Что потребуется для создания мамонтов, дронтов и тилацинов XXI века

В этом интервью доктор Шапиро рассказывает о своей роли научного руководителя в Colossal, компании, занимающейся разработкой технологий воскрешения или возрождения вымерших видов путем создания прокси-видов. Она подчеркивает важность биоразнообразия и устойчивости экосистем, а также потенциальные выгоды от возвращения вымерших видов. Доктор Шапиро также рассказывает о проблемах и технических соображениях, связанных с воскрешением видов, включая необходимость создания мест обитания, свободных от инвазивных видов, и потенциальное использование новых инструментов для внесения крупных изменений в геномы. Она также подчеркивает важность взаимодействия с различными мнениями и желание узнавать что-то новое в своей должности в Colossal. Интервью завершается упоминанием природоохранных программ и партнерств Colossal, которые имеют решающее значение для сохранения биоразнообразия и продвижения к цели воскрешения.

Я с большим интересом следил за захватывающими разработками в Colossal Biosciences! Эта инновационная компания в последнее время наделала много шума, поскольку они планируют вернуть вымерших существ, таких как шерстистый мамонт, тасманский тигр и даже птица додо. Они разрабатывают передовой набор инструментов для биоинженерии, который привлек внимание известных инвесторов, в том числе In-Q-Tel, фирмы венчурного капитала, финансируемой ЦРУ. Команда Colossal действительно впечатляет: они наняли ведущих генетиков, таких как известный палеогенетик Бет Шапиро, чтобы помочь этим вымершим видам вернуться к жизни и позволить нам снова стать свидетелями их присутствия на нашей планете.

В прошлом месяце Шапиро, написавший такие книги, как «Как клонировать мамонта: наука о возрождении» (2015 г.) и «Жизнь, какой мы ее сделали» (2021 г.), взял на себя более значительную роль в компании. Она перешла с консультативной должности на должность главного научного сотрудника.

Хотя мы не можем вернуть подлинное вымершее животное, ученые стремятся воспроизвести его характеристики и черты в современных организмах. Например, азиатских слонов можно генетически модифицировать, придав им длинную шерсть и холодоустойчивость, как у мамонта, а создание копий дронтов может потребовать генной инженерии у кур. В недавних новостях Colossal объявила о прогрессе в достижении этой цели: они создали стволовые клетки из ткани слона, которые могут возвращаться в эмбриональное состояние, приближая их к своей амбициозной цели. Кроме того, компания пообещала выделить 7,5 миллионов долларов на исследования древней ДНК в 2024 году.

Недавно у меня была интересная беседа с TopMob, где Шапиро рассказала о стремлениях Колоссал и ее новом положении в команде.

TopMob: Удивительно, как быстро продвигаются дела. Когда мы в последний раз разговаривали, проект Додо все еще находился в секрете. Продолжались споры о возможности воскрешения птиц. Генеральный директор Colossal Бен Ламм недавно выразил уверенность в том, что мы можем увидеть возрожденного дронта раньше мамонта, в первую очередь из-за проблем, связанных с искусственными матками.

Как страстный геймер и энтузиаст биологии: Технология искусственной матки меня по-настоящему интригует, несмотря на ее сложность. Мысль о том, чтобы углубиться в взаимодействие плаценты и получить фундаментальные знания в биологии, воодушевляет. Раньше эта область никогда не была в поле моего зрения, но теперь, когда я смотрю на команду, работающую над этой революционной инновацией, я испытываю трепет. Инженеры, биологи развития и люди, посвятившие себя решению этой загадки, — их решимость вдохновляет. Однако я признаю, что это может быть еще долгий путь. Когда мы рассматриваем кандидатов на воскрешение, сроки появления различных видов сильно различаются. Каждый из них сталкивается со своим уникальным набором технических, этических и экологических проблем. Как вы отметили, сосредоточение внимания исключительно на технологии, необходимой для создания генетически отредактированных эмбрионов, создает дополнительные препятствия для птиц.

Стратегия, которую использует Colossal, как и некоторые другие академические исследовательские группы по всему миру, — это стратегия редактирования первичных зародышевых клеток. Первичные половые клетки — это клетки, которые в конечном итоге станут либо сперматозоидами, либо яйцеклетками, в зависимости от биологического пола эмбриона. Когда куриное яйцо откладывается, возраст этого эмбриона составляет около 24 часов. В тот момент вы не могли просто редактировать его. Слишком много разных типов клеток, слишком много клеток. Вы просто не могли этого сделать. Но эти первичные зародышевые клетки мигрируют за пределы эмбриона, пытаясь утвердиться в гонадах, которые развиваются на этом этапе. А затем вы можете воткнуть иглу в яйцо и высосать некоторые из этих первичных зародышевых клеток, не повреждая развивающийся эмбрион, а затем ввести их в чашку в лаборатории. При правильных условиях культивирования эти клетки выживут. И вы можете их редактировать. Затем вы можете повторно ввести их в эмбрион на той же стадии развития, где они будут мигрировать по внешней стороне эмбриона и закрепляться в гонадах. ДНК этого цыпленка будет совершенно нормальной, неотредактированной, но некоторые из его гонад — а если мы используем линию, которая не образует ни одной из своих собственных гонад, что и является целью, то все ее гонады — будут отредактированы. . Затем вы можете оплодотворить цыпленка отредактированной яйцеклеткой, отредактированной спермой, и у вас будет потомство, содержащее эти изменения ДНК.

Как геймер, я могу сказать вам, что взлом кода создания редактируемых виртуальных организмов — это довольно сложная задача, с которой мы сейчас сталкиваемся. Технические особенности создания правильных условий и внесения изменений являются огромными препятствиями. Но как только нам удастся преодолеть эти препятствия, процесс станет более управляемым. Благодаря быстрому времени генерации и возможности экспериментировать с несколькими поколениями, это прогулка по парку по сравнению со слоном, период беременности которого составляет 22 месяца.

Исаак Шульц, TopMob: Уже некоторое время вы работаете в Colossal. Вы намерены отказаться от некоторых других важных обязательств, чтобы полностью посвятить себя этой компании. Что привело к такому решению и какова причина такого шага в данный конкретный момент?

Бет Шапиро выразила свое восхищение работой Колоссала и возможностью присоединиться к ним на постоянной основе с тех пор, как она начала работать в качестве их советника и ведущего палеогенетика. Перспектива разработки инструментов для сохранения биоразнообразия всегда привлекала ее, но она признает, что этого невозможно достичь в одиночку, с академической позиции. Напротив, управление наукой в Colossal открывает гораздо более широкие возможности и потенциал для достижения значительных успехов в этой области.

Я долго обдумывал это решение, и оставить свою академическую должность в UCSC — нелегкий подвиг. Поскольку на меня зависела обширная лаборатория и многочисленные иждивенцы, для меня было крайне важно обеспечить, чтобы каждый завершил работу над докторской или постдокторской работой. Время было не обязательно связано с тем, когда я хотел присоединиться к Colossal, а скорее с сосредоточением внимания на благополучии и развитии моей команды в UCSC.

Страстный фанат: Меня очень заинтриговали сроки реализации проектов по возрождению видов. Можете ли вы просветить меня, когда мы сможем стать свидетелями этих невероятных пробуждений?

Шапиро: Я не могу дать однозначного ответа на эту тему. В настоящее время я сосредоточен на понимании текущего положения дел в Colossal. Единственный конкретный график, о котором они публично сообщили, — это их цель создать мамонта к 2028 году, о чем заявили Эриона Хисолли, Джордж Черч и Бен. Однако время от времени требуется множество научных открытий, и точное время этих открытий непредсказуемо. Биология не похожа на разработку программного обеспечения; это запутанный и запутанный процесс, и нет никакой гарантии, что мы сможем точно предсказать, когда появятся новые результаты.

Меня заинтриговал ваш комментарий о беременности слонихи, которая длится около 22 месяцев. Если бы вместо этого мы использовали искусственную матку, остались бы сроки разработки прежними или мы могли бы потенциально ускорить процесс?

Как любопытный наблюдатель за научными достижениями: В настоящее время я должен признать, что не знаком с точными методами, необходимыми для изготовления искусственной плаценты. Сложности этого процесса развития в настоящий момент остаются для нас во многом неуловимыми. Однако я верю, что, продолжая исследования и исследования, мы разгадаем эти тайны. На данный момент кажется правдоподобным, что это занимает 22 месяца из-за обширного процесса роста, связанного с рождением крупного эмбриона. Преобразование ресурсов в живой организм – немалый подвиг, и в этой области нам еще предстоит многому научиться.

В своей статье под названием «TopMob» вы ранее выразили скептицизм относительно возможности воскрешения вида и обсудили значительное влияние, которое люди оказали на Землю. Какие изменения или достижения произошли с момента написания этих работ в 2015 году в сфере технологий возрождения видов? Кроме того, как развивалась эта область до 2021 года?

Шапиро обсуждает значительные достижения в редактировании генов, в частности, улучшение точных целевых модификаций и возможность вставлять большие сегменты ДНК в геном. Исследования древней ДНК, например, геномов мамонтов, облегчают сравнение мамонтов и слонов, помогая вносить потенциальные изменения. Однако искусственная матка еще не создана, поэтому исследователям предстоит изучить возможность использования животных для этих процессов. Наука продвинулась вперед, создав фундаментальные технологии, но требует найти способы адаптировать их для менее часто рассматриваемых видов, таких как мамонты.

Как геймер, я заинтригован увлекательным диалогом, происходящим между передовыми технологиями и проектами по воскрешению вымирания. Восстановление вымирания, если я правильно понял, направлено на возвращение к жизни вымерших видов. В свою очередь, эти проекты могут внедрить революционные технологии, которые могут еще больше улучшить технологический мир. Это похоже на улицу с двусторонним движением, где каждая сторона влияет на другую, создавая интригующее взаимодействие между наукой и природой.

Шапиро: Восстановить вымирание представляет собой смелую цель в сфере охраны природы, вы согласны? Я предпочитаю стать свидетелем того, как эти новаторские технологии используются для сохранения существующих видов. Но как нам достичь этой цели? Поставив грандиозную цель, которая активизирует наши коллективные усилия по эффективному решению этих насущных проблем.

На прошлой неделе я присутствовал на дискуссии в Женевском журнале Science and Diplomacy Anticipation, посвященной находящимся под угрозой исчезновения экосистемам во всем мире. Вместо бесконечных дискуссий о необходимых технологиях нам не хватало ясности, с чего начать. Объединяющий проект, такой как воскрешение вымирания ради генетического спасения, мог бы указать направление. Например, наша цель — возродить шерстистого мамонта. Для достижения этой цели нам необходимы достижения в исследованиях древней ДНК, редактировании отношений генотип-фенотип, модификация и редактирование ДНК в больших масштабах, разработка клеточных культур для слонов, улучшение условий разведения в неволе и создание искусственной матки. Эти технологии имеют значение не только для генетического спасения, но и для здоровья человека. Поставив эту амбициозную цель, мы проложили путь вперед, потенциально ускоряя прогресс, который в противном случае мог бы быть отложен.

Проще говоря, вы упомянули, что, сосредоточив внимание только на одной среде, можно проложить путь для развития. Однако вместо этого Colossal имеет дело с несколькими вымершими видами. Мне любопытно, каково обоснование выбора именно этих видов? Кроме того, не могли бы вы объяснить, как внедрение этих вымерших видов в среду обитания способствует процессу их реабилитации?

Как любопытный геймер, исследующий разнообразный мир генетики, я выбираю именно эти виды, потому что они представляют собой отдельные ветви на древе жизни. Среди них есть птица, сумчатое и плацентарное млекопитающее, каждое из которых представляет уникальные проблемы в создании эмбрионов с отредактированными генами. Это разнообразие позволяет нам развивать технологии, которые потенциально могут принести пользу различным таксонам в нашей биологически богатой Вселенной.

С точки зрения геймера, я погружаюсь в роль эколога, работающего над восстановлением баланса различных ландшафтов. Каждая экосистема сталкивается с уникальными проблемами, зависящими от ее конкретных обитателей. Например, учитывая прежнюю среду обитания тилацина, мы имеем дело со средой, в которой отсутствует главный хищник. Ландшафт все еще восстанавливается после вымирания и нуждается в нашей помощи.

Как страстный геймер и заядлый наблюдатель за экосистемами, я твердо верю, что создание цифровой копии экосистемы изменит правила игры в мониторинге ее состояния. Разработав этого цифрового двойника, мы сможем получить детальное понимание того, как различные виды взаимодействуют и реагируют на изменения в своей среде обитания. Это похоже на виртуальную игровую площадку, где мы можем экспериментировать с различными сценариями и наблюдать за воздействием на биоразнообразие экосистемы.

Шапиро: Раньше люди применяли различные методы моделирования, не создавая цифровых двойников для сложных экосистем. Построение слишком сложной модели может лишить нас возможности понять значимость ошибок, что приведет к отсутствию нового понимания экосистемы или самой модели. Следовательно, такая попытка может не привести к значительным научным достижениям. Тем не менее, это остается необходимым.

В течение многих лет Colossal исследовал и готовил исследование, позволяющее оценить емкость мамонтов в арктических экосистемах. Это предполагает рассмотрение таких факторов, как доступные источники пищи, необходимое жизненное пространство, сосуществующие виды и потенциальные климатические воздействия. Предвидение реакции экосистемы до любого фактического воздействия имеет важное значение для успеха будущих проектов, поскольку понимание того, как мамонты будут взаимодействовать с окружающей средой, имеет решающее значение для их возможной реинтродукции.

TopMob: Гигантская прокси-инициатива предполагает создание экосистемы, которой уже некоторое время не существует. Colossal представляет это как метод смягчения последствий изменения климата. Применимо ли это ко всем видам в данном контексте?

Шапиро: Среди ученых ведутся споры относительно реакции климата на появление мамонтов. Хотя Джордж Черч и Сергей Зимов выступают за этот подход из-за его способности охлаждать вечную мерзлоту, я принадлежу к группе, которая ставит под сомнение его осуществимость. Нам не хватает достаточной информации о необходимом количестве мамонтов и их влиянии на экосистему. Как ответственная компания, мы должны изучать различные гипотезы и проводить тщательные исследования для выявления фактов.

Для каждого вида экологические последствия будут разными. Например, дронт не оказал бы существенного влияния на глобальное изменение климата, если бы он все еще обитал на Маврикии. Что касается вашего вопроса о том, что каждое животное призвано бороться с изменением климата, мой ответ отрицательный. Вместо этого такие животные, как тилацин, призваны вернуть высших хищников в экосистемы и повысить их устойчивость к изменению климата. Аналогичные функции можно приписать таким видам, как дронт или мамонт. Важность технологий генетического спасения, включая воскрешение и создание прокси-видов для вымерших животных, заключается в сохранении биоразнообразия и создании надежных экосистем, способных процветать как экологически, так и вместе с человеческими популяциями. Разрабатывая методы и инструменты, обеспечивающие будущее с разнообразными и устойчивыми экосистемами, мы стремимся достичь этих целей.

Для каждого вида существует уникальное экологическое воздействие и иллюстрация. Например, на Маврикии Маврикийский фонд дикой природы сотрудничает с Colossal в рассмотрении методов реинтродукции додо, уделяя особое внимание поиску подходящих мест обитания. Вымирание дронта произошло из-за того, что он был нелетающей птицей, которая отложила одно яйцо на землю, что сделало его уязвимым для хищников, таких как крысы, кошки и свиньи, которые поедали их яйца. Чтобы успешно реинтродуцировать дронтов, нам нужны места обитания, свободные от этих инвазивных видов.

TopMob: Прежде чем мы отойдём от дронта, я должен спросить о твоей татуировке додо.

Шапиро: Оно здесь, у меня на руке.

TopMob: О, здорово. Похоже на винтажную иллюстрацию.

Шапиро: Это мой татуировщик нарисовал это из книги. Это научная иллюстрация.

Эксперт: Что касается технических препятствий, каждый вид представляет определенные трудности. Какой технологии потребуется больше всего времени для созревания, чтобы воскрешение одного из этих трех видов стало реальностью?

Как геймер: Я стараюсь экспериментировать с технологиями и заставлять их работать в новых приложениях. Но когда дело доходит до возвращения вымерших видов, таких как тилацин, есть предел тому, как далеко мы можем зайти с помощью всего лишь нескольких настроек. Если мы хотим приблизиться к исходному существу, нам, возможно, придется внести некоторые серьезные геномные изменения. Это означает разработку новых инструментов для вставки более крупных фрагментов ДНК или даже синтеза целых искусственных геномов с нуля. Это захватывающая задача, но она также требует более длительного периода времени по сравнению с простым возвращением основных фенотипов. И хотя некоторые исследователи могут настаивать на полном 100% опыте, я считаю, что достижение основных характеристик уже является значительным достижением — историей успеха в возрождении вида само по себе.

Как страстный сторонник инновационных технологических решений Colossal, я принимаю богатство разнообразных точек зрения, существующих в нашей команде. При обсуждении спорных тем в процессе разработки я отдаю приоритет активному слушанию и открытому общению. Искренне стремясь понять точку зрения каждого члена команды, мы создаем среду, в которой могут процветать творческие идеи, а совместное решение проблем становится нормой. Наша общая цель — расширить технологические границы — объединяет нас, позволяя нам преодолевать различия с сочувствием и уважением.

Как страстный геймер, заботящийся о сохранении природы, я разделяю одну и ту же конечную цель со всеми здесь: развитие технологий для возрождения трех исчезающих видов и обеспечения их выживания. Тем не менее, нам важно также учитывать будущее нашей планеты. Разрабатывая эти технологии, мы стремимся не только добиться возрождения, но и сохранить биоразнообразие. Участие в дискуссиях о методах и потенциальных результатах имеет решающее значение для нашего роста как ответственных игроков. Это побуждает нас исследовать новые перспективы, взаимодействовать с людьми, придерживающимися различных мнений, и оставаться в курсе последних достижений в области природоохранных технологий.

Я в восторге от этой новой роли по нескольким причинам. Последние 25 лет моя академическая работа заставляла меня концентрироваться на аналогичных задачах. Теперь я решаю множество новых задач, над которыми я размышлял, но никогда по-настоящему не погружался. Необходимость понять каждый аспект этих незнакомых областей позволяет мне принимать обоснованные решения и давать советы другим. Это волнение оживляет меня как ученого, а встреча различных точек зрения подогревает мое любопытство и решимость доказать свою неправоту, сохраняя мою карьеру яркой и динамичной. Если бы все согласились, прогресс застопорился бы.

TopMob: Может ли общественность ожидать, что в ближайшее время к программе восстановления вымирания Colossal добавятся еще какие-нибудь виды?

Шапиро: Думаю, у нас сейчас достаточно дел. Но никогда не знаешь. Не скоро.

TopMob: Что еще вы хотели бы отметить?

Шапиро выражает свой энтузиазм по поводу обширных природоохранных инициатив Colossal. Эти программы охватывают весь мир в сотрудничестве с такими организациями, как Rewild. Хотя эти усилия, возможно, и не приведут напрямую к гигантскому возрождению, они являются важными шагами на пути к этой цели и окажутся полезными, когда придет время.

Смотрите также

2024-04-27 14:31