Тысячи лет назад по Земле топотали мамонты, шествовали шерстистые носороги, слонялись мастодонты: планетой правили крупные звери, которых позже человечество назовёт «мегафауной». Потом почти все они вымерли, а в XX веке люди задумались о том, как их возродить.
С чего всё началось
В 1960-х американский зоолог Пол С. Мартин (Paul S. Martin) выдвинул гипотезу, согласно которой в исчезновении могучих зверей эпохи Плейстоцена виноваты люди. Мартин указывал на то, что до последнего ледникового периода крупные животные успешно пережили несколько циклов обледенения и потепления, а значит, не могли погибнуть от очередного изменения климата. По мнению учёного, эпизоды вымирания мегафауны в разное время и на разных континентах объединяло одно — появление человека. Там, куда приходили наши предки, крупные животные исчезали. Мартин сравнивал распространение человека с наступлением немецкой танковой дивизии. Он заключил, что вымирание плейстоценовой мегафауны — результат неумеренной охоты, «перепромысла» (overkill). Выживание больших зверей в Африке Пол Мартин объяснял тем, что на этом континенте человек и животные сосуществовали миллионы лет и эволюционировали параллельно, дичь успела изучить охотника и выработать стратегии защиты. Животным Америки, Австралии и Новой Зеландии повезло меньше: они столкнулись с новым опасным хищником Homo Sapiens, противостоять которому не умели.
Мартина часто критикуют археологи, палеонтологи и другие специалисты, обвиняя его в том, что он недостаточно хорошо изучил имеющиеся данные и не всегда точно указывает даты вымирания тех или иных животных, подгоняя их под появление на континенте или острове (Мадагаскар) человека. Также его обвиняют в плохом понимании климатической гипотезы вымирания, которую он опровергает.
Среди конкретных аргументов противников «гипотезы перепромысла» есть такой: в Америке археологи нашли места забоя пяти из тридцати семи исчезнувших видов животных, об участии человека в истреблении других представителей мегафауны достоверных сведений нет. Предположение Пола Мартина о том, что животные не могут приспособиться к новому хищнику, тоже не подтверждаются: в 2001 году было опубликовано исследование о том, что лоси учатся избегать хищников за одно поколение, а в 2007 году стало ясно, что слоны могут отличить потенциально опасных людей от безобидных.
Согласно «гипотезе перепромысла», причиной исчезновения мегафауны в Америке около 13 000 лет назад стало появление людей культуры Кловис — умелых охотников с развитой каменной индустрией: они первыми заселили континент и за 400 лет уничтожили крупных животных. Но эти положения теории опровергают новые археологические находки. Стоянкам, найденным в Монте-Верде (Чили) и штате Висконсин — 14 600 и 14 800 лет соответственно, а Кловис жили примерно 13 200 — 12 800 лет назад (по другим данным примерно 15 000 — 12 900 лет назад). Эти данные заставляют пересмотреть некоторые предположения Мартина: во-первых, Кловис не были первыми, а во-вторых, соседство людей и животных оказалось более длительным, чем считалось раньше.
Верна ли гипотеза об истреблении мегафауны людьми, спорят до сих пор. Между двумя крайностями — «животных убил климат» и «животных убили люди» — расположились теории о разных сочетаниях человеческого и климатического факторов. Сторонники антропогенной гипотезы не обязательно считают, что люди собственными руками убили всех мамонтов и носорогов. Человек мог способствовать гибели животных, изменив среду их обитания или принеся с собой новые болезни. Популярна также «гипотеза последней капли», согласно которой основную роль в вымирании древних крупных животных сыграл климат, а человек поставил в этом деле жирную точку, истребив охотой ослабленные и сократившиеся в результате обледенения популяции. Однако доподлинно, что стало основной причиной вымирания мегафауны, а что последней каплей, до сих пор неизвестно. Например, в 2013 году в журнале Proceedings of the Royal Society B писали, что основной причиной вымирания мамонтов стало изменение климата, а в следующем году там же доказывали, что крупные животные погибли по вине человека.
Вперёд в прошлое
Антропогенная теория очень популярна среди экологов. О ней часто вспоминают, когда хотят доказать, что человек — кровожадный истребитель всего живого. Из «гипотезы перепромысла» следует, что раз люди виноваты в гибели мегафауны, они обязаны её восстановить. Попытки заселить дикими животными территории, где они когда-то жили и откуда исчезли («реинтродуцировать» их), учёные предпринимают очень давно. Например, над «возвращением» овцебыка работают уже больше ста лет.
Для европейцев это животное открыл англичанин, служащий компании Гудзонова залива в Канаде Генри Келси в 1689 году. С 1917 года овцебык в Канаде был взят под правительственную охрану. Запрет на его промысел действовал 52 года. С 1950 года овцебык стал охраняться и в Гренландии, где к тому времени он был почти истреблён. В материковой Европе и Северной Азии в конце XIX — начале XX века овцебыков уже не было. Правда, на полуострове Таймыр был найден череп овцебыка с простреленной лицевой костью. Эта находка недвусмысленно сообщала нам о том, что овцебык не только топтал копытами заснеженную землю на Севере Евразии, но и делал это относительно недавно, в историческое время.
О реинтродукции овцебыка уже в начале XX века задумались учёные многих северных стран. В результате в двадцатые годы овцебыки были завезены в Норвегию, в тридцатые — в Исландию и США, в начале семидесятых они самостоятельно пришли из Норвегии в Швецию, в середине семидесятых овцебыка привезли в СССР.
Советский эксперимент начинался с пятидесяти особей, отловленных в Канаде и на Аляске и переселённых на остров Врангеля и на Таймыр. Быки благополучно прижились и размножились. Сегодня популяция овцебыков на острове Врангеля насчитывает 850 голов, а на Таймыре пасётся уже восьмитысячное стадо. В конце 1990-х — начале 2000 гг. началось расселение овцебыков на Ямале, в Якутии, в Магаданской области и на Полярном Урале.
Реинтродукция — старая и хорошо известная практика. Работы Пола С. Мартина о вымирании доисторических животных вдохновили совершенно новое явление — движение за восстановление плейстоценовой мегафауны. Его сторонники считают, что сохранить вымирающие виды недостаточно, нужно воссоздать экосистемы в том виде, в каком они были до первого столкновения с человеком. Для этого экологи предлагают заселить заповедники сохранившимися видами крупных животных, их потомками или теми, кто занимает ту же экологическую нишу. Например, ввезти африканских и азиатских слонов вместо вымерших мамонтов и мастодонтов. Сторонники движения уверены, что Плейстоценовые парки сохранят современную мегафауну и помогут развитию эко-туризма.
Это новаторское предложение вызывает не меньше споров, чем «гипотеза перепромысла». Противники возрождения плейстоценовой мегафауны утверждают, что:
- последние 13 000 лет экосистемы развивались без крупных животных, поэтому их подселение может навредить местной флоре и фауне;
- в результате эксперимента вместо природы плейстоцена родится новая экосистема с уникальным видовым составом;
- побеги животных из парков вряд ли понравятся местным жителям;
- современных крупных животных дешевле охранять в местах обитания;
- эксперименты по восстановлению плейстоценовой мегафауны могут занять десятки лет.
Парк четвертичного периода
Несмотря на возражения критиков, сторонники восстановления плейстоценовой мегафауны сделали несколько попыток восстановить древние экосистемы. Самые примечательные проекты подобного рода — Оствардерсплассе в Нидерландах и Плейстоценовый парк в Якутии.
Оствардерсплассе
Кусок земли, отвоёванный голландцами у воды во время превращения залива Зёйдерзее в озеро, сначала хотели отдать под промышленную застройку. Но эти планы нарушил биолог Франс Вера (Frans Vera): в 1983 году, пока чиновники решали, что именно строить на огромном заболоченном участке, Франс проявил инициативу — привёз туда быков Хека (о том, что это за животные, читайте ниже) и попытался выпустить на волю. Тогда ему это не удалось: власти вмешались и отправили грузовики с животными восвояси. Однако Вера был настойчив и уже через несколько месяцев добился своего — участок бывшего залива в провинции Флеволанд (всего сорок минут электричкой от Амстердама) превратили в плейстоценовый заповедник, и экологу всё-таки удалось заселить его свирепыми немецкими копытными.
Цель эксперимента Франса Вера — проверить гипотезу, согласно которой древняя Европа напоминала современную африканскую саванну. Популярная точка зрения гласит, что в эпоху плейстоцена Старый Свет покрывали густые леса, но Вера с этим не согласен. Эколог убеждён, что несколько тысяч лет назад деревья просто не могли разрастись в чащи — этому помешали бы огромные стада копытных, жившие в то время в Европе. Леса появились уже после вымирания мегафауны — на месте заброшенных людьми полей.
Создатели заповедника выбрали необычную тактику: не вмешиваться. Люди не подкармливают и не вакцинируют животных, добывать пищу быкам приходится самим. Всё как в естественной среде обитания. Именно за это Франса Вера и не любят защитники прав животных: как и в дикой природе, в Оствардерсплассе звери погибают.
Заповедник состоит из сухой и влажной зон. Во влажной зоне возле озера Маркермер живут дикие гуси, бакланы, белые цапли, орланы-белохвосты и выпи. В сухой пасутся быки Хека, польские коники и благородные олени. Крупных хищников в заповеднике нет, но численность копытных всё равно ограничена и зависит от того, сколько пищи они смогут найти на огороженной территории. В тёплые сытые сезоны животные размножаются, и популяция быстро увеличивается, а зимой, когда пищи не хватает, многие умирают. Из-за скандалов о жестоком обращении с животными голландское правительство даже учредило «Международный консультативный комитет по обращению с крупными травоядными». Он рекомендовал отстреливать слишком слабых особей, но даже исполнение этих рекомендаций не спасает руководство заповедника от гнева общественности.
Эксперимент в Оствардерсплассе, пожалуй, можно признать удачным: как и предполагал Франс Вера, крупные копытные изменили ландшафт. Сухую зону будущего заповедника когда-то использовали как ивовый питомник, но появление травоядных предотвратило возникновение леса, и теперь плейстоценовый парк — это открытые пространства с редкими деревьями. Реинтродуцированные животные успешно прижились, они плодятся и размножаются. В 2006 году в заповеднике появились орланы-белохвосты. Хотя орнитологи уверяли, что эти птицы не будут вить гнёзд в Оствардерсплассе, орланы не только обустроили дом, но и вывели нескольких птенцов, а такого в Нидерландах не было со времён Средневековья.
Плейстоценовый парк
Плейстоценовый парк — это эксперимент Северо-восточной научной станции РАН по воссозданию мамонтовых степей в якутском заповеднике.
Руководитель проекта Сергей Афанасьевич Зимов предположил, что тундру можно превратить в плодородные пастбища, если заселить её крупными травоядными. Чтобы проверить эту гипотезу, в 1988 году на территорию заповедника завезли якутских лошадей. Позже к ним подселили лосей, северных оленей и маралов, реинтродуцировали овцебыков и зубров. Позаботились и о хищниках: по заповеднику бегают медведи, волки, рыси и росомахи. Не все животные успешно прижились — маралы сбежали, из пяти завезённых зубров только один успешно перенёс осень — но оставшиеся чувствуют себя хорошо и понемногу меняют экосистему. Благодаря копытным на бесплодной земле выросла густая трава, стали ниже кустарники, появилось больше открытых пространств.
Сергей Зимов утверждает, что превращение тундры в мамонтовую степь может предотвратить выброс в атмосферу огромного количества метана. Зимов и учёные из университетов Аляски и Флориды выяснили, что в результате таяния вечной мерзлоты озёра Северной Сибири выделяют 3,8 миллионов тонн метана в год. Если мерзлота продолжит таять такими темпами, в атмосферу поступят миллиарды тон метана, а этот парниковый газ способствует потеплению климата. Зимов предлагает предотвратить катастрофу, повторив опыт Плейстоценового парка.
Благодаря публикациям в известных научных журналах проект Сергея Зимова широко известен за границей. Якутский заповедник вспоминают как пример успешного восстановления плейстоценовой мегафауны. Сам Зимов считает, что точно воссоздать природу Сибири, какой она была 17 000 лет назад — невозможно, нужно выстроить экосистему, которая сможет работать в современных условиях. Но и с теми, кто призывает сохранять «то, что есть» он не согласен. Сергей Афанасьевич уверен, что большинство экосистем не сможет выжить в соседстве с человеком. Поэтому создавать новую среду для животных придётся непременно.
В 2012 году в Тульской области появился южный филиал Плейстоценового парка — заповедник «Дикое поле». Это тот самый «туристический проект», о котором мечтают сторонники возрождения плейстоценовой мегафауны: в заповеднике любой желающий сможет увидеть животных в естественных условиях. «Дикое поле», несмотря на название, не такое уж и дикое — его расположили недалеко от шоссе и железной дороги, чтобы будущим посетителям было проще добираться. Сейчас на 300 гектарах пасутся башкирские лошади, калмыцкие коровы, муфлоны, косули, маралы, яки и овцы — всего 150 животных. Создатели проекта надеются полностью сформировать экосистему заповедника уже в этом году.
Возроди меня обратно
О некоторых видах крупных травоядных всё-таки известно наверняка, что погибли они по вине человека. Зубр, тур и квагга успешно пережили плейстоцен и вымерли уже в исторический период. Предотвратить исчезновение этих видов люди не успели — слишком поздно спохватились — и в двадцатом веке занялись их возрождением.
Зубр
Когда-то зубры жили на всей территории Европы, но к XIX веку из-за охоты и вырубки лесов они вымерли почти повсеместно. Осталось только два подвида: кавказский и равнинный зубр, оба — на территории нынешней России. Равнинных зубров берегли в заповедной Беловежской пуще, их кавказских собратьев защищала труднодоступная местность. Но, несмотря на все попытки сохранить зубров (охоту на крупных животных в Беловежской пуще запрещали уже с XV века), к середине XX века все дикие животные этих линий были полностью уничтожены.
Последний равнинный зубр был убит в 1919, 1921 или 1922 году (разные источники приводят разные данные). Всему виной Первая мировая война: Беловежскую пущу на три года оккупировали немецкие войска, за это время они успели вырубить огромное количество леса и вывезти в зоопарки Германии несколько десятков животных. Последних кавказских зубров застрелили на горе Алоус в 1927 году. Так с лица Земли исчезли последние дикие быки Европы.
Все современные зубры — потомки зверей из зоопарков и заповедников, в 1926 году, когда люди спохватились, они насчитали только 52 особи по всему миру. Основателями всех нынешних популяций стали 12 животных, 7 из которых были «родителями» равнинного подвида. Кавказскую линию так и не удалось сохранить в чистом виде: единственного выжившего представителя, быка по кличке Кавказ, пришлось скрещивать с равнинными коровами. Современные кавказские зубры — гибриды, пусть и похожие внешне на своих вымерших предков.
Тур
Последняя на Земле самка тура умерла в 1627 году. Сейчас увидеть этих быков можно разве что на картинках и эмблемах, и в этом есть некоторая ирония: на гербе Молдавии тур остался, а в природе его уже не существует.
Первые попытки возродить этот вид предприняли спустя четыреста лет после его гибели зоологи нацистской Германии. В двадцатых годах XX века братья Хек — Хайнц и Лутц — независимо друг от друга скрещивали разные породы быков, чтобы получить особей, похожих на тура внешним видом и поведением. Эксперимент получился не очень удачным: новая порода под названием «Бык Хека» отличалась от древнего предка и размерами, и строением тела (но братья, конечно, заявили, что воскрешение легендарного рогатого состоялось). Зато животные были такими же агрессивными: Лутц Хек использовал для селекции испанских боевых быков, из которых веками отбирали самых задиристых. Немногим особям новой породы удалось пережить Вторую мировую. Быки Лутца Хека жили в берлинском зоопарке. Во время бомбардировок животных ранило шрапнелью, они заживо сгорали в клетках, а тех, кому удалось вырваться, отстреливали. Уцелели только быки, выведенные Хайнцем Хеком. Сейчас они живут в зоопарках и заповедниках и до сих пор не могут избавиться от прозвища «нацистские суперкоровы».
Немецкие зоологи при проведении эксперимента полагались на изображения тура — не самый надёжный источник информации. Учёные голландской ассоциации Stichting Taurus сверяются с ДНК, полученной из ископаемых костей. На основе этих данных в рамках программы TaurOs Project они собираются вывести похожую на тура, но не идентичную породу — тавра. Как и братья Хек, голландцы используют селекцию, скрещивая различные примитивные, то есть, наиболее близкие по геному к дикому быку — туру, породы крупного рогатого скота (заморанская, подолица, пахуна, мареммана, лимия, маронеза, хайленд, испанский боевой бык, туданка).
В 2013 году из TaurOs Project ушёл один из руководителей проекта — Хенри Керкдижк-Оттен (Henri Kerkdijk-Otten). Он хотел найти другую, более эффективную стратегию возрождения тура. Хенри основал новый фонд — True Nature Foundation — чтобы запустить международную программу Uruz Project. Команда учёных на этот раз использует не только селекцию, но и редактирование генома. Сочетание этих методов позволит получить туроподобных быков раньше, возможно, всего за два поколения.
Квагга
Зебра с полосками только на передней половине тела — квагга — обитала в Южной Африке, пока туда не добрались голландские колонисты. Европейские поселенцы и их потомки принялись активно охотиться на животное и в 1878 году убили последнюю дикую кваггу. Через пять лет, 12 августа 1883 года в Амстердамском зоопарке умерла полосатая самка — и вид исчез с лица Земли. Вымирание африканской лошадки обнаружили только через несколько лет.
Квагга — первый вымерший вид, который удостоился анализа ДНК. В 1980 году исследование подтвердило, что она действительно близкий родственник саванной зебры. Это значило, что из современных зебр можно вывести породу с похожим рисунком. Для этого в 1987 году команда учёных отобрала в национальном парке Этоша 9 зебр и поселила их в специальном лагере, расположенном близ местечка Робертсон, Cape Nature Conservancy farm Vrolijkheid. Первый жеребёнок, признанный «квагга-подобным» из-за рисунка на шкуре родился через восемнадцать лет. В 2013 году учёные вывели уже пять поколений новых животных. Насколько они генетически близки вымершему виду, сказать сложно, но если судить по внешности (а это всё, что остаётся теперь людям), квагга действительно воскресла.
Далёкий зов мамонта
Самый любимый народом представитель мегафауны — пожалуй, такой же популярный, как покемоны или пони, — мамонт. Неважно, от чего вымерли эти животные: от климата или от человеческой руки — их хотят воскресить все. Уж очень симпатичны эти большие мохнатые зверюги с огромными бивнями. Мы тоже любим шерстяных гигантов и хотим рассказать о трёх действующих проектах по их возрождению.
«Возрождение мамонта»
В 2011 году на выставке «Hello, mammoth!» в Сеуле российские учёные из Северо-восточного федерального университета познакомились с генетиком Ву Сук Хваном (Woo Suk Hwang) и предложили ему совместными усилиями возродить мамонтов. На этот решительный шаг их вдохновил сюжет канала НТВ о том, как профессор успешно клонировал койота. Ву Сук Хвану мамонты всегда были очень симпатичны, поэтому в следующем году российский Северо-Восточный Федеральный университет и корейский фонд биотехнологических исследований Сооам Биотех (Sooam Biotech) договорились, что:
Российские учёные будут поставлять ткани мамонтов и организуют в Якутии лабораторию для изучения их генома. Корейские будут добывать останки мамонтов вместе с российскими, организовывать мобильную лабораторию рядом с местом раскопок и передавать российским коллегам опыт клонирования.
Всё это записали в соглашении о сотрудничестве. Совместный проект интересен уже потому, что руководитель Сооам Биотех — очень известный и очень неоднозначный учёный. С одной стороны, его научная группа первой в мире успешно клонировала щенка, а лаборатория Сооам поставляет сотни клонированных животных. С другой, Ву Сук Хван фальсифицировал научные исследования, которые сделали его всемирно известным. Профессора Хвана разоблачили, признали виновным в растрате и нарушении этики, запретили заниматься исследованиями стволовых клеток и осудили на 18 месяцев условно. К статьям опубликовали опровержения. Ву Сук Хвана со скандалом выгнали из Сеульского национального университета, тогда он и создал Сооам Биотех. Хотя репутация корейского учёного теперь далеко не блестящая, никто не оспаривает его достижений в области клонирования животных.
Сейчас учёные видят два способа клонировать мамонта: найти живые клетки, выделить из них ДНК и подселить их в яйцеклетку животному родственного вида или создать искусственную ДНК, заменяя фрагменты генома индийского слона. Российско-корейский проект идёт по первому пути. Первая важная задача — найти в образцах тканей мамонта жизнеспособные клетки с сохранившимся ядром. После этого можно будет извлечь ядерную ДНК, поместить в яйцеклетку индийской слонихи (эти животные генетически ближе к мамонтам, чем их африканские собратья), получить из яйцеклетки эмбрион и поместить его в слоновью матку.
Пока всё идёт по плану. В Якутске уже открылся Центр коллективного пользования «Молекулярная палеонтология», в котором можно работать с генами вымерших животных. Его сотрудники отобрали костные ткани мамонта, теперь они попытаются выделить ДНК, а расшифровывать её будут корейские учёные. Даже если эта попытка воскрешения провалится, проект уже принёс очевидную пользу: теперь в России есть центр молекулярной палеонтологии, а наши учёные стажируются в Корее.
Навалимся всем миром
Международная команда из японских, российских и американских учёных предприняла попытку возрождения мамонта на год раньше — в 2011 году. Проект возглавил профессор Университета Киото Акира Иритани (Akira Iritani). Он уже участвовал в похожем исследовании в конце девяностых, тогда учёные надеялись добыть сперму мамонта и оплодотворить ею слониху. Проект провалился: сперму достать не удалось, клонировать соматическую (не участвующую в половом размножении) клетку — тоже.
Теперь Иритани собирается использовать наработки другого японца — Терухико Вакаямы (Teruhiko Wakayama). Тому удалось клонировать мышь, пролежавшую в заморозке 16 лет. Его технология включала несколько новых этапов: вместо того, чтобы сразу подсадить полученный эмбрион суррогатной матери, учёные вырастили из него несколько линий стволовых клеток, выделили клеточные ядра, поместили в яйцеклетки и эту «вторую партию» эмбрионов «подселили» животным. Иритани был настолько воодушевлён достижениями Терухико Вакаямы, что пообещал воскресить мамонта через четыре-пять лет.
К сожалению, о том, как продвигается работа, ничего неизвестно. Исследователи объявили о запуске проекта и замолчали. Возможно, новости появятся в следующем году, когда истекут обещанные пять лет.
Банда из Гарварда
Исследовательская группа из Гарвардского университета во главе с Джорджем Чёрчем (George Church) пошла по другому пути. Вместо того чтобы клонировать мамонта, учёные решили вставить его гены в ДНК индийского слона. Для этого нужно было выделить ДНК из тканей мамонта и определить, какие гены отвечают за важные признаки вида. Затем «вырезать» их, поместить в ДНК слоновьей клетки, получить из неё эмбрион и выносить его с помощью искусственной матки.
Работа продвигается успешно: с помощью инструмента редактирования генома CRISPR учёным удалось выделить 14 генов мамонта и вставить их в клетку кожи слона. Первым делом исследователи принялись за гены гемоглобина, шерстяного покрова и подкожного жира, которые помогали мамонту переносить холод. Теперь нужно превратить полученные клетки в ткани и убедиться, что изменения в генах привели к нужному результату.
Даже если эксперимент гарвардской группы увенчается успехом, результат всё-таки нельзя будет назвать настоящим мамонтом. Новое животное будет только генетическим гибридом. Стефан Шустер (Stephan Schuster) из университета Пенсильвании (он вместе с коллегами восстановил 70% ядерной ДНК мамонта) утверждает, что зверь будет «не мамонтом, а мамонтизированным слоном». Но если он будет выглядеть как вымерший предок и занимать ту же экологическую нишу, есть ли на самом деле разница?
Как знать — быть может, ещё ныне живущее поколение людей сможет увидеть бредущих по Северу Евразии величественных мохнатых великанов. По крайней мере, на это хочется надеяться.