Яйцо синтетическое: кто, как и зачем его делает?

Учёные из техасской компании Colossal Biosciences — это хорошо известные всему миру мечтатели с серьёзнейшей репутацией в науке, собирающиеся «сделать мамонта из слона», создатели шерстистых мышей (с геномом мамонтовой шерсти) и «лютоволков» — трёх белых щенков, генетически модифицированных так, чтобы они напоминали вымерших ужасных волков.

Стоящие у истоков этого проекта инвестор Бен Ламм, генетик Джордж Черч и эколог Стюарт Бранд решили, что их миссия на планете — воскрешение вымерших видов, и теперь запускают процесс «антивымирания» (англ. de-extinction). Цель Colossal — спасение планеты путём воссоздания богатых экосистем с участием воскрешённых видов. Сейчас биоразнообразие всех экосистем на планете стремительно падает, но ведь его можно восполнить, если вернуть к жизни недавно вымершие виды, игравшие важную роль в этих экосистемах.

Задача Colossal — не воскрешение вымершего вида во всех деталях, а очень приблизительная «функциональная реконструкция». Учёные компании пытаются передать только его ключевые особенности, связанные с экологическими адаптациями: например, в случае с мамонтом будут встраивать слону гены, связанные с адаптацией к холодному климату (для этого в геноме слона собираются делать 80–90 изменений).

До сих пор самые известные разработки Colossal были связаны с млекопитающими, хотя разнообразие птиц тоже быстро сокращается. В исследовании, опубликованном в 2023 году, учёные подсчитали, что уже после ледникового периода, за последние 12 тыс. лет, вымерло около 1,5 тыс. видов птиц — 12% от общего числа.

Но процесс создания генетически модифицированных птиц значительно сложнее, чем работа с мышами или волками. Эмбрионы млекопитающих можно подвергнуть манипуляциям на очень ранней стадии, а затем имплантировать в неподвижную матку суррогатной матери с помощью методов экстракорпорального оплодотворения. С птицами это невозможно: у них защитная скорлупа и питательный желток начинают формироваться одновременно с развитием самого эмбриона и всё это происходит внутри тела птицы-матери.

От яйца

Проект создания искусственной скорлупы был задуман ради возрождения гигантского моа — вымершей новозеландской птицы ростом до 3,5 м. Из-за огромного размера её яиц (с футбольный мяч) в природе не существует подходящей птицы-суррогата, поэтому исследователям пришлось разрабатывать полностью новую систему инкубации. Искусственное яйцо нужно и дронту — ещё одной замечательной вымершей птице с острова Маврикий, которую в Colossal собираются воскрешать.

Яичная скорлупа — один из шедевров природного дизайна. Создать в лабораториях синтетическую яичную скорлупу пытались давно, но это сложная задача: оболочка должна одновременно защищать эмбрион и обеспечивать точный газообмен. Скорлупа куриного яйца достаточно прочна, чтобы выдержать вес курицы-наседки, и в то же время достаточно легка, чтобы крошечный цыплёнок мог проклевать её во время вылупления. Кислород может проходить сквозь скорлупу во время развития эмбриона, но защитный барьер удерживает влагу и не пропускает микробы.

19 мая компания Colossal объявила, что её учёные создали специальную капсулу с 3D-печатной оболочкой и биоинженерной мембраной на основе силикона, которая обеспечивает эмбрион кислородом и защищает яйцо, выполняя функции природной скорлупы. По словам главного биолога Colossal Эндрю Паска, этот полупроницаемый материал пропускает кислород так же хорошо, как настоящая скорлупа, и одновременно удерживает влагу. Яйцо помещается внутрь жёсткой шестиугольной чашки для обеспечения поддержки.

Что касается содержимого яиц, оно от обычных кур. Учёные взяли свежеснесённые яйца, разбили их и аккуратно перелили содержимое — всё, кроме скорлупы, — в искусственные технояйца. В них, кстати, можно заглядывать: в конструкции синтетического яйца от Colossal предусмотрено прозрачное окошко в верхней части, позволяющее учёным наблюдать за развивающимся внутри эмбрионом.

«Мы не просто пытаемся воссоздать яйцо… Мы пытаемся перепроектировать его с нуля для наших целей», — говорит гендиректор и соучредитель Colossal Бен Ламм. В компании утверждают, что эту технологию можно применить к яйцам любого размера, от колибри до динозавров, — был бы генетический материал. От моа его пока нет.

И даже если будет, это только часть проблемы. Прежде чем компания сможет восстановить популяции птиц, напоминающих вымершие виды, учёным потребуется генетически модифицировать ДНК эмбрионов (видимо, эмбрионов эму в случае с моа) на гораздо более ранней стадии. После того как оплодотворённая яйцеклетка отложена, эмбрион уже содержит около 50 тыс. клеток — это слишком много клеток для биоинженерии. Как правило, учёные стремятся генетически модифицировать самые ранние эмбрионы, используя всего одну или две клетки.

Что не понравилось критикам

Искусственные яйца поместили в инкубатор, добавив кальций, который цыплята обычно получают из настоящей скорлупы. Примерно через 18 дней цыплята начали клевать, пытаясь вылупиться из яиц, и вскоре 26 здоровых цыплят успешно вылупились.

А сколько не вылупилось? Об этом в Colossal умалчивают, поэтому не до конца понятно, насколько искусственные яйца эффективны. И вообще, отчёт, как обычно у Colossal, опубликован без рецензируемой научной статьи или проверяемых общедоступных данных, которые могли бы быть проанализированы другими учёными. Специалисты согласны, что если всё, что говорит компания, соответствует действительности, то перед нами впечатляющее достижение, ещё один прорыв в биотехнологиях, вот только доказательств недостаточно.

Критика справедливая, особенно если учесть, что Colossal требуются сенсации — за счёт предыдущих компания уже получила $600 млн инвестиций (а оценивается Colossal более чем в $10 млрд). Но справедливо и другое, чего критики видеть не хотят: яркие заголовки и акции ещё как могут работать на прогресс и общее дело. Илон Маск строил многоразовые ракеты и электромобили, а не публиковал исследования о них. На сайте Colossal пишут:

«Мы мечтаем не потому, что уже можем всех воскресить, а потому, что это наш долг. Перед планетой, животными, будущим. Бывают моменты, когда мы должны рискнуть и попытаться сделать невозможное. Природа нуждается в том, чтобы мы были умнее!»

Другая группа критиков сетует, что цель неправильная, хотя яйцо нужное. Например, Ник Роуленс, эволюционный генетик из Университета Отаго, говорит, что в Новой Зеландии искусственные яйца могут быть особенно полезны для спасения какапо — нелетающего попугая, находящегося под угрозой исчезновения. Успешность вылупления птенцов какапо низка, и многие из них погибают при рождении. Вымирающим видам эта технология нужнее, чем уже вымершим. Хотя если бы позвали в критики меня, я бы сказал, что главное в масштабе эволюции биосферы, конечно же, вообще не воскрешение когда-то существовавших видов (хотя это тоже очень мило и интересно), а создание новых живых существ, и в перспективе далеко не только для планеты Земля.

Компания Colossal сообщает, что вылупившихся цыплят в итоге перевезут на большую ферму. В ближайшем будущем планируют протестировать искусственные яйца на эмбрионах страусов и эму. Тем временем на сайте у Colossal Biosciences появилась ещё одна новость: компания разрабатывает искусственную матку и заявляет, что близка к завершению.