Colossal Biosciences, техасская компания, занимающаяся «восстановлением вымирания», недавно объявила, что она успешно высиживает цыплят, используя самостоятельно разработанные «искусственные птичьи яйца», и заявила, что эта технология может поддерживать развитие птичьих эмбрионов, полностью отделенных от натуральной яичной скорлупы, без необходимости дополнительной подачи чистого кислорода. Компания рассматривает это достижение как ключевой шаг в своем плане по «возвращению вымерших птиц», целевыми видами которого являются вымершие новозеландские гигантские моа (моа) и знаменитый дронт (додо).
По данным Colossal, это искусственное птичье яйцо заменяет натуральную яичную скорлупу полускорлупой с открытой решеткой и использует прозрачную мембрану на основе кремния для замены мембранной структуры, которая изначально разделяла желток и яичную скорлупу. Утверждается, что силиконовая мембрана позволяет кислороду воздуха свободно диффундировать в развивающийся эмбрион, тем самым обходя технические трудности традиционных искусственных инкубационных систем, которые должны напрямую доставлять чистый кислород, но могут снизить выживаемость цыплят. Исследователи планируют сначала перенести оплодотворенные эмбрионы и желтки из настоящих птичьих яиц в это искусственное яйцо, затем поместить их в инкубатор для выращивания и продолжить наблюдать за процессом развития эмбриона через прозрачную мембрану.
На самом деле, технология так называемого «искусственного яйца» не является новой концепцией. Эксперимент по извлечению куриных эмбрионов из натуральной яичной скорлупы и их культивированию в системе in vitro восходит к 1980-м годам. Научное сообщество много раз успешно выводило живых птиц и выращивало их во взрослых особях в таких системах. На данном этапе этот тип технологии в основном используется в фундаментальных исследованиях, включая механизмы эмбрионального развития, процессы роста опухолей, создание трансгенных цыплят, а также разработку лекарств и вакцин. Однако для продвижения применения в более широком масштабе все еще существуют технические узкие места, особенно в том, как избежать негативного воздействия высоких концентраций кислорода на здоровье эмбрионов и цыплят, обеспечивая при этом выводимость.
Colossal утверждает, что ее новое искусственное яйцо решает проблему традиционных систем, использующих чистый кислород, за счет инноваций в структуре скорлупы и мембранных материалах. Если соответствующие утверждения подтвердятся, это станет важным технологическим скачком в этой области, а также может принести новые инструменты для защиты видов. Однако информация, публикуемая в настоящее время компанией, в основном поступает с ее собственного веб-сайта и тщательно подготовленных видеоклипов. Он также не раскрывает подробные данные или рецензируемые научные статьи. Постороннему лицу трудно провести независимую оценку плана эксперимента, размера выборки, уровня успеха и здоровья цыплят.
В проекте «восстановления вымирания» Colossal планирует использовать методы редактирования генов, чтобы изменить геномы существующих птиц, чтобы они были ближе к вымершим видам. Например, компания планирует изменить геном эму, чтобы сделать его более похожим по генетическому составу на гигантского новозеландского моа. Подобный подход ранее использовался для модификации генома серого волка, чтобы он был более похож на вымершего лютого волка. Кроме того, компания также предложила использовать подобную технологию для генетической модификации существующих никобарских голубей, чтобы они были ближе к дронтам, а затем использовать искусственные яйца для выращивания эмбрионов.
Одна из предпосылок Colossal заключается в том, что технология создания искусственных яиц может быть увеличена в размерах, чтобы вместить птичьи эмбрионы разных размеров. Однако на практике эта идея сталкивается с огромными практическими препятствиями: даже если предположить, что скорлупу можно увеличить, ключом к действительной поддержке развития эмбриона являются желток и яичный белок. Что касается размеров тела, то яйценосность гигантского моа может в десятки, а то и сто раз превышать куриное яйцо. Яичные желтки и яичные белки любой существующей птицы трудно обеспечить достаточным питанием. Желток, по сути, представляет собой одну клетку, и простое увеличение этой клетки путем «инъекции дополнительного желтка» чрезвычайно сложно как с инженерной, так и с биологической точки зрения, а также может повредить ее структуру и функцию.
Что еще более важно, процесс развития птичьих эмбрионов у разных видов очень специализирован. Существуют не только различия в потребностях в питании и характере газообмена, но и сложные взаимодействия между эмбрионом, яичной скорлупой и яичной мембраной еще не до конца изучены. Сможет ли новая технология действительно имитировать естественную среду инкубации и выращивать здоровых особей разных видов, пока неизвестно и может быть проверено только временем и последующими исследованиями.
Помимо научной осуществимости, планы Колоссала в Новой Зеландии сталкиваются со значительным социальным и культурным сопротивлением. Предыдущие дискуссии вокруг «воскрешения» моа показали, что многие общины маори и широкая общественность явно выступают против «воскрешения» гигантских моа как проекта экотуризма. Некоторые ученые отмечают, что когда дело доходит до «воссоздания» вымерших видов, мировоззрение коренных народов и роль кайтяки должны серьезно учитываться в процессе принятия решений, а не просто рассматриваться как техническая проблема или возможность для бизнеса.
С точки зрения сохранения видов, Colossal утверждает, что технология искусственных яиц имеет широкий потенциал применения, особенно при искусственном разведении видов, находящихся под угрозой исчезновения, таких как новозеландский какапо, черный стройный кулик и южная новозеландская ржанка. Эти виды обычно имеют долгую продолжительность жизни, медленные репродуктивные циклы и низкую яйценоскость. Если начинающие родители уничтожают яйца, несчастные случаи или экстремальные погодные условия, ограниченные потери яиц могут нанести серьезный удар по восстановлению популяции. Теоретически, если поврежденные яйца или яйца птиц с высоким риском можно как можно скорее «пересадить» в искусственные яйца, это может помочь улучшить выживаемость птенцов.
Ожидается, что с помощью технологий генной инженерии искусственные яйца изменят генетическое разнообразие и улучшат устойчивость птиц к болезням. Например, научное сообщество обнаружило, что определенные вирусы угрожают птенцам птиц, находящихся под угрозой исчезновения. В будущем редактирование генов может быть использовано для повышения их иммунитета. Система искусственных яиц обеспечивает платформу для выращивания таких генетически модифицированных особей. Кроме того, искусственная инкубация в сочетании с генетическими методами может помочь смягчить проблему низкой успешности вылупления в некоторых небольших популяциях из-за инбридинга.
Однако для тех видов, находящихся под угрозой исчезновения, которые естественным образом откладывают очень мало яиц, одних только существующих источников яиц недостаточно. Чтобы стабильно получить достаточное количество эмбрионов в искусственной системе, необходимо ввести «трансгенных птиц-носителей». Одна из идей состоит в том, чтобы использовать обычную домашнюю птицу, такую как куры, в качестве доноров и «фабрик» для производства спермы и яйцеклеток, несущих геном других видов, затем получать оплодотворенные эмбрионы путем естественного спаривания, а затем переносить эмбрионы и желтки в искусственные яйца для завершения развития. Хотя существует пространство для научного исследования такого рода межвидовых операций глубокой модификации, этические противоречия также очевидны.
Эксперты подчеркивают, что если искусственные яйца сочетаются с генной инженерией и трансгенными птицами-носителями для сохранения, то в дополнение к научным демонстрациям необходимо создать прозрачный и более интенсивный механизм участия общественности и коренных народов, при котором в принятии решений будут участвовать хранители видов и затронутые сообщества. В то же время, как предотвратить приватизацию и коммерциализацию ключевых природоохранных технологий, это также практический вопрос. Если технология искусственных яиц Colossal действительно сможет выполнить свои научные и природоохранные обещания, следующим шагом будет обеспечение равного доступа государственным природоохранным учреждениям и передовым природоохранным организациям, а не замыканию их в рамках системы патентов и капитала нескольких компаний.
Многие исследователи предупреждают, что даже если технология создания искусственных яиц в конечном итоге окажется эффективной, она не сможет стать «универсальным противоядием» для предотвращения вымирания видов. В обозримом будущем судьба видов будет по-прежнему определяться контролем над хищниками, восстановлением среды обитания и долгосрочным управлением существующими видами. Высокотехнологичные инструменты могут помочь в некоторых случаях, но они не заменят облегчения основного стресса для экосистем.