Colossal Biosciences оголосила про успішне виведення 26 курчат із синтетичних яєчних оболонок, включаючи одне курча. Вчені, які працюють над створенням штучного яйця, стверджують, що це критично важливий етап у відродженні вимерлих видів, таких як гігантський моа та додо.
Яєчна оболонка є вражаючим прикладом природного дизайну. Протягом багатьох років дослідники, які займаються еволюцією та біологією розвитку, намагалися різними способами відтворити яєчну оболонку або висиджувати птахів без неї, але всі спроби стикалися з серйозними обмеженнями. Тепер приватна компанія Colossal Biosciences стверджує, що їй вдалося створити синтетичну оболонку, яка, на їхню думку, є ключовим кроком до відродження вимерлих видів, таких як новозеландський гігантський моа та додо з Маврикію.
19 травня техаська компанія, що займається “анти-вимиранням”, оголосила про народження 26 здорових курчат за допомогою системи “штучного яйця Colossal”.
“Ми не просто намагаємося відтворити яйце… Ми насправді намагаємося переосмислити його для наших цілей”, — зазначив генеральний директор і співзасновник Colossal Бен Ламм.
Colossal стверджує, що цю технологію можна масштабувати, щоб зрештою висиджувати вимерлі види у більших яйцях. Це не перший раз, коли Colossal, яка залучила понад 600 мільйонів доларів фінансування та оцінюється більш ніж у 10 мільярдів доларів, потрапляє в заголовки. Минулого року компанія оголосила про народження трьох білих вовченят, генетично модифікованих так, щоб нагадувати вимерлих жахливих вовків.
“Звіт опублікований без рецензованої наукової статті чи відкритих даних, які інші вчені могли б перевірити. Якщо все, що стверджує компанія, є правдою, тоді те, що вони зробили, — вражаюче досягнення у переосмисленні захисної мембрани яйця, що є справді значним біотехнологічним проривом”, — зазначив Вінсент Лінч, еволюційний біолог з Університету Буффало, який не брав участі в дослідженні.
Однак, додає він, це лише одна частина яйця, і “вони не створили всі інші частини”. Систему можна масштабувати для виготовлення значно менших або значно більших штучних яєць. Порівняно із ссавцями, птахи створюють унікальні труднощі для відтворення втраченого виду, якщо це взагалі можливо, кажуть експерти.
“Це лише одна з багатьох перешкод, які їм доведеться подолати”, — зазначив Ганс Ченг, молекулярний генетик у відставці зі Служби сільськогосподарських досліджень Міністерства сільського господарства США, який викладає в Університеті штату Мічиган і не брав участі в дослідженні.
Крім того, Colossal також працює над поверненням тасманійського тигра.
Чим така особлива яєчна шкаралупа?
Куряча шкаралупа достатньо міцна, щоб витримати вагу квочки, але водночас достатньо легка, щоб маленьке курча могло пробити її під час вилуплення. Кисень може проходити крізь шкаралупу, поки ембріон розвивається, але захисний бар’єр утримує вологу та не допускає мікробів. Хоча дослідникам уже вдавалося виводити курчат поза їхніми оригінальними яйцями, геніальність природи виявилася складною для повного відтворення в лабораторії.
У 1988 році генетикиня Margaret Perry з Інституту Росліна — центру досліджень тваринництва при Единбурзькому університеті — вперше вивела курчат з ембріонів, які вона виростила в лабораторних культурах і помістила у “сурогатні” шкаралупи інших курей.
“Відтоді вчені намагалися усунути потребу в шкаралупі та використовували різні штучні контейнери”, включаючи пластикові стаканчики та харчову плівку, зазначив Майк МакГрю, ембріолог з Інституту Росліна у Великій Британії.
Але на кожну успішну спробу припадало багато невдалих.
СпецпроєктиWhiteBIT запускає платформу у Великій Британії — з бренд-кампанією на ПікаділліНайпоширеніші помилки під час оплати комуналки онлайн: як не втратити час і гроші
“Рівень вилуплення був не дуже хорошим при використанні цих різних систем”, — зазначив Макгрю, який також є науковим консультантом Colossal з авіарних стовбурових клітин.
Більшість систем без шкаралупи потребує великої кількості додаткового концентрованого кисню на пізніх стадіях розвитку, але це несе ризик пошкодження ДНК у ембріона, що розвивається.
Colossal стверджує, що вирішила цю проблему, створивши нову мембрану на основі силікону, яка розміщується всередині жорсткої шестикутної чаші для підтримки. Напівпроникний матеріал пропускає кисень так само легко, як справжня яєчна шкаралупа, водночас утримуючи вологу, за словами головного біолога компанії Ендрю Паска.
“Це справді спеціалізована дуже тонка мембрана, яка забезпечує надзвичайно ефективний газообмін — саме для цього яєчна шкаралупа неймовірно добре пристосована”, — зазначив Паск.
Якщо це правда, тоді це “важливе досягнення біотехнології”, каже Лінч. Компанія не опублікувала показник успішного вилуплення, щоб порівняти його з попередніми спробами.
Конструкція Colossal включає прозоре віконце у верхній частині штучного яйця, що дозволяє вченим безпосередньо спостерігати за розвитком ембріона всередині. Вони стверджують, що розмір яйця можна змінювати. Теоретично його можна зробити значно меншим, як яйце колібрі, або значно більшим — наприклад, як яйця вимерлого південного гігантського моа розміром із футбольний м’яч, який колись досягав майже 12 футів заввишки, перевищуючи сучасних страусів чи будь-яких інших живих птахів.
Що насправді знадобиться для відтворення вимерлих птахів?
У відео, опублікованому компанією, вчені оглядають яйця, щойно знесені справжніми курми протягом 24–48 годин. Вони обирають найперспективніші, розбивають їх і обережно переливають вміст — усе, крім шкаралупи — у структуру штучного яйця. Але все, що сталося до цього, від запліднення до знесення яйця, вимагало справжньої курки. Перш ніж компанія зможе відновити птахів, схожих на вимерлі види, вченим доведеться генетично модифікувати ДНК птахів на значно раннішій стадії.
“Коли запліднене яйце вже знесене, ембріон має приблизно 50 000 клітин — це надто багато клітин для біоінженерії”, — зазначив Ченг.
Зазвичай вчені намагаються генетично змінювати дуже ранні ембріони лише з однією або двома клітинами. Процес створення генетично модифікованих птахів значно відрізняється і є складнішим, ніж для ссавців, таких як миші та вовки, зазначив Christopher Preston, експерт з дикої природи та довкілля з Університету Монтани, який не брав участі в дослідженні.
Ембріони ссавців можна змінювати на дуже ранній стадії, а потім імплантувати в нерухому матку сурогатної матері за допомогою методів екстракорпорального запліднення.
“З птахами так зробити не можна”, — зазначив Престон.
Птахи починають формувати захисну шкаралупу та поживний жовток одночасно з розвитком самого ембріона — і все це всередині матері-птаха. Інші дослідники, включаючи Макгрю, розробили складні методи створення генетично модифікованих курей шляхом ізоляції, вирощування та модифікації спеціальних стовбурових клітин, відомих як первинні зародкові клітини — попередники сперматозоїдів і яйцеклітин — у лабораторних культурах, введення їх у птахів для зміни їхніх репродуктивних органів, щоб ті переносили сперматозоїди або яйцеклітини трансгенних птахів, а потім схрещування двох таких птахів для створення яйця, з якого народжується новий генетично змінений птах з іншими ознаками.
Той самий процес не вдався для більшості інших птахів і ніколи не застосовувався до ДНК вимерлих видів.
“Це дуже трудомісткий процес, і рівень успіху низький”, — зазначив Ченг.
Минулої осені Colossal заявила, що досягла першого кроку — культивування первинних зародкових клітин звичайного голуба, також відомого як сизий голуб, який генетично схожий на нікобарського голуба, якого Colossal вважає можливим сурогатом для додо. Компанія стверджує, що ще не обрала сурогатного виробника яєць для гігантського моа, але ему та тинаму є можливими кандидатами. Моа зрештою переросте будь-яке сурогатне яйце, тому Colossal планує перенести ембріон, що розвивається, у свою систему штучного яйця на певному етапі процесу.
“Я думаю, що їм ще дуже далеко до мети”, — додає Ченг.
Як цю технологію штучного яйця можна використати вже зараз?
Окрім вимерлих птахів, технологія мембрани яєчної шкаралупи може мати й інші застосування. Комерційна птахівнича
Це справді прорив! Відродження вимерлих птахів може змінити наше розуміння природи і збереження біорізноманіття. Цікаво, які ще можливості відкриє ця технологія в майбутньому.
Абсолютно вірно! Ця технологія відкриває нові горизонти для збереження видів і відновлення екосистем, а також може допомогти в медицині та сільському господарстві. Майбутнє обіцяє бути надзвичайно цікавим і перспективним.