Компания Colossal Biosciences объявила, что успешно вывела 26 цыплят из синтетических яичных скорлуп, включая цыпленка. Ученые, стоящие за созданием искусственного яйца, говорят, что это критически важный шаг к возрождению таких вымерших видов, как гигантский моа и додо.
Скромная яичная скорлупа является шедевром природного дизайна. В течение многих лет ученые, изучающие эволюцию и биологию развития, пытались различными способами воспроизвести яичную скорлупу или вообще высидеть птиц без нее, но каждая схема имела существенные ограничения. Теперь частная компания Colossal Biosciences заявляет, что овладела созданием синтетической оболочки, которая, по ее словам, является ключевым шагом к цели возродить вымершие виды, такие как новозеландский гигантский моа и додо с Маврикия.
19 мая техасская компания, занимающаяся «анти-вымиранием», объявила о рождении 26 здоровых цыплят с помощью того, что она называет системой «искусственного яйца Colossal».
«Мы не просто пытаемся воссоздать яйцо… Мы на самом деле пытаемся переосмыслить его для наших целей», — говорит генеральный директор и соучредитель Colossal Бен Ламм.
Colossal заявляет, что эту технологию можно масштабировать, чтобы в конце концов высиживать вымершие виды в больших яйцах. Это не первый раз, когда Colossal, которая привлекла более 600 миллионов долларов финансирования и оценивается более чем в $10 млрд, попадает в заголовки. В прошлом году компания объявила о рождении трех белых волчат, генетически модифицированных так, чтобы напоминать вымерших ужасных волков.
«Отчет опубликован без рецензируемой научной статьи или открытых данных, которые другие ученые могли бы проверить. Если все, что говорит компания, является точным, тогда то, что они сделали, — впечатляющее достижение в переосмыслении защитной мембраны яйца, что является действительно крутым биотехнологическим прорывом», — говорит Винсент Линч, эволюционный биолог из Университета Буффало, который не участвовал в работе.
Но, добавляет он, это лишь одна часть яйца, и «они не создали все остальные части». Систему можно масштабировать для создания значительно меньших или значительно больших искусственных яиц. По сравнению с млекопитающими, птицы создают уникальные трудности для воспроизведения утраченного вида, если это вообще возможно, говорят эксперты.
«Это лишь одно из многих препятствий, которые им придется преодолеть», — говорит Ганс Ченг, молекулярный генетик в отставке из Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США, который преподает в Университете штата Мичиган и не участвовал в исследовании.
Кроме этого, Colossal также работает над возвращением тасманийского тигра.
Чем так особенна яичная скорлупа?
Куриная скорлупа достаточно прочная, чтобы выдержать вес наседки, но в то же время достаточно легкая, чтобы маленький цыпленок мог пробить ее во время вылупления. Кислород может проходить сквозь скорлупу, пока эмбрион развивается, но защитный барьер удерживает влагу и не допускает микробов. Хотя исследователям уже удавалось выводить цыплят вне их оригинальных яиц, гениальность природы оказалась сложной для полного воспроизведения в лаборатории.
В 1988 году генетик Margaret Perry из Института Рослина — центра исследований животноводства при Эдинбургском университете — впервые вывела цыплят из эмбрионов, которые она вырастила в лабораторных культурах и поместила в «суррогатные» скорлупы других кур.
«С тех пор ученые пытались устранить потребность в скорлупе и использовали различные искусственные контейнеры», включая пластиковые стаканчики и пищевую пленку, говорит Майк МакГрю, эмбриолог из Института Рослина в Великобритании.
Но на каждую успешную попытку приходилось много неудачных.
СпецпроектыОстанній шанс доєднатися до конкурсу авторських статей від Proove: вигравайте крутий електросамокат та інші призиWhiteBIT запускає платформу у Великій Британії — з бренд-кампанією на Пікаділлі
«Уровень вылупления был не очень хорошим при использовании этих различных систем», — говорит Макгрю, который также является научным консультантом Colossal по авиарным стволовым клеткам.
Большинство систем без скорлупы требует большого количества дополнительного концентрированного кислорода на поздних стадиях развития, но это несет риск повреждения ДНК у развивающегося эмбриона.
Colossal говорит, что решила эту проблему, создав новую мембрану на основе силикона, которая размещается внутри жесткой шестиугольной чаши для поддержки. Полупроницаемый материал пропускает кислород так же легко, как настоящая яичная скорлупа, одновременно удерживая влагу, по словам главного биолога компании Эндрю Паска.
«Это действительно специализированная очень тонкая мембрана, которая обеспечивает чрезвычайно эффективный газообмен — именно для этого яичная скорлупа невероятно хорошо приспособлена», — говорит Паск.
Если это правда, тогда это «важное достижение биотехнологии», говорит Линч. Компания не опубликовала показатель успешного вылупления, чтобы сравнить его с предыдущими попытками.
Конструкция Colossal включает прозрачное окошко в верхней части искусственного яйца, что позволяет ученым непосредственно наблюдать за развитием эмбриона внутри. Они говорят, что размер яйца можно менять. Теоретически его можно сделать значительно меньше, как яйцо колибри, или значительно больше — например, как яйца вымершего южного гигантского моа размером с футбольный мяч, который когда-то достигал почти 12 футов в высоту, превышая современных страусов или любых других живых птиц.
Что на самом деле понадобится для воссоздания вымерших птиц?
В видео, опубликованном компанией, ученые осматривают яйца, только что снесенные настоящими курами в течение 24-48 часов. Они выбирают самые перспективные, разбивают их и осторожно переливают содержимое — все, кроме скорлупы — в структуру искусственного яйца. Но все, что произошло до этого, от оплодотворения до снесения яйца, требовало настоящей курицы. Прежде чем компания сможет восстановить птиц, похожих на вымершие виды, ученым придется генетически модифицировать ДНК птиц на значительно более ранней стадии.
«Когда оплодотворенное яйцо уже снесено, эмбрион имеет примерно 50 000 клеток — это слишком много клеток для биоинженерии», — говорит Ченг.
Обычно ученые пытаются генетически изменять очень ранние эмбрионы только с одной или двумя клетками. Процесс создания генетически модифицированных птиц значительно отличается и является более сложным, чем для млекопитающих, таких как мыши и волки, говорит Christopher Preston, эксперт по дикой природе и окружающей среде из Университета Монтаны, который не участвовал в исследовании.
Эмбрионы млекопитающих можно изменять на очень ранней стадии, а затем имплантировать в неподвижную матку суррогатной матери с помощью методов экстракорпорального оплодотворения.
«С птицами так сделать нельзя», — говорит Престон.
Птицы начинают формировать защитную скорлупу и питательный желток одновременно с развитием самого эмбриона — и все это внутри матери-птицы. Другие исследователи, включая Макгрю, разработали сложные методы создания генетически модифицированных кур путем изоляции, выращивания и модификации специальных стволовых клеток, известных как первичные зародышевые клетки — предшественники сперматозоидов и яйцеклеток — в лабораторных культурах, введение их в птиц для изменения их репродуктивных органов, чтобы те переносили сперматозоиды или яйцеклетки трансгенных птиц, а затем скрещивание двух таких птиц для создания яйца, из которого рождается новая генетически измененная птица с другими признаками.
Тот же процесс не удался для большинства других птиц и никогда не применялся к ДНК вымерших видов.
«Это очень трудоемкий процесс, и уровень успеха низкий», — говорит Ченг.
Прошлой осенью Colossal заявила, что достигла первого шага — культивирования первичных зародышевых клеток обычного голубя, также известного как сизый голубь, который генетически похож на никобарского голубя, которого Colossal считает возможным суррогатом для додо. Компания заявляет, что еще не выбрала суррогатного производителя яиц для гигантского моа, но эму и тинаму являются возможными кандидатами. Моа в конечном итоге перерастет любое суррогатное яйцо, поэтому Colossal планирует перенести развивающийся эмбрион в свою систему искусственного яйца на определенном этапе процесса.
«Я думаю, что им еще очень далеко до цели», — добавляет Ченг.
Как эту технологию искусственного яйца можно использовать уже сейчас?
Кроме вымерших птиц, технология мембраны яичной скорлупы может иметь и другие применения. Коммерческая птицеводческая отрасль, вероятно, не заинтересуетсяговорит Ченг, потому что настоящие куры уже могут дешево нести по 300 яиц в год.
«Эволюционные биологи могут оценить прозрачное смотровое окошко для наблюдения и лучшего изучения сложных биологических процессов, таких как раннее формирование органов и кровеносных сосудов во время развития эмбриона», — отмечает Линч.
Между тем Colossal заявляет, что надеется, что эта технология однажды поможет природоохранникам восстанавливать популяции видов птиц, которым грозит исчезновение.
«Теоретически можно было бы утверждать, что очень редкую птицу можно сделать более приспособленной к изменениям климата или более устойчивой к определенным болезням», — говорит Престон, но добавляет, что для этого нужно генетическое редактирование птиц, а не только искусственное яйцо.
Независимо от того, будет ли это когда-нибудь технически возможным, это не решит самых больших проблем, с которыми сталкиваются птицы под угрозой исчезновения сегодня, говорит эколог из Университета Дьюка Стюарт Пимм, который не участвовал в исследовании.
«Мы могли бы гораздо лучше помочь миллионам птиц каждый год, решив более насущные проблемы — исчезновение среды обитания, столкновения с окнами зданий и домашних котов, которые охотятся на улице», — говорит Пимм.
Несмотря на громкие заявления Colossal Biosciences, ученые отмечают, что технология все еще находится на раннем этапе развития. Однако сам факт успешного вылупления цыплят в синтетических яйцах уже стал одним из самых громких биотехнологических экспериментов последних лет и может повлиять не только на исследование вымерших видов, но и на будущее генетики, эмбриологии и охраны редких птиц.
Спиногризи: вчені створили ембріони з клітин людської шкіри
Источник: National Geographic
