Welcome to My Paleo-World

В сопровождающем статью комментарии генетик Михаэль Хофрайтер из Института эволюционной антропологии имени Макса Планка в Лейпциге оценил работу американских генетиков, сравнив её с продолжающимися работами расшифровке полного генома неандертальского человека. По его мнению, даже такой «черновой» геном, может дать толчок массе более специальных исследований.

Генри Николс же, авторитетный научный публицист из английского Гринвича, вплотную прошелся по теме клонирования ископаемого животного, собрав комментарии большого количества разных специалистов, опыт которых потребуется на последовательных стадиях клонирования животного. Свою публикацию писатель приурочил к двухсотлетию со дня рождения Чарльза Дарвина, которую журнал Nature отмечает специальным циклом публикаций.

Для того, чтобы хоть сколько-нибудь серьезно говорить о клонировании мамонта, нужно обладать очень достоверно установленным его геномом. Например, чтобы достоверно иметь не более одной ошибки на 10 000 пар азотистых оснований, современным методам нужно секвенировать ДНК с 12-кратным запасом. Пригодной же для клонирования считается последовательность, прочитанная 30–40 раз. Сейчас этот коэффициент для генома мамонта находится на уровне 0,7–0,9.

Как нетрудно догадаться, до клонирования такой последовательности очень и очень далеко.

Впрочем, от завершения этой работы ученых, по сути, отделяют только время и деньги. Потому априори можно предположить, что рано или поздно полный и достоверный геном шерстистого мамонта будет получен. Однако на этом этапе проблемы у ученых, вознамерившихся воскресить косматого гиганта, только начинаются. Устраивайтесь поудобнее.

Генетические данные для клонирования должны быть представлены не просто в форме длинной цепочки ДНК – их надо разбить на определенной длины кусочки, которые затем свернуть в хромосомы.

Проблема в том, что никто не знает, сколько хромосом было у шерстистого мамонта. И, возможно, мы этого никогда не узнаем.

Однако надежда есть – можно принять, что хромосом у мамонта было столько же, сколько их осталось у африканского предка – слона, публикация семикратно секвенированной ДНК которого запланирована массачусетскими учеными на следующий год. Однако для того, чтобы провести параллели и аналогии между двумя геномами, разделенными семью с половинами миллионами лет эволюции, и сопоставить 56 слоновьих хромосом с отрезками кода ДНК мамонта, ученым придется проделать титанический труд по определению и учету всех единичных мутаций, удвоений и удалений генов, а также их перестановке.

Более того, в ходе этой адской работы неизбежно возникнет проблема Y-хромосомы, которая у всех млекопитающих характеризуется высокой повторяемостью одних и тех же участков. Разобраться, где у нее начало и конец, а где середина, очень сложно.

Благо, мир состоит не только из мужчин – а потому эту проблему можно просто обойти. Ученые, секвенирующие геном африканского слона так и поступили, изучив женский набор хромосом вместо мужского. Х-хромосома тоже не подарок, однако её секвенирование все же несколько проще. Поэтому первые клонированные мамонты, скорее всего, будут сплошь девочками.

Так было и в фильме «Парк Юрского периода», однако там люди просто побоялись несанкционированного размножения тварей и сделали их всех однополыми. Если кто помнит фильм – не помогло.

Кроме того, каждая хромосома имеет несколько небольших, но очень важных для работы хромосомы участков, так же характеризуемых высокой повторяемостью компонентов, называемых центромерами. Эти участки помогают внутриклеточному молекулярному механизму манипулировать хромосомами в таких процессах, как деление клеток. Изучить центромерную последовательность, определить, где она начинается и где заканчивается, сегодня невозможно по тем же самым причинам, почему крепким орешком является и Y-хромосома. Такой же неприятной особенностью обладают и концевые участки хромосом – теломеры.

Однако и эта проблема может оказаться разрешимой. По крайней мере, в этом уверен Билл Эрншоу, генетик из университета Эдинбурга, показавший совсем недавно работоспособность искусственно синтезированной центромеры на примере человеческой хромосомы.

Но даже после того, как какими-то невероятными усилиями ученые решат все проблемы с хромосомами, они столкнутся с очень неприятным фактом – набор хромосом нового мамонта будет иметь только одну версию генов, в то время как все млекопитающие, да и не только они, имеют диплоидный набор хромосом, достающихся от обоих родителей. В таких условиях любая ошибка в изначально секвенированной ДНК будет иметь серьезное значение, так как компенсировать её правильной версией гена, доставшейся от другого мамонта, будет просто невозможно.

Однако прежде чем рассуждать о жизнеспособности полученного таким образом мамонта необходимо синтезировать искусственную ДНК с 4,7 миллиардами нуклеотидных пар.

На сегодняшний день самая длинная полностью синтетическая ДНК имеет около шестисот тысяч нуклеотидных пар и принадлежит бактерии Mycoplasma genitalium. Если учесть, что новый мамонт будет иметь столько же хромосом, сколько и слон, то нетрудно подсчитать, что задача разбивается на 56 кусков длиной по 160 миллионов нуклеотидных пар в среднем. Каждый такой кусок необходимо разбить на подзадачи, длиной до 8 тысяч нуклеотидов – с более длинными кусками ДНК работать современные методики не позволяют.

Насинтезировать много коротких отрезков ДНК – задача сегодня почти рутинная, её можно выполнить довольно быстро и за разумные деньги, распределив нагрузку между несколькими коммерческими фирмами. Гораздо сложнее затем собрать хромосомы из отдельных отрезков. В процессе такой сборки удлиняющиеся цепочки становятся очень нестабильными.

Группа генетиков из Института Вентера, синтезировавшая геном M. genitalium, собирала большие куски хромосом внутри бактерий E.coli, которые затем интегрировала в «искусственные бактериальные хромосомы», полученные на основе дрожжевых хромосом. Эти хромосомы, помещенные в живую культуру дрожжей, в итоге рекомбинации дали хромосомные отрезки, содержащие в себе целый бактериальный геном.

Вряд ли такой подход можно напрямую масштабировать и применить к гигантскому коду ДНК млекопитающего. По крайней мере, собеседники Николса высказывают скепсис по этому поводу. Но если представить, что ученым все же удастся синтезировать хромосомы будущего мамонта, едва ли в этом случае стоит рассчитывать на успех. Затем хромосомы нужно поместить в клеточное ядро.

Ученые сходятся во мнении, что лучше всего по старинке брать это ядро из экстракта лягушачьей икры. Этот метод был открыт еще в 80-х годах прошлого столетия.

Потом будет необходимо насобирать яйцеклеток слоних, что будет той ещё задачей, учитывая особенности длительного слоновьего цикла овуляции. Затем в яйцеклетках нужно подменить ядра, рискуя потерять многомиллионный труд из-за несовместимости органелл – например, митохондрий, несомненно, отличных у слонов и мамонтов.

Но это все уже совсем грубое теоретизирование, касающееся, в том числе и соотношения размеров матки мамонтих и слоних, продолжительности жизни клонированного мамонта, и необходимости тут же клонировать еще одного, желательно мальчика, пока юная мамонтиха не умерла с тоски от одиночества, и так далее.

Сегодня мы лишь знаем, как выглядит примерно 0,7 ядерной ДНК мамонта. Подождем, когда появится целая последовательность, и посмотрим, до чего к тому времени дойдет техника клонирования.

Оригинал: http://www.gazeta.ru/science/2008/11/20_a_2889388.shtml
Новость добавлена Диноведом. надеюсь, он не сильно обидится, что я переместила новость на форум, просто хочется, чтобы все новости были тут, в одном разделе.