной впервые в 1999 году. За прошедший период от него по разным оценкам погибло около 60 % популяции сумчатых дьяволов.

DFTD начинается с небольших опухолей вокруг пасти, которые перерождаются в злокачественные и постепенно распространяются с головы животного на вс тело. Разросшиеся опухоли блокируют зрение животного, слух и рот, лишая его возможности добывать пищу и приводя к голодной смерти. Смертность при этом заболевании 100 % (в течение 12–18 месяцев). По одной из гипотез DFTD вызывается вирусом; предположительно, болезнь передатся через укусы, когда животные дерутся за территорию и самок. Судя по историческим данным болезнь эндемична для сумчатых дьяволов, и е эпизоотии повторяются с интервалом в 77–146 лет. Ведущиеся противоэпидемические мероприятия включают отлов и изоляцию заражнных особей, а также создание изолированных «страховых» популяций на случай вымирания сумчатых дьяволов в природе.

Вывоз сумчатого дьявола на экспорт запрещн; последний тасманийский дьявол за пределами Австралии умер в Калифорнии в 2004 году.

Чуда не произошло – ни один из развивающихся эмбрионов не превратился в тигра. Зато у всех была зарегистрирована активация трансплантированного участка ДНК, завершившаяся нормальным развитием хрящей и костей. Это, во-первых, подтвердило функциональную гомологию участков, а во-вторых – совершенство используемых методов. Хотя ни в первом, ни во втором сомневаться не приходилось.

Как отметил Парк в своей работе, опубликованной в PLoS ONE, зато это поможет в восстановлении эволюционной роли регуляторных элементов генома.

И если реализации сценария «Парка юрского периода» ожидать в ближайшее время не приходится, работа с «активирующими последовательностями» генома может стать достойной альтернативой полноценному клонированию. Правда, лишь в том случае, если геном современного животного (как в данном случае мыши) в достаточной степени похож на геном животного исчезнувшего.