Проблемные аспекты восстановления вымерших видов
К завтрашней конференции подготовлен такой доклад. Плюс слайды. Но слайды будут завтра.
В контекст проблемы сохранения и восстановления биоразнообразия (как локального, так и в больших масштабах, на уровне крупных экосистем) хорошо вписался обозначившийся относительно недавно тренд - попытки восстановления вымерших видов. Предполагается, что таким образом от-крывается возможность не только для практического применения достиже-ний современной молекулярной биологии и генетики, но и для непосред-ственного восстановления некогда существовавших биоценозов.
[Читать о проблеме]
Для этого имеется несколько предпосылок: прежде всего, речь идет о видах, вымерших по причине расширения хозяйственной деятельности чело-века и уже в историческое время. Наиболее часто речь идет, безусловно, о тех видах, которые исчезли сравнительно недавно и существует возможность получения относительно полноценных геномов этих видов.
Второй предпосылкой является анализ палеоэкосистем, в особенности экосистем недалекого прошлого. Предполагается, что такие экосистемы, будучи восстановлены, позволят вести определенную хозяйственную деятельность.
В этом случае наиболее часто упоминается о своеобразной реанимации эко-систем эпохи плейстоцена.
Если рассматривать биологический вид как систему и совокупность адаптаций, необходимо указать на ограниченность применимости этой си-стемы. Каждый вид тесно интегрирован в ту экосистему, в которой проходил процесс его становления. В связи с этим комплекс адаптаций позволяет существовать ему в достаточно узком коридоре факторов внешней среды.
Именно поэтому вопрос о реанимации вымерших видов не может рас-сматриваться в отрыве от проблемы реанимации экосистем, в которых они существовали. Это обстоятельство накладывает серьезные ограничения на подобные проекты. И здесь также существует как минимум два спорных момента.
Во-первых, современные экосистемы сами по себе во многих случаях нуждаются в охране. Так как наиболее вероятным является восстановления экосистем плейстоцена (имеется доказанная возможность замещения вымершей мегафауны современными животными), часто поднимается вопрос как о целесообразности такого процесса, так и о вероятном замещении этими экосистемами существующих ныне.
Палеоэкосистемы (а именно - биомы приледниковых областей плейстоцена) были весьма продуктивны (по уровню продукции растительной биомассы их можно сравнить с современными саваннами), но при этом их существование было привязано к весьма специфическим условиям, которые сегодня на Земле практически не встречаются. Поэтому вопрос о восстановлении таких биомов сегодня рассматривается исключительно в виде небольших экспериментальных территорий часто вне проблемы восстановления вымерших видов. Делается упор на возможность возобновления хозяйственной деятельности в условиях современной тундры после окончательного становления подобных плейстоценовым экосистем.
Второй спорный момент связан уже с включением восстановленных видов в существующие экосистемы. В данном случае как правило рассмат-риваются те виды, которые существовали и вымерли в современных экосистемах.
Так как каждый вид изначально является частью экосистемы, ее внутренних взаимодействий, он занимает определенную нишу в этой экосистеме. Теория эволюции говорит о том, что на любую, даже занятую нишу, всегда имеются претенденты, занимающие в таком случае подчиненное положение и остающиеся в подавленном состоянии. Однако комплекс скрытых и пока еще нереализованных адаптаций позволяет им в короткое время занять вакантное место в экосистеме. Этот процесс замещения одних видов другими является основой устойчивости экосистем. Как правило, в случае наличия вакантных мест видообразование значительно ускоряется, а видовое разнообразие существенно увеличивается.
Если рассматривать ситуацию, в которой один из значимых для экосистемы видов исчезает, нужно предположить, что через некоторое время его место занимает другой вид со сходным комплексом адаптаций и равновесие в экосистеме восстанавливается, она снова становится целостной, в ней занимаются вакантные ниши.
Предполагаемое возвращение к жизни (англ. - de-extinction process) уже исчезнувших видов столкнется в этом контексте как минимум с двумя существенными проблемами. Прежде всего (и это не столь существенная преграда на пути к реинтродукции) возникнет вопрос о том, какое место должен будет занять восстановленный вид в существующих ныне экосистемах. Здесь уместно упомянуть о проектах по восстановлению тасманийских сумчатых волков (тилацинов, Thylacinus cynocephalus) и американского странствующего голубя (Ectopistes migratorius), так как это практически единственные примеры истребления человеком массовых видов (большинство вымерших по причине хозяйственной деятельности человека видов представляли из себя малочисленные, часто эндемичные виды или даже подвиды).
Ни для тилацина, ни для странствующего голубя на сегодня в суще-ствующих экосистемах, бывших при жизни этих видов домашними для них, нет места. Роль тилацина взяли на себя интродуцированные около 3000 тысяч лет назад в Австралии собаки, а позже замещение произошло и на острове Тасмания, хотя там до сих пор существует популяция тасманийского дьявола (Sarcophilus laniarius). Роль странствующего голубя приняли другие птицы, в том числе и систематически близкие. Не совсем ясно, какое место теперь в экосистемах займут вымершие виды и насколько сильно они смогут повлиять на другие виды, уже закрепившиеся в занятых ранее нишах при условии восстановления достаточно полной и разнообразной популяции.
Вторым аспектом, который делает de-extinction process сомнительным и в значительной мере опасным, является предлагаемая для этого методика, в иностранной литературе называемая SCNT (Somatic cell nuclear transfer). Основа этой методики - замена ядра ооцита ядром соматической клетки, что позволяет получать лишь генетически совершенно однородный материал. Следовательно, воспроизводимая таким образом популяция будет характеризоваться крайне низким генетическим разнообразием или вовсе отсутствием такового [2].
Общеизвестно, что основой существования устойчивой популяции является достаточно высокое генетическое разнообразие (генетический поли-морфизм), создающее материал для микроэволюционных процессов, процессов адаптации и, как следствие, экологической пластичности популяции (или группы популяций). В генетически однородных популяциях, где все особи находятся в непосредственном родстве (полную генетическую однородность можно трактовать именно так), резко увеличивается генетическая нагрузка на популяцию. В таких условиях поддержание сколько-нибудь значительной численности популяции не представляется возможным.
Кроме того, это чревато возникновением эндогенных заболеваний, контролировать которые невозможно. Этот тезис хорошо иллюстрируется при-мером заболевания тасманийских дьяволов (Sarcophilus laniarius) - лицеовй опухолью тасманийского дьявола, появившейся в популяции вида сравнительно недавно (первый случай DFTD зарегистрирован в 1996 г.) и быстро распространившейся (на сегодня около 80% животных имеет признаки забо-левания). В числе причин столь быстрого распространения называется, в том числе, и низкое генетическое разнообразие популяции S. laniarius.
Еще одной существенной проблемой является вопрос соотнесения вымерших видов и видов, полученных в результате работ по восстановлению генома. Предлагаемые варианты восстановления фрагментарных геномов вымерших видов (полные, по всей видимости, отсутствуют даже для тех видов, которые представлены в виде единиц хранения в музеях в значительном количестве) представляют из себя поэтапную замену генов. При этом не вполне ясно, имеется ли вообще возможность получить вид, более напоминающий вымерший, нежели исходный. Так как геном является целостной системой со сложными внутренними связями и взаимодействиями, сегодня среди специалистов в области молекулярной биологии преобладаем мнение, что получить полноценный геном вымершего организма невозможно вовсе [1].
По той же самой причине, по которой нельзя рассматривать геном, как простую совокупность генов, нельзя рассматривать de-extinction process вне вопроса о вирусных заболеваниях, которые были характерны для популяций вымерших видов. В геномах каждого вида эукариот содержится значительное количество ретровирусных вставок различной степени полноты, от поврежденных и не способных к функционированию, до вполне жизнеспособных. Это создает угрозу появления новых ретровирусных заболеваний, переноса их на другие, близкие виды, а также на неродственные. Хотя, вероятность этого крайне незначительна [3], исключать такое развитие событий нельзя.
Таким образом, de-extinction process вымерших видов сталкивается со множеством серьезных проблем, среди которых не только биологические, но и не обсуждаемые в данном случае этические и даже юридические. Решение этих вопросов не менее важно, чем решение технических проблем на пути к восстановлению вымерших видов.
Так как это исключительно авторское мнение, основанно на литературном обзоре, оспаривать его нет смысла.