Ввиду генетического истощения, последний представитель вида умер одинокой смертью, томясь среди тундры на продуваемом всеми ветрами острове, не в состоянии привлечь партнера запахом своей мочи.
Материковые мамонты — когда-то распространенные в Северной Америке и Сибири — вымерли как вид в результате потепления климата и активной человеческой охоты примерно 10 тысяч лет назад. Более рассредоточенные мелкие популяции, жившие на островах, где не обитали хищники, просуществовали еще шесть тысяч лет. Однако, как показывает новое исследование, последних обитавших на Земле мамонтов ждала довольно странная эволюционная развязка — она может послужить в качестве руководства тем специалистам по охране природы, которые направляют свои силы на спасение сокращающихся видов, и тем, кто хочет вернуть самих мамонтов.
В новой работе, опубликованной в минувший четверг в PLoS Genetics, сравниваются геномы двух раскопанных шерстистых мамонтов: одного с материковой части Сибири, жившего 45 тысяч лет назад, и другого возрастом всего 4300 лет с пустынного острова Врангеля, представляющего собой глыбу размером с Делавэр к северу от Сибири — последнего известного нам убежища мамонтов. Авторы сообщают, что последние из мамонтов перед своим исчезновением подверглись «генетической деградации», то есть их геномы были истощены вредными мутациями, которые отнюдь не шли им на пользу ни в социальном, ни в сексуальном плане.
Две мутации такого рода придали их знаменитой косматой шерсти причудливую атласную полупрозрачность; другие мутации ослабили обоняние и вызвали раздражение желудка; а еще ряд генетических отклонений препятствовал производству в моче белков, которые, как ученым уже известно — благодаря исследованиям индийских слонов, ближайших живущих на планете родственников мамонтов — в семействе слоновых способны налаживать или срывать ухаживание потенциальных партнеров (а также заявить об их социальной принадлежности).
Новые данные подтверждают математические модели, в теории предполагающие, что по мере уменьшения в размерах какой бы то ни было популяции животных, она может быть подвержена геномной деградации; естественный отбор теряет свою эффективность, и вредные мутации, которые он обычно отсеивает, в итоге остаются просто потому, что генетических вариантов, из которых можно выбирать, уже не так много. «Это исследование чрезвычайно интересно, поскольку позволяет нам взглянуть на снимок „до" и „после" изменения численности популяции в пределах одного вида, — говорит соавтор исследования, профессор биоинформатики и геномики Университета Северной Каролины (Шарлотт) Ребекка Роджерс (Rebekah Rogers). — У мамонтов с острова Врангеля мы наблюдаем значительный избыток так называемых пагубных мутаций. Застать популяцию в процессе вымирания сложно, но данное исследование наконец-то сделало это возможным благодаря достижениям в области секвенирования ДНК».
Роджерс признает, что она и ее соавтор Монтгомери Слаткин (Montgomery Slatkin) — знаменитый биолог из Калифорнийского университета (Беркли), долгое время изучающий геномику размеров популяции — не уверены в том, действительно ли вредные мутации стали непосредственной причиной вымирания мамонтов. Тем не менее, она считает, что последние не способствовали адаптации с каждым разом все более изолированной мегафауны к изменяющейся среде.
Новые данные могут иметь отрезвляющие последствия для организаторов природоохранных мероприятий. Спасение небольшого изолированного сообщества одного из исчезающих видов может способствовать распространению неблагоприятных генов, которые являются результатом инбридинга и геномного упадка: вид будет численно пополняться, но уже пораженный болезнью. Биолог из шведского Музея естественной истории Лав Дален (Love Dalén), который непосредственно не участвовал в исследовании Роджерс и Слаткин, добавляет: «Тот факт, что вероятность геномной делеции возрастает в сокращающихся популяциях, в целом упускался из виду биологами из области охраны природы. Если такая картина наблюдается у другого вида, то эта закономерность представляет собой дополнительную опасность для генетического здоровья видов, находящихся под угрозой исчезновения».
Роджерс объясняет, что, чем дольше популяция остается малочисленной, тем больше потенциально вредных мутаций она рискует приобрести — и даже если вид восстановлен до достаточных размеров, его коллективный геном по-прежнему будет нести в себе следы мутационного упадка. Хотя, добавляет она, на основе математического моделирования выдвигаются предположения, что мамонты с острова Врангеля накапливали свои вредные мутации на протяжении многих сотен поколений. Учитывая, что большое число видов попало в список вымирающих сравнительно недавно, возможно, еще есть надежда, что некоторые из них могут быть спасены без вреда для их геномов.
Роджерс поспешила признать, что результатами своего исследования во многом обязана Далену, который первый провел секвенирование используемых в новом исследовании мамонтов и в 2015 году обнародовал их геномные последовательности. Дален также предоставил свои данные участникам других биологических изысканий — грандиозного и этически неоднозначного проекта, чье имя говорит само за себя: возрождение шерстистых мамонтов.
Часто упоминаемые в новостях, эти совместные усилия команды во главе с генетиком из Гарварда Джорджем Черчем (George Church) направлены на то, чтобы с помощью генноинженерных методов вернуть мамонта — точнее, произвести на свет больше похожего на мамонта слона — и заселить отдаленные районы Земли; другими словами, чтобы обратить вымирание вспять. Пока исследовательская группа успешно пользуется технологией генного редактирования CRISPR-Cas, чтобы сращивать гены мамонта с живыми клетками слона, и Черч рассчитывает осуществить попытки клонирования уже в 2018 году (где-то эксперимента уже ждет суррогатная мать-слониха или, возможно, искусственно созданная матка).
Даже если оставить в стороне вопрос о том, должны ли люди возвращать к жизни мамонта, новые данные представляют собой новую проблему, которая может остановить нас на пути возрождения больного животного. «В том, что касается возвращения вымерших мамонтов, меня больше всего волнуют этические последствия, — беспокоится Роджерс. — Слоны чрезвычайно умные и социальные животные. Они способны страдать так же, как и мы. Если в их ДНК попадет пагубная мутация, последствия для качества жизни слонов могут быть очень серьезными». Поэтому, с большим уважением и восхищением относясь к Черчу и его работе, она уверена, что эта группа ученых позаботится о том, чтобы избежать какого-либо вреда для ДНК.
Дален согласен, что во всех дальнейших шагах по возрождению вымерших видов следует принимать во внимание новые данные, поскольку внедрение генов животного на «грани исчезновения» может привести к серьезным проблемам со здоровьем. «Я не знаю, планирует ли [группа Черча] использовать геном мамонтов с острова Врангеля, — шутит он. — Но если так, то их могут ждать сюрпризы вроде гладкой шерсти и раздражения желудка».
