Перше у світі курча вилупилося зі штучного яйця: наступними можуть стати вимерлі птахи — Colossal Biosciences оголосила, що успішно вивела 26 курчат із синтетичних яєчних шкаралуп, включаючи курча на фото вище. Це крок до їхньої кінцевої мети — відтворення вимерлих видів птахів, таких як південний гігантський моа та додо. Фото: Colossal Biosciences / National Geographic

Компанія Colossal Biosciences оголосила, що успішно вивела 26 курчат із синтетичних яєчних шкаралуп, включаючи курча. Вчені, які стоять за створенням штучного яйця, кажуть, що це критично важливий крок до відродження таких вимерлих видів, як гігантський моа та додо.

Скромна яєчна шкаралупа є шедевром природного дизайну. Протягом багатьох років вчені, які вивчають еволюцію та біологію розвитку, намагалися різними способами відтворити яєчну шкаралупу або ж узагалі висидіти птахів без неї, але кожна схема мала суттєві обмеження. Тепер приватна компанія Colossal Biosciences заявляє, що опанувала створення синтетичної оболонки, яка, за її словами, є ключовим кроком до мети відродити вимерлі види, такі як новозеландський гігантський моа та додо з Маврикію.

19 травня техаська компанія, що займається “анти-вимиранням”, оголосила про народження 26 здорових курчат за допомогою того, що вона називає системою “штучного яйця Colossal”.

“Ми не просто намагаємося відтворити яйце… Ми насправді намагаємося переосмислити його для наших цілей”, — каже генеральний директор і співзасновник Colossal Бен Ламм.

Colossal заявляє, що цю технологію можна масштабувати, щоб зрештою висиджувати вимерлі види у більших яйцях. Це не вперше, коли Colossal, яка залучила понад 600 мільйонів доларів фінансування та оцінюється більш ніж у $10 млрд, 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 каже компанія, є точним, тоді те, що вони зробили, — вражаюче досягнення у переосмисленні захисної мембрани яйця, що є справді крутим біотехнологічним проривом”, — каже Вінсент Лінч, еволюційний біолог з Університету Буффало, який не брав участі в роботі.

Але, додає він, це лише одна частина яйця, і “вони не створили всі інші частини”. Систему можна масштабувати для створення 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”, — каже 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.

Окрім цього, 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, каже Майк МакГрю, ембріолог з Інституту Росліна у Великій Британії.

Але на кожну успішну спробу припадало багато невдалих.

“Рівень вилуплення був не дуже хорошим при використанні цих різних систем”, — каже 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 каже, 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”, — каже 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 кажуть, 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”, — каже 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, каже 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”, — каже 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”, — каже 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 заявляє, 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 галузь, ймовірно, не зацікавиться, каже Ченг, тому що справжні кури вже можуть дешево нести по 300 яєць на рік.

“Еволюційні біологи можуть оцінити прозоре оглядове віконце для спостереження та кращого вивчення складних біологічних процесів, таких як раннє формування органів і кровоносних судин під час розвитку ембріона”, — зазначає Лінч.

Тим часом Colossal заявляє, що сподівається, що ця технологія одного дня допоможе природоохоронцям відновлювати популяції видів птахів, яким загрожує зникнення.

“Теоретично можна було б стверджувати, що дуже рідкісного птаха можна зробити більш пристосованим до змін клімату або більш стійким до певних хвороб”, — каже Престон, але додає, що для цього потрібне генетичне редагування птахів, а не лише штучне яйце.

Незалежно від того, чи буде це коли-небудь технічно можливим, це не вирішить найбільших проблем, з якими стикаються птахи під загрозою зникнення сьогодні, каже еколог з Університету Дьюка Стюарт Пімм, який не брав участі в дослідженні.

“Ми могли б набагато краще допомогти мільйонам птахів щороку, вирішивши більш нагальні проблеми — зникнення середовищ існування, зіткнення з вікнами будівель та домашніх котів, які полюють на вулиці”, — каже Пімм.

Попри гучні заяви Colossal Biosciences, науковці наголошують, що технологія все ще перебуває на ранньому етапі розвитку. Однак сам факт успішного вилуплення курчат у синтетичних яйцях уже став одним із найгучніших біотехнологічних експериментів останніх років і може вплинути не лише на дослідження вимерлих видів, а й на майбутнє генетики, ембріології та охорони рідкісних птахів.