Яйцо — одно из величайших чудес природы, пусть и небольших. Будучи самой крупной одиночной клеткой среди всех видов, яйцо представляет собой самодостаточный инкубатор, избавляющий от необходимости в живой утробе для обеспечения безопасности, питания, снабжения кислородом и поддержания жизни развивающегося организма. Всё это происходит автоматически внутри скорлупы, которая может быть размером с горошину у колибри или с дыню у страуса. Людям, при всей их инженерной смекалке, было бы трудно придумать что-то столь простое, элегантное и проникновенное. До сих пор.
19 мая компания Colossal Biosciences из Далласа, которая в прошлом году попала в заголовки новостей, когда фактически вернула к жизни вымершего гигантского волка, объявила, что вывела стаю из 26 живых птенцов из полностью искусственных яиц. Технологию, лежащую в основе этого прорыва, впоследствии можно будет применить для возвращения к жизни дронта и новозеландского гигантского нелетающего моа — оба вида находятся в списке задач Colossal по возвращению вымерших видов.
«Каждая новая масштабируемая система для „возрождения“ вымерших видов — это, в конечном счёте, биологическая проблема, облечённая в форму инженерной задачи», — заявил соучредитель и генеральный директор Colossal Бен Лэмм в заявлении, сопровождавшем объявление о вылуплении птенцов. «Восстановление таких видов, как гигантский моа Южного острова, — это не просто реконструкция древних геномов… это требует создания совершенно новой системы инкубации».
Искусственную скорлупу спроектировать непросто, ведь настоящая скорлупа удивительно сложна. Типичная яичная скорлупа, состоящая в основном из карбоната кальция, уложенного в кристаллическую структуру, имеет толщину не более 0,4 мм и покрыта до 17 000 крошечных пор, обеспечивающих газообмен с окружающей атмосферой — вывод углекислого газа и поступление кислорода. Кроме того, внутри яйца находится пара гладких внутренних мембран, выполняющих ещё одну важную функцию — защиту развивающегося птенца от проникновения бактерий. Но эти мембраны должны быть чрезвычайно тонкими.
«Испарение играет важную роль в развитии цыплёнка, — говорит Крис Ламберт, менеджер по аппаратному обеспечению и инжинирингу компании Colossal. — Каждый день из яйца должно выходить определённое количество воды, поэтому толщина этой мембраны составляет 20 микрон. Человеческий волос имеет толщину около 100 микрон».
Яйцо, разработанное компанией Colossal, было совершенно иным. Внутренние мембраны были изготовлены из невероятно тонкого кремния с использованием запатентованной технологии, которую Colossal планирует зарегистрировать. Скорлупа охватывала примерно две трети яйца. Это была титановая конструкция, напоминавшая стаканчик для яиц всмятку, без верхней части, хотя и снабжённая сотнями шестиугольных пор для газообмена. После того как были изготовлены несколько десятков таких титановых яиц, компания Colossal собрала оплодотворённые куриные яйца с птицефермы, которой она владеет и управляет, и доставила их в лабораторию. Там учёные аккуратно вскрыли верхнюю часть яйца и перенесли желток, белок и крошечный зародыш в титановую чашку для яиц, а затем накрыли чашку прозрачной крышкой. На момент переноса эмбрионам было около трёх дней после оплодотворения, то есть у них оставалось 18 дней из трёхнедельного инкубационного цикла.
«Мы помещаем яйцо в инкубатор, который контролирует условия окружающей среды, — говорит Ламберт. — Затем мы делаем снимки на определённых этапах, чтобы понять, как проходит развитие». По окончании инкубационного периода птенцы начали «проклёвывать» скорлупу, используя свои клювы, чтобы пробить мембрану, точно так же, как обычный птенец пробивает скорлупу. В конце концов 26 птенцов перевезли на ту же ферму в Техасе, с которой были собраны их яйца. Там они смогут прожить всю свою оставшуюся жизнь, продолжительность которой составляет от пяти до десяти лет.
Конечно, для разведения кур нам не нужны новые технологии, ведь яйцо прекрасно справляется с задачей производства 27,6 миллиарда птенцов, которые в любой выбранный момент времени обитают по всему миру на фермах и в инкубаторах. Но компания Colossal нацелилась на совершенно другое животное. В июле компания объявила, что намерена вернуть к жизни нелетающую птицу высотой 3,6 метра и весом 227 кг, известную как моа. Этот вид когда-то процветал по всей Новой Зеландии, пока люди не истребили его около 600 лет назад. Исчезновение моа привело также к исчезновению орла Хааста, для которого моа был единственной добычей.
Восстановление моа начнётся с секвенирования его генома на основе многочисленных образцов тканей, хранящихся в музеях и частных научных коллекциях. Затем учёные обратятся к близкородственному живому виду — тинаму или эму — и извлекут из эмбриона тинаму или эму первичные половые клетки (то есть клетки, из которых развиваются яйцеклетки и сперматозоиды) и перепрограммируют их геном, чтобы он соответствовал ключевым особенностям моа. Эти отредактированные клетки затем введут в другой эмбрион тинаму или эму внутри яйца. Если всё пойдёт по плану, клетки переместятся в гонады эмбриона, превращая их так, что самки будут производить яйца, а самцы — сперму не вида-хозяина, а моа. Результатом, в теории, станет эму или тинаму, которая вылупится, вырастет, спарится и отложит яйца, содержащие птенцов моа.
Но у этого плана есть одна проблема. Полностью сформировавшееся яйцо моа в 80 раз больше куриного яйца и в восемь раз больше яйца эму. Суррогатная эму могла бы отложить яйцо, которое вначале было бы достаточно большим, чтобы вместить крошечный зародыш моа, но по мере роста будущего птенца оно стало бы слишком большим для скорлупы, заключающей его. Тогда стратегия заключалась бы в том, чтобы осторожно расколоть скорлупу и перенести содержимое в искусственное яйцо, подобное тем, из которых вылупились цыплята, но в 80 раз больше.
«Мы пока не публикуем дату [когда моа может вылупиться]», — говорит Лэмм. «Но я думаю, что это будет середина 2030-х годов».
До этого Colossal должна попрактиковаться с другими видами мелких птиц, затем перейти к крупному эму и, наконец, к гигантскому моа. Природа создала идеальный маленький репродуктивный контейнер, когда изобрела яйцо. Наука постепенно учится ей подражать.