Можно ли получить ДНК динозавра, вырастить из цыпленка археоптерикса и приспособить мышей к ледниковому периоду? Ответы — в новом выпуске рубрики «Шнобелевская премия — это серьезно».

Многие из нас в детстве — и не только — зачитывались книгами про динозавров, мамонтов и прочих доисторических животных, а возможно, и мечтали о том, что достижения науки позволят вернуть их к жизни. Это показано, например, в фильме «Парк юрского периода» — по сюжету исследователи обнаружили в древнем куске янтаря москита, внутри которого сохранилась жидкая кровь динозавра. Из этой крови ученые извлекли ДНК, дополнили генетический код кусками кода современных лягушек, а потом вывели живых динозавров и поселили их на изолированный остров. Звучит очень привлекательно и правдоподобно — и не только с точки зрения обывателей: в 2011 году специалисты NASA включили «Парк юрского периода» в перечень самых достоверных научно-фантастических фильмов.

Но что же думают на этот счет палеонтологи? Конечно, ученые занимаются останками динозавров не одно столетие, и знают о них довольно много. Встречаются среди таких работ и довольно забавные — как, например, исследование лауреатов Шнобелевской премии 2015 года в номинации «Биология». Группа ученых из Чили и США выращивала цыплят до примерно 12-недельного возраста (то есть до половой зрелости), прикрепив к ним сделанные из дерева и полимерной глины хвосты конической формы, максимально приближенной к форме хвостов динозавров. Длина «протезов» приблизительно равнялась длине тела цыпленка, и на протяжении эксперимента размер хвостов увеличился от 9 до 28 сантиметров. Центр тяжести птиц смещался, и их походка изменилась — движения цыплят стали имитировать тероподов, то есть двуногих динозавров.

Конечно, исследователи развлекались не просто так. Птицы — не просто ближайшие ныне живущие родственники динозавров. С недавних пор ученые стали относить птиц не к потомкам ящеров, а непосредственно к ним: сейчас пернатых относят к тероподам — подотряду двуногих динозавров, как правило, хищных (наверно, самый известный представитель тероподов — тираннозавр, но иногда встречались всеядные и травоядные тероподы). Они перемещались на задних лапах, на передних же находились длинные когтистые пальцы, которыми животные собирали корм и помогали себе ловить добычу. Походка рептилий отличалась от птичьей: в неподвижном вертикальном положении их бедренные кости занимали более вертикальную позицию, а ноги двигались «от бедра» — современные же птицы активно сгибают коленные суставы. Лауреаты Шнобелевской премии заключили: результаты их работы доказывают, что умелые манипуляции с цыплятами в период их активного роста могут существенно расширить знания ученых о том, как двигались двуногие динозавры.

Это забавное исследование — лишь вершина айсберга работы палеонтологов, которые пытаются проникнуть в тайны жизни динозавров при помощи цыплят. Вернемся к «Парку юрского периода» — научным консультантом этого фильма был ученый Джек Хорнер, посвятивший несколько десятилетий своей карьеры исследованиям динозавров, автор более сотни научных публикаций и нескольких научно-популярных книг. Ученый известен в том числе описанием майязавров — рода травоядных динозавров. Вместе с костями первого майязавра было найдено гнездо с останками его яиц, эмбрионами и детенышами, а затем, в той же местности, — и множество других гнезд. Эти находки стали первыми в своем роде и помогли ученым понять много нового о социальном устройстве сообществ динозавров. Стало ясно, что рептилии — по крайней мере, некоторые из них — строили гнезда, жили колониями, заботились о потомстве и передвигались внушительными стадами. Все это было показано и в «Парке юрского периода» — благодаря консультациям палеонтолога.

Но исследователь не хотел ограничиваться раскопками. «У меня было две мечты: я хотел стать палеонтологом и иметь домашнего динозавра. К этому я стремился всю свою жизнь», — говорит Хорнер. В 1993 году на экраны вышел «Парк юрского периода». В этом же году Хорнер и его коллеги работали над получением ДНК динозавра — им удалось выиграть на этот проект грант от Национального научного фонда США. Ученые обнаружили бедренную кость тираннозавра возрастом около 65 млн лет, внутри которой было нечто похожее на кровеносные сосуды с красными кровяными тельцами внутри. Они не содержат ДНК, однако в них нашлись гемы — соединения порфиринов с железом, которые входят, например, в состав гемоглобина. В 2003 году в геологической формации Хелл-Крик (штат Монтана, США) группа палеонтолога нашла еще одного тираннозавра, которого ученые назвали B-rex. Мэри Швайцер, коллега Хорнера, выяснила, что B-rex была самкой: в костномозговой полости находился особый тип ткани, который образуется у птиц перед откладкой яиц. В 2007 году из той же кости Швайцер впервые в мире удалось получить белки динозавра — но все еще не ДНК. После длительных опытов, организации полноценной полевой лаборатории и исследований множества образцов Хорнер пришел к выводу, что получить ДНК динозавра в принципе невозможно — она попросту не способна сохраняться в течение десятков миллионов лет.

Поэтому ученые решили взять в качестве базы птиц и как бы «повернуть эволюцию вспять» — воспользоваться механизмом активации атавизмов. Атавизм — это появление у живого организма признака, который был свойственен его отдаленным предкам. У человека такими приветами из прошлого могут быть, например, сплошной волосяной покров на теле, дополнительная пара молочных желез или хвостовидный придаток. А для цыплят атавизмами будут зубы, длинный хвост или трехпалые лапы вместо крыльев.

Одним из первых достижений ученых на пути превращения курицы в динозавра стали зубастые цыплята. Их в 2006 году получили Мэттью Хэррис (Институт эволюционной биологии Макса Планка, Германия) и Джон Фэллон (Висконсинский университет в Мадисоне, США) — они нашли способ активировать ген, отвечавший за развитие зубов у динозавров. Конечно, в лаборатории ученых не появились клыкастые курицы. Зубы были небольшие, однако вполне определенной формы — конической саблевидной, напоминающей зубы современных крокодилов или аллигаторов.

В 2011 году Хорнер рассказывал о совместной работе с ученым Гансом Ларссоном из Университета Макгилла (Канада) — они пытались понять, какие гены отвечают за формирование птичьего крыла. Когда цыпленок находится в стадии эмбриона, кости его верхних конечностей выглядят точно так же, как передние лапы археоптерикса — животного, обитавшего в юрском периоде и занимавшего промежуточное положение между рептилией и птицей, — на снимках четко выделяются три раздельных пальца. Когда цыпленок взрослеет, пальцы срастаются и превращаются в цельное крыло, — значит, срастание надо предотвратить. То же самое и с хвостом: у эмбрионов он довольно длинный, но позже его развитие замедляется по сравнению с ростом тела.

Работу по поиску и «выключению» двух генов, отвечающих за срастание пальцев и «отмирание» хвоста, Джек Хорнер назвал проектом «Создать динозавра» (Build a Dinosaur Project). Большую часть исследований профинансировал создатель «Звездных войн» — режиссер Джордж Лукас. В 2014 году Хорнер с коллегами опубликовал работу, посвященную эволюции хвоста динозавров, и тогда же предположил, что на получение живого динозавра (или «курицезавра», как прозвали творения палеонтолога) уйдет около 10 лет — то есть это случится примерно к 2024 году. Тем не менее пока — в 2020 году — о дальнейших успехах группы Хорнера и его проекта новостей нет.

Зато есть другие первопроходцы в этой области. В 2015 году группа американских исследователей сообщила, что им удалось найти две цепочки генов, отвечающих за формирование птичьего клюва, и вывести зародышей цыплят без этого важного органа — зато с полноценной динозавроподобной челюстью, наподобие той, что была у археоптериксов или анхиорнисов. Изменения затронули и кости черепа. Авторы работы отказались от дальнейших исследований в этом направлении, так как не ожидали такого результата — они заявили, что не хотят становиться частью проектов по «воскрешению» динозавров, весьма неоднозначных с этической точки зрениях. А в 2016 году коллектив из Чили и Китая сумел модифицировать работу генов таким образом, что в итоге получился зародыш цыпленка с удлиненными малыми берцовыми и укороченными большими берцовыми костями, — то есть задними ногами, по строению соответствующими ногам динозавра.

Так что работа над «курицезавром» продолжается — и весьма вероятно, что в недалеком будущем старания ученых все же увенчаются успехом. Несмотря на то что многие специалисты негативно относятся к подобным экспериментам по этическим причинам, работы генетиков и биологов смогут послужить и людям — например, изучение эволюции хвоста может быть полезным для разработки новых методов лечения травм позвоночника. Кстати, такие же споры кипят и вокруг идей о «воскрешении» мамонтов. Генетические данные этих животных довольно хорошо изучены, однако клонирование, во-первых, невозможно, потому что целых молекул ДНК до сих пор получено не было, а во-вторых, специалисты сомневаются в его целесообразности. В 2015 году Винсент Линч (Чикагский университет), который в составе группы коллег осуществил глубокое секвенирование геномов двух шерстистых мамонтов, заявил: его работа в первую очередь направлена на изучение молекулярной эволюции древних животных, а не их воссоздание, хотя теоретически это может стать реальностью.

«Полагаю, что со временем мы получим техническую возможность это сделать. Однако вопрос здесь заключается в том, стоит ли осуществлять подобный проект. Я лично считаю, что нет. Мамонты вымерли, и среды, в которой они жили, тоже больше нет. Существует множество животных, стоящих на грани вымирания, и мы должны спасать именно их», — Винсент Линч, доцент Чикагского университета

Впрочем, группа Линча не ограничилась теоретическим изучением генома вымерших животных. Ученые изменили один из генов подопытных мышей так, чтобы он соответствовал гену мамонтов. Этот ген (TRPV3) отвечает за ощущение организмом температуры воздуха и развитие кожного и шерстяного покровов. В результате ученые получили мышей, стремящихся проводить больше времени не в теплых, а прохладных местах, а шерсть грызунов стала более длинной и волнистой.