Бет Шапиро

Жизнь, которую мы создали

Как пятьдесят тысяч лет рукотворных инноваций усовершенствовали и преобразили природу

Издание осуществлено при поддержке «Книжных проектов Дмитрия Зимина»

Художественное оформление и макет Андрея Бондаренко

© 2021 by Beth Shapiro

© А. Бродоцкая, перевод на русский язык, 2023

© Michael Blann, cover photo

© А. Бондаренко, художественное оформление, макет, 2023

© ООО «Издательство Аст», 2023

Издательство CORPUS ®

* * *

Эта книга издана в рамках программы «Книжные проекты Дмитрия Зимина» и продолжает серию «Библиотека фонда „Династия“». Дмитрий Борисович Зимин – основатель компании «Вымпелком» (Beeline), фонда некоммерческих программ «Династия» и фонда «Московское время».

Программа «Книжные проекты Дмитрия Зимина» объединяет три проекта, хорошо знакомых читательской аудитории: издание научно-популярных книг «Библиотека фонда „Династия“», издательское направление фонда «Московское время» и премию в области русскоязычной научно-популярной литературы «Просветитель».

Подробную информацию о «Книжных проектах Дмитрия Зимина» вы найдете на сайте ziminbookprojects.ru

Джеймсу и Генри, которые сочли прочитанные им вслух отрывки из этой книги «довольно интересными».

Пролог

Мысли о будущем

Где-то в самом сердце американского Запада старая бизониха отщипывает пучок молодой травы. Зубы начинают перемалывать травинки, и тут раздается волчий вой, заглушающий мягкое неумолчное журчание реки Снейк. Бизониха поднимает голову, настороженно замирает и, прядая ушами, принюхивается. Несколько мгновений проходят в тишине… разве что комар, пища, бестолково кружится в воздухе. Но, похоже, стаду ничего не угрожает – и бизониха снова опускает морду к земле и принимается жевать. Потом она переходит на участок со свежей травой, и следом за ней снимаются с места несколько десятков других бизонов – все стадо медленно тянется на юг, в сторону гор, неспешно пощипывая траву.

До чего же мирная, радующая душу картина! Стадо диких бизонов благоденствует в одном из последних уголков дикой природы на Земле, и ничто из происходящего за его пределами животных не тревожит. Картина, полная надежды. Да, мы, люди, устроили на своей планете сущий кавардак, однако остались еще места, где бизоны могут бродить себе спокойно вдалеке от всех уродливых явлений современного мира. Вдобавок эта картина дарит вдохновение. Бизоны существуют, потому что мы их спасли. К концу XIX века бизоны, миллионные стада которых когда-то бродили по равнинам, почти полностью исчезли. И все же они не вымерли! Люди создавали для их стад убежища, где можно было жевать жвачку и растить телят, и составляли и принимали законы, чтобы охранять эти убежища от браконьеров, охотников и прочих напастей. Именно благодаря нам в Северной Америке насчитывается сегодня более полумиллиона бизонов.

И, наконец, самое главное – нашим глазам представилась естественная жизнь американского бизона, обитающего в первом в Северной Америке национальном парке среди дикой местности. Таким и должен быть природный мир, и таковым он и был испокон веку.

За исключением тех случаев, когда бывало иначе.

В прошлое десятилетие мы стали свидетелями развития мощных биотехнологий, кажущихся одновременно и поразительными, и обнадеживающими, и откровенно жуткими. Клонирование, редактирование генома, синтетическая биология, генные драйвы – все эти слова и словосочетания сулят различные варианты будущего, но надо ли нам приветствовать его? С одной стороны, технологический прогресс – это прекрасно, ибо биотехнология предотвращает болезни, лечит уже имеющиеся, делает нашу пищу вкуснее и позволяет ей долго не портиться. С другой стороны, биотехнология сплошь и рядом порождает нечто до ужаса неестественное – например, кукурузу с генами бактерий или курицу, из яиц которой вылупляются утята[1]. Становится все труднее отыскать хоть что-то, к чему человек еще не приложил руку. И пока ученые наперегонки пытаются защитить природу и ее оставшиеся нетронутыми уголки, непрерывно возникают различные кризисы – разливы нефти, ускорение темпов вымирания, новые инфекционные болезни, – которые требуют решений, выходящих за пределы возможностей нынешних технологий. Как же нам быть? Углубиться в исследования, радуясь мощи современной науки, и с нетерпением ждать будущего, где всю грязь, которую мы развели, подчистят бактерии, по просторам Сибири побредут стада косматых мамонтов, а над ними запищат комары, не оставляющие потомства? Или же наша задача – попытаться предотвратить такое будущее и перестать лезть не в свое дело, пока еще не стало поздно?

Многим из нас будущее, полное модифицированных человеком растений и животных, кажется безрадостным. Пожалуй, искусственные микробы, мамонтообразные слоны и комары, неспособные переносить болезни, в чем-то даже полезны, но создавать их как-то нехорошо, а мир, где они есть, какой-то ненастоящий. Те, кто придерживается такой позиции, склонны винить во всем науку. Ведь это из-за ученых и их технологий XXI века наш мир приблизился к грани, за которой нас ждет новая природа – природа, созданная исключительно людьми и для людей, где найдется все что угодно, кроме истинно природного. Правда, этот невротический нарратив предполагает, что люди лишь сейчас начали вмешиваться в дела природы и что рубеж между естественным и неестественным очевиден и не размыт. Однако история, а также археология, палеонтология и даже геномика говорят совсем другое. Изучая прошлое, мы узнаем, что представители вида человек разумный оказывали намеренное воздействие на эволюцию живой природы на протяжении всей своей истории. Последние пятьдесят тысяч лет люди охотились, загрязняли окружающую среду, участвовали в естественном отборе – и в итоге истребили сотни видов. Они превратили волков в бостон-терьеров, теосинте в попкорн, дикую капусту в браунколь, брокколи, брюссельскую, цветную и листовую капусту (и этот список можно продолжить). Наши предки учились охотиться, путешествовать и одомашнивать животных и растения, и в результате их действий и перемещений различные виды получали возможность адаптироваться и эволюционировать. Какие-то из них пережили встречу с человеком, каким-то это не удалось, но все они так или иначе преобразились. Сегодня все живое стало таким, каким создали его мы: отчасти его сформировала случайная эволюция, а отчасти – далеко не такое случайное человеческое воздействие.

Но вернемся к американским бизонам. Скорее всего на территорию, которую мы сейчас зовем континентом Северная Америка, люди пришли лишь потому, что следовали за этими весьма аппетитными зверями. С тех пор миновало более двадцати тысяч лет, и за это время были разработаны сложные технологии охоты на бизонов, нередко позволявшие убивать за одну атаку тысячи животных. Выживали только те из них, кому удавалось спастись от двуногих хищников. К тому же климат становился прохладнее, условия обитания бизонов ухудшались, и их популяции резко сокращались.

Однако около двенадцати тысяч лет назад ледниковый период завершился, ареалы, пригодные для обитания бизонов, снова расширились, и поголовье восстановилось. Потепление климата оказалось благоприятным и для людей – их популяции множились. Растительность стала гуще, и для преобразования ландшафта люди начали применять огонь. Они научились загонять бизонов в ареалы, где на них было легче охотиться. Бизоны, приспособившись к переменам, плодились и размножались, а человеческая жизнь соотносилась теперь с сезонной динамикой бизоньих стад. Люди получали от бизонов мясо, шкуры, навоз и кости, то есть пищу, одежду, топливо и орудия труда. Появились торговые связи, соединявшие человеческие популяции по всему континенту.

Когда примерно полтысячелетия назад в Северную Америку пришли европейцы, они сполна оценили вкус бизоньего мяса. Со временем, по мере продвижения европейских иммигрантов на запад, огромные бизоньи стада начали дробиться и исчезать, разделяемые развивавшейся инфраструктурой железных дорог и стремительно увеличивавшимися популяциями людей. Войны за владение бизонами и бизоньими ареалами разгорались все жарче, в них гибло много людей – и еще больше бизонов. Подписывались договоры, которые тут же и нарушались; огромное количество страданий выпало на долю коренных американцев. Распространилось скотоводство на ранчо, коровы стали конкурировать с бизонами за пищу, пространство и воду. Эти перемены оказались настолько быстрыми, что приспособиться к ним бизонам не удалось. К началу XX века несколько особей было поймано и содержалось в неволе, еще несколько оставалось на свободе, но от их когда-то неисчислимых стад не осталось и следа.

Позднее, примерно около ста лет назад, люди наконец осознали, что бизоны оказались в беде. Озаботившись сохранением природы, чиновники принялись принимать законы, предотвращавшие истребление бизонов. Те, кто отвечал за использование природных ресурсов, создавали охраняемые территории, чтобы уберечь животных, и на этих территориях отбирали бизонов-производителей для следующих поколений. Идеальной стратегией для бизонов стало не спасаться от людей, а впечатлять своих «тюремщиков». Бизоны приспособились – и для них вновь наступила пора процветания.

Сегодняшние биотехнологии позволяют нам вмешиваться в жизнь биологических видов вроде бизонов быстрее и точнее, чем удавалось нашим предкам. Искусственное осеменение, клонирование и редактирование генома повысили наш контроль над передачей ДНК следующему поколению, что, безусловно, укрепило позиции человеческого намерения как эволюционной силы. Сегодня эти биотехнологии особенно сильно влияют на сельское хозяйство. Сто лет назад фермер, приметивший поросенка, который оказался крупнее своих братьев и сестер, мог оставить на племя только его, а затем постепенно, на протяжении многих поколений, улучшать породу своего стада. Пятьдесят лет назад этот фермер мог бы собрать сперму борова, который рос быстрее всех, и оплодотворить этой спермой своих свиноматок, повысив количество потомства, унаследовавшего эту черту – быстрый рост. Сегодня этот фермер заказал бы секвенирование ДНК свиней, чтобы узнать, какие генетические варианты отличают быстрорастущих поросят от их более медленно растущих братьев и сестер. Фермер собрал бы клетки от лучших своих свиней и клонировал их, так что у всех полученных эмбрионов были бы варианты ДНК, способствующие быстрому росту. Эти эмбрионы он бы подсадил суррогатным свиноматкам. Фермер имел бы возможность непосредственно редактировать ДНК свиней, чтобы создавать комбинации ДНК, заставляющие свиней расти еще быстрее. Конечный продукт подобного вмешательства во всех трех случаях одинаков: более крупные свиньи, более заманчивый доход. Вдобавок сегодняшние технологии окупаются за считанные годы, а не за десятки и сотни лет.

Некоторые новые биотехнологии наделяют нас могуществом, какого не было у наших предков, и вот тут-то и начинаются сложности. «Экосвинья» («Энвайропиг») – это, бесспорно, свинья, и ее ДНК – это в основном ДНК свиньи. Но ее геном включает еще и ген микроба, и ген мыши. Создать экосвинью не смогла бы даже самая тщательная селекция – а наша биотехнология может. Экосвинья решает конкретную сельскохозяйственную проблему. Водоемы вокруг свиноферм нередко сильно загрязнены фосфором – важнейшим микроэлементом, который фермеры добавляют в корм свиньям и которого в результате очень много в их экскрементах. Два лишних гена в ДНК экосвиньи вносят в свиную слюну белок, который расщепляет соединения фосфора, переводя их в форму, пригодную для использования в обмене веществ. Экосвиньям можно добавлять в корм меньше фосфора (что сэкономит деньги фермерам), и они будут лучше усваивать фосфор из пищи (что сбережет водные ресурсы). В 2010 году создатели экосвиней попытались получить лицензию на их разведение, но никто не понимал, как это сделать. Процесс лицензирования забуксовал, и в итоге у авторов проекта кончились деньги. Экосвиньи могут помочь справиться с проблемой, терзающей едва ли не самую крупную в мире отрасль сельскохозяйственной промышленности, но лежащая в основе проекта технология настолько нас смущает, что прорыва, который она была бы способна обеспечить, так и не произошло.

История экосвиньи показывает, насколько неловко нам приближаться к следующей фазе своих отношений с другими видами и насколько дорого обходится нам эта неловкость. Подобные мысли смущают нас, препятствуя исследованию безопасности и увеличению потенциала новых технологий. Мы упустили возможности внедрить биоинженерные методики, которые позволили бы очистить экосистемы от загрязнений, спасти множество видов от вымирания и повысить продуктивность сельского хозяйства. Однако эту нашу неловкость легко понять. Многие простейшие способы применения биоинженерных технологий запятнали свою репутацию, поскольку оказались недостаточно прозрачными: например, никто не потрудился описать, как именно создаются генно-модифицированные сельскохозяйственные культуры и чем они отличаются от традиционных (ничем). Непрозрачность дала возможность горстке громогласных экстремистов, воспользовавшихся нашим естественным нежеланием не идти на риск, распространять дезинформацию. Открытому обсуждению научных методов, положенных в основу создания генно-модифицированных культур, годами мешали и плохо согласованные законы, и ожесточенные споры об интеллектуальной собственности. Все это в совокупности оставило у многих потенциальных потребителей неприятный осадок, так что их сомнения по поводу генно-модифицированных пищевых продуктов имеют под собой почву.

Генно-модифицированные продукты питания вошли в наше меню еще в середине девяностых годов прошлого века (по крайней мере теоретически), но в последнее время появилась возможность применить технологии их создания и для преодоления другого кризиса – глобальной утраты биоразнообразия, вызванной тем, что планету захватили люди. Сегодня темпы вымирания видов во много раз выше, чем фоновый темп вымирания согласно палеонтологическим данным. Это наша вина – вымирание вызвано постепенным ухудшением качества и снижением количества ареалов обитания, доступных другим видам, кроме нас самих и тех, кого мы одомашнили. Никто не спорит с тем, что нужно что-то предпринять в связи с этим кризисом вымирания, однако пока неясно, как именно нам следует поступать. Одни хотят сохранить природу нетронутой и для этого изолировать чуть ли не половину планеты от всякого человеческого влияния. Другие, напротив, полагают, что единственный способ замедлить темпы вымирания, вызванного деятельностью человека, – это прямое вмешательство. Десятилетиями биологи вручную изымали инвазионные виды, перемещали отдельных особей из одной популяции или ареала в другие, вводили виды-заместители, чтобы занять важные, но опустевшие (как правило, из-за вымирания) экологические ниши. Однако сегодняшние биотехнологии позволяют зайти куда дальше. Мы можем, например, при помощи генной инженерии подправить геном того или иного вида, чтобы помочь ему приспособиться к более сухой почве, более кислой океанской воде, более грязным рекам. Можем создать системы генных драйвов, которые уничтожат инвазионные виды. Можем даже воскресить вымершие виды, чтобы восстановить недостающие экологические взаимодействия и улучшить здоровье экосистемы. Эти биоинженерные интервенции обладают феноменальным восстановительным потенциалом – однако чреваты дополнительным риском.

В 2017 году Хелен Тейлор и ее коллеги опросили специалистов по охране природы в Аотеароа / Новой Зеландии, чтобы выяснить, что они думают о применении генной инженерии в рамках их полевой природоохранной деятельности. Годом раньше правительство страны объявило о смелых планах к 2050 году избавиться от крыс, щеткохвостов и горностаев, которых завезли на новозеландские острова и которые теперь губят туземную фауну. Сроки осуществления этого проекта весьма оптимистичны, и многие полагают, что ключом к успеху могла бы стать биоинженерия. Однако опрос Тейлор и ее коллег показал, что готовность внедрять подобные тактики зависит от того, с какими именно видами предстоит манипулировать. По мнению большинства ответивших, модифицировать ДНК инвазионных видов можно и нужно, а вот манипулировать подобным образом туземной фауной нехорошо. Более того, многие респонденты признались, что скорее допустили бы вымирание туземных видов, чем применение ради их спасения биоинженерных технологий. Чем вызвана такая реакция? Да тем, что людям придется играть в Бога и преднамеренно вмешиваться в ход эволюции, а такая роль их смущает! Если, конечно, речь не идет об инвазионных видах.

Подобные мысли – сущая погибель для природоохранной деятельности. Пора брать ответственность на себя.

В последующих главах я поделю историю изменчивых отношений нашего вида с другими на две части – (приблизительно) до и после появления технологий генной инженерии, которое многие считают переломным моментом в нашей способности манипулировать природой. Часть I, «Как обстоят дела», охватывает три хронологических стадии человеческих инноваций – хищничество, одомашнивание и охрану. В главе 1, «Костяные прииски», описан мой путь от студенческой скамьи до преподавания и развитие области исследований древних ДНК. Я расскажу, как мы с коллегами применяли ДНК, сохранившиеся в палеонтологических находках, чтобы реконструировать эволюционную историю. В главе 2 – «Откуда мы взялись» – будет рассказано о том, что именно древние ДНК говорят о происхождении нашего вида (в частности – о влиянии на наш эволюционный путь встреч с архаическими родственниками). Третья глава, «Блицкриг», описывает постепенное распространение людей по планете и роль нашего вида как преобладающего хищника. Мы попробуем понять, почему первое появление человека в необитаемых доселе областях совпадает по времени с вымиранием местной фауны. В главе 4, «Переносимость лактозы», повествуется о переходе наших предков от охоты к земледелию и о том неожиданном факте, что вымирание фауны вовсе не неизбежно. Чтобы лучше обеспечивать себя пропитанием, наши предки изобрели различные способы разводить и пасти скот и принялись расчищать леса под пастбища. В главе 5, «Бекон из озерной коровы», описан следующий переход нашего вида – от земледельцев к землепользователям, который начался, когда стремительно растущие популяции людей и домашних животных поглотили нетронутые ареалы и довели до вымирания многие обитавшие в них виды. Тогда-то и родилось движение за охрану природы.

Сегодня мы полагаемся на технологии, которые были разработаны нашими предками за эти три первых этапа человеческих инноваций. Однако мы не прекращаем вмешиваться в окружающую природу, что не может не влиять на все живое вокруг нас. Индустриализация сельского хозяйства помогает удовлетворить потребности почти девяти миллиардов[2]человек – именно столько живет нас сейчас на планете, – а международные законы защищают экосистемы земных океанов, суши, воздуха и пресных вод. Но наша планета снова оказалась на грани кризиса. На нынешнем этапе человечество уже невозможно прокормить при помощи имеющихся технологий. Мы так сильно изменили планету, что условия обитания меняются слишком быстро и виды не успевают к ним приспособиться. Вот почему темпы вымирания взлетели до небес. Однако в нашем распоряжении в очередной раз появились новые инструменты, и эти инструменты позволяют манипулировать другими биологическими видами с невиданной скоростью и невиданными способами.

Часть II, «Как могло бы быть», посвящена биотехнологиям следующего этапа человеческих инноваций. В главе 6, «Безрогие», рассказано о том, как биотехнологии наподобие клонирования и генной инженерии влияют на животноводство и растениеводство, – поскольку позволяют нам, к примеру, моделировать одомашненные виды, избегая долгой возни с традиционными методами селекции. В главе 7, «Предвиденные последствия», говорится о новых биотехнологиях, могущих защитить оказавшиеся под угрозой виды и ареалы. Биотехнологии – от клонирования мамонтов до трансгенных хорьков и самоограничения численности комаров – способны ускорить процесс адаптации и при этом замедлить темпы утраты биоразнообразия и восстановить стабильность в угасающих экосистемах. Наконец, в главе 8 – «Рахат-лукум» – мы поговорим о том, что еще можно предпринять, вооружившись новыми биотехнологиями. Теперь, когда нас больше не останавливают традиционные границы видов, какой из двух путей мы изберем – будем придерживаться известного и по-прежнему непрерывно совершенствовать свою пищу, посевы и домашних любимцев, или же выйдем за пределы вообразимого и изобретем что-то лучшее?

Сегодняшние биотехнологии не похожи на биотехнологии прошлого и требуют другого к себе отношения. В нашей власти теперь менять биологические виды, и мы должны осознать и принять это и научиться ею (властью) пользоваться. Это будет непросто, однако все же возможно. Ведь мы-то, в конце концов, тоже изменились. Мы значительно лучше понимаем устройство мироздания. Мы обладаем более глубокими познаниями в биологии, в законах наследственности и в экологии и способны оценивать риски, налаживать межкультурную и межъязыковую коммуникацию и распределять интеллектуальное и экономическое бремя. А главное, у нас есть опыт манипулирования природой – манипулирования, практикуемого десятки тысяч лет с одной и той же мотивацией: создать организмы, которые лучше делают то, чего мы от них хотим.

Но полагать, будто нынешние биотехнологии в мгновение ока перенесли нас туда, где царит контроль над природой, было бы ошибкой – ведь люди и так уже какое-то время контролируют ее.

Часть I

Как обстоят дела

Глава первая

Костяные прииски

Канадская территория Юкон устроена так, что от кофейни на Фронт-стрит в Доусоне до последнего ледникового периода меньше часа езды на джипе. Доусон, расположенный примерно в 500 км к северо-западу от Уайтхорса, – захолустный северный городок: немощеные улицы, деревянные тротуары, салуны с распашными дверями и шаткие домики, опасно накренившиеся из-за подтаявшей мерзлоты. Сегодня экономика Доусона держится в основном на туризме. Но так было не всегда. В 1896 году здесь обнаружили золото и после этого в близлежащем Клондайке с его мощной системой рек и ручьев добыли 15 миллионов тройских унций золота (то есть более 460 000 кг).

Однако старатели Клондайка нашли здесь не только золото. Занимаясь поисками этого драгоценного металла, они ежегодно вымывали из промерзшей почвы Клондайка тысячи окаменелостей ледникового периода, в том числе остатки мамонтов, мастодонтов, бизонов, лошадей, бурундуков, волков, верблюдов, львов, леммингов, медведей, ив и хвойных деревьев. Ветки, семена, кости, зубы, а иногда и мумифицированные целиком животные и растения представляют флору и фауну Клондайка различных периодов на протяжении примерно последнего миллиона лет.

С самого начала золотой лихорадки ученые собирали и детально изучали ископаемые Клондайка в надежде с их помощью реконструировать климатические условия и экологические системы последних ледниковых периодов. Сегодня эти ископаемые – основной предмет моих исследований, и из года в год я провожу в Клондайке не меньше нескольких летних недель. Сейчас-то мне известно, какие проселки Клондайка скорее всего размоет, какие речки прорежут самые перспективные (с точки зрения ископаемых остатков) почвы или какие слои вулканического пепла подскажут возраст той или иной находки, но в теплый денек 2001 года, когда я приехала на прииски в первый раз, я не знала ровным счетом ничего.

Тогда мы отправились из Доусона в Клондайк втроем – я и мои друзья и коллеги Дуэйн Фроз и Грант Зазула. Все мы были аспирантами, и наши исследования опирались на данные, полученные из этого региона, но я была единственной, кто еще ни разу не бывал на приисках. Мы приехали в Доусон на конференцию – дни посвящали научным докладам, а после заката исследовали ночную жизнь города. Однажды вечером, изучая затрапезный бар, который местные называли «Яма», мы повстречали приятеля Дуэйна, старателя, который после нескольких коктейлей «Золото Юкона» пригласил нас назавтра к себе – взглянуть на коллекцию костей. Дружно решив прогулять конференцию, мы приняли его приглашение и поехали на прииски в Клондайк. Я была готова к солнцепеку, к вездесущим клондайковским комарам и даже к возможности наткнуться на медведя. Но вот к чему я, как выяснилось, готова не была, так это к вони.

Выехав из города на пикапе Дуэйна, мы минут через двадцать свернули с большой дороги и покатили по извилистым пыльным проселкам через прииски. Меня поразил контраст между миром природы Клондайка и миром здешних людей. Мы то ехали через девственный хвойный лес или осторожно форсировали ручеек, надеясь, что он не слишком глубокий, то вдруг оказывались посреди голого пустыря, где бульдозеры ворочали комья промерзшей земли. Дорога была извилистая и ухабистая, как стиральная доска, и когда наш пикап лихо закладывал виражи, меня мутило. Свернув в какой-то длинный проезд, машина сбавила скорость, и мне до смерти захотелось глотнуть свежего воздуха. Перегнувшись через Гранта со своего среднего сиденья, я открыла окно – и усвоила первый урок Клондайка: он воняет. Гнилостный воздух ударил мне в нос, я охнула и в изумлении плюхнулась обратно. Между тем Грант и Дуэйн запаха, казалось, не замечали.

Вскоре мы остановились у главной старательской конторы. Грант и Дуэйн сразу выскочили наружу, а я все никак не могла решиться. Окружающая вонь, похоже, лишь усиливалась. Я даже малодушно подумывала дождаться их возвращения в джипе, хотя приехала сюда только потому, что мечтала своими глазами увидеть и кости, и прииски. И в конце концов, втянув ноздрями побольше воздуха из салона, я распахнула дверь и ступила в это зловоние.

Справа от меня были контора и несколько хозяйственных построек, слева – сарай (источник вони?), два-три грузовика и какие-то ржавые металлические конструкции, которых, как мне подумалось, хватило бы на несколько мусорных контейнеров. В отдалении я увидела группу людей – наверное, старателей, – которые возились с чем-то вроде пожарного шланга, установленного на гиростабилизированной платформе. Дуэйн уже двинулся в их сторону, и я последовала за ним, стараясь держаться подальше от того, что испускало этот запах. Как ни странно, чем ближе мы подходили к старателям, тем ощутимее становилась вонь. Я покосилась на Гранта и с отвращением зажала нос. Впереди включился мощный генератор, обрушившись на другой мой орган чувств. Я громко застонала и пнула камень, который угодил Дуэйну в пятку ботинка.

Дуэйн обернулся и закричал, перекрывая генератор:

– Ты чего?

Запаха он явно не чувствовал.

Грант засмеялся.

– Она тут впервые! – напомнил он Дуэйну.

– А, точно, – кивнул Дуэйн и прищурился против солнца, пытаясь понять, нет ли его приятеля среди тех, кто возился со шлангом. – Вонища, да? А то будто никто не знает, из чего состоит здешняя грязь… – добавил он, ни к кому не обращаясь.

– Это мертвые мамонты, – с ухмылкой пояснил Грант. – А еще мертвые деревья, трава и прочая тухлятина, которая гниет тут с самого ледникового периода.

Что ж, теперь понятно. Замороженные органические отходы, пролежавшие десятки тысяч лет в земле и внезапно оказавшиеся под летним солнцем, вполне могли неприятно пахнуть. – И ледниковые наносы к тому же, – добавил Дуэйн. – Ты уж давай поосторожнее.

Мы втроем двинулись дальше, в сторону устройства с пожарным шлангом, которое уже вовсю заработало: я пыталась приспособиться к вони и шуму, а Дуэйн махал руками над головой и кричал. Старатели заметили нас и уменьшили напор воды, отчего генератор сменил высоту звука. Дуэйн расценил это как приглашение и бросился к ним поболтать, а мы с Грантом остановились и принялись высматривать во вскопанной земле признаки жизни ледникового периода.

Я почти сразу же заметила торчащий из замерзшей глыбы в самом низу груды кончик бизоньего рога. Пихнула Гранта локтем в ребра и взволнованно показала в ту сторону. Он улыбнулся – мои навыки искателя произвели на него впечатление (по крайней мере, я так надеялась) – и знаком предложил мне забрать находку. В восторге от своей первой окаменелости ледникового периода я побежала к вожделенной груде. На цыпочках перешла мелкий ручеек, бежавший с той стороны, где велись работы, перепрыгнула через лужу, скопившуюся в углублении, – и усвоила второй урок Клондайка: ступай нежнее. Тогда я еще не знала этого правила и в результате совсем не нежного прыжка угодила по щиколотку в грязь и начала тонуть. В панике я попыталась выдернуть ногу. Мало того, что у меня это не получилось, так еще и вторая из-за увеличившегося давления ушла глубже в грязь. Я снова дернула ногой. На этот раз успешнее: вытащить ее удалось… правда, ботинок остался в грязи. Я зашаталась, стараясь удержать ногу в носке над мокрой грязью, однако потеряла равновесие и повалилась назад. Увязнув обеими ногами, обеими руками и попой в вонючем болоте, я обернулась, чтобы позвать на помощь Гранта, и увидела, что тот согнулся пополам от хохота, радуясь, что я угодила-таки в ловушку, куда он меня отправил. – А я предупреждал, что надо осторожнее! – прокричал мне Дуэйн. Старатели, стоявшие у пожарного шланга, только улыбались и покачивали головами.

Когда я наконец выбралась из грязи (для чего пришлось снять оба ботинка, потерять один носок и слиться воедино с вонью тысячелетней мертвечины, а заодно, как я теперь понимаю, пройти обряд инициации и получить право работать в здешних краях), мы направились в контору – взглянуть на коллекцию костей. Кости были в основном бизоньи, что мне понравилось, поскольку я тогда как раз изучала бизонов ледникового периода, но попадались среди них и лошадиные, и мамонтовые (включая обломки бивней), и кости и рога карибу, а иногда кости медведей и крупных кошачьих. Нам велели забрать их в музей в Уайтхорс, поэтому мы пометили каждую и записали в полевых дневниках, к какому виду они принадлежат, когда были добавлены в коллекцию и как называется прииск. Я взяла маленькие образцы нескольких бизоньих костей при помощи дрели на батарейках, чтобы потом, вернувшись в оксфордскую лабораторию, выделить оттуда ДНК. После этого мы захлопнули дневники, поблагодарили старателей и погрузили кости в пикап Дуэйна, чтобы перевезти свои трофеи в Уайтхорс.

Как все начиналось (для меня)

В 1999 году, когда я только приступила к работе над диссертацией, я вовсе не собиралась изучать бизонов. Я не думала о бизонах ни тогда, когда впервые робко пробиралась по коридорам отделения зоологии Оксфордского университета, ни тогда, когда отыскала стол, за которым мне предстояло просидеть целых пять лет. В детстве я тоже не особенно интересовалась бизонами – я вообще познакомилась с настоящим бизоном только спустя несколько месяцев после того, как начала работать в университете: тогда мини-пилой фирмы «Дремель» я сделала срез бизоньей кости, которой было тридцать тысяч лет (да, это тоже считается). Стыдно признаться, но когда мне пришлось впервые всерьез задуматься о бизонах, то никакой симпатии к ним я не испытывала: мысли мои лихорадочно метались, ибо я судорожно подыскивала формулировку для вежливого отказа моему будущему научному руководителю, предложившему «Не хотите поработать с бизонами?» К счастью для моей карьеры, за этим сразу последовала фраза «Если согласитесь участвовать в этом проекте, поедете в Сибирь». Ну как тут можно было не согласиться?!

То были годы становления отрасли исследований под названием «секвенирование древней ДНК». Появилась же она примерно пятнадцатью годами ранее, когда ученые, работавшие в исследовательской лаборатории Аллана Уилсона при Калифорнийском университете в Беркли, выделили и секвенировали ДНК из маленького фрагмента мышечной ткани из сохранившихся столетних останков квагги – вымершего вида зебры. Открытие, что ДНК иногда сохраняется в мертвых организмах, произвело фурор в научных кругах. В лабораториях всего мира создавались тогда рабочие группы, задачей которых было секвенировать ДНК мамонтов, пещерных медведей, моа и неандертальцев. Ученые конкурировали за почетное право первыми опубликовать самую древнюю ДНК и ДНК самого необычного вида, почти не придавая значения тому, была ли подтверждена достоверность наиболее впечатляющих результатов. К середине девяностых в уважаемых научных журналах были уже опубликованы результаты секвенирования ДНК динозавров[3]и ДНК древних насекомых из янтаря. Научный мир затаил дыхание в ожидании сенсаций… но тут возникли сложности. Некоторые опубликованные последовательности древних ДНК можно было проверить, однако все самые древние последовательности ДНК оказались ненастоящими. Мало того: большинство (не все!) последовательностей ДНК предположительно старше нескольких сотен тысяч лет, как выяснилось впоследствии, были посторонними примесями – иногда от микробов, иногда от людей, иногда от того, что исследователи ели на обед. Для секвенирования древних ДНК настали черные дни.

В 1999 году, когда я пришла в профессию, секвенирование древних ДНК только начало формироваться как серьезная научная дисциплина. Ученые выяснили, что древние ДНК обычно распадаются на крошечные фрагменты, подвергшиеся химическому повреждению, а в ходе экспериментов древние ДНК загрязняются неповрежденными ДНК живых организмов – например исследователя, проводящего опыт. В конце девяностых годов несколько институтов и университетов потратили кучу денег на создание исключительно чистых лабораторий для исследований древних ДНК. Руководители этих лабораторий составляли строгие протоколы работы с древними ДНК: требовали проводить эксперименты только в стерильной среде, вымачивать все в отбеливателе (чтобы уничтожить другие ДНК, которые могли исказить результаты), носить стерильные халаты, бахилы, перчатки, шапочки и маски, чтобы не загрязнить древние образцы… а также не верить результатам конкурирующих лабораторий. Впрочем, у этих мер был и побочный эффект: уменьшилось количество лабораторий, могущих соревноваться между собой в поисках самой интересной, самой древней ДНК.

Когда я неловкими детскими шажочками притопала в Оксфорд, чтобы погрузиться в секвенирование древней ДНК, я пребывала в блаженном неведении относительно того, какая жестокая конкуренция существует в этой научной области. Тамошняя лаборатория тогда лишь создавалась. Алан Купер, ее руководитель и мой будущий босс, только что вернулся из Беркли, где – вместе с другими первопроходцами в исследовании древней ДНК – обучался в группе Аллана Уилсона. Алан организовал стерильное помещение в Музее естественной истории при Оксфордском университете и пригласил Иэна Барнса в качестве постдока[4]. Когда я согласилась к ним присоединиться, нас стало трое.

Казалось бы, в относительно новой области исследований, которыми занимались лишь несколько лабораторий, я должна была располагать обширным выбором тем для изучения. Но вскоре выяснилось, что в секвенировании древней ДНК дело обстояло иначе. К 1999 году все таксономические категории были распределены между лабораториями, и самые любопытные – хищники, древние люди и тому подобное, что могло бы пробудить интерес редакторов научных журналов и журналистов-популяризаторов, – уже успели расхватать. Сванте Паабо (тоже из группы Аллана Уилсона) и Хендрик Пойнар, оба из недавно организованного Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка в Лейпциге, забрали себе мамонтов, гигантских ленивцев мегатериев, людей и неандертальцев. Боб Уэйн из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе взялся за собак, волков и лошадей. Росс Макфи из Американского музея естественной истории – за овцебыков. Ну, а Алану достались медведи и кошки, которых затем отхватил себе Иэн, и еще бизоны, которые, похоже, никого особо не интересовали.

Меня же древняя ДНК манила в любом виде. Во время летней полевой практики по геологии в колледже я была просто поражена тем, как земные процессы формируют живые системы, и не могла без волнения смотреть на шрамы на поверхности земли, до сих пор заметные там, где надвигались и отступали исполинские ледники в эпоху плейстоцена, – этот геологический период занял основную часть последних нескольких миллионов лет. Я представляла себе, как наползавший ледник каждый раз перезагружал все живое на своем пути: одни виды из-за него вымирали, другие объединялись в новые сочетания, и все это давало возможности для эволюции. Последний ледниковый период совпал еще и с первым массированным нашествием людей в Северную Америку, которое, так сказать, подлило масла в тлеющее пламя биологического переворота, усугубленного отступлением ледника, – очень похоже на тлеющее пламя биологического переворота наших дней. В сущности, я выбрала Оксфорд именно для того, чтобы исследовать эту связь прошлого и настоящего и – в дополнение к моей подготовке по геологии и экологии – изучать палеонтологию и эволюционную биологию (Оксфорд славится сильным преподаванием этих дисциплин). До знакомства с Аланом я не слышала о секвенировании древних ДНК, но мне сразу стало очевидно, как много эта дисциплина даст для выявления влияния недавних ледниковых периодов на эволюцию жизни на Земле. Если я научусь выделять и анализировать древние ДНК, то смогу проследить эволюционные перемены, записанные в ДНК в периоды прошлых биологических переворотов. Я смогу усвоить уроки прошлого, необходимые для защиты современных видов и экосистем. Да, признаюсь, меня слегка опьянял энтузиазм, но это и понятно: ведь древние ДНК – это так круто.

Впрочем, одного энтузиазма оказалось недостаточно. У меня был нулевой опыт в молекулярной биологии. Я ни разу в жизни не работала с пипеточным дозатором и не выделяла ДНК. Я не представляла себе, какие именно фрагменты ДНК стоит исследовать. Не знала, где и как добывать ископаемые, из которых можно выделить ДНК. И абсолютно ничего не знала о бизонах.

Не собираясь сдаваться, я решила начать с библиотеки. Принесла страшную клятву не пить чай в читальном зале и беречь книги от огня (без этого мне не выдали бы читательский билет библиотеки Оксфордского университета) и принялась изучать бизонов. Книг по этой теме оказалось на удивление много, причем некоторые до меня явно никто даже не открывал. Несколько недель я провела в холодной и сырой полутьме библиотечного подвала, с трудом справляясь с невероятно сильным искушением согреться горячим чаем или поджечь книги и набираясь знаний о бизонах, которые оказались гораздо интереснее, чем я думала.

Что такое бизоны?

Животные, которые на языке лакота называются «татанка» или «пте», а на языке дене – «тлёкьере» и у которых есть множество других имен в языках тех, кто прожил бок о бок с ними много тысяч лет, первое свое английское название получили в XVI веке от европейцев, наименовавших их «буффало». Сегодня слово «буффало» вызывает ассоциации с чем-то грозным и невозмутимым – весьма подходящие характеристики для этих гигантских своевольных зверей. Однако в XVI веке оно напоминало о толстом кожаном камзоле буффе, для которого, по мнению колонистов, очень годилась бизонья шкура. Но мало того, что зверя нарекли в честь верхней одежды, – слово «буффало» даже не было названием конкретного вида: европейцы называли так всех новых (для них) животных, в которых видели потенциальные куртку или штаны. Переизбыток буффало оказался проблемой и вызвал ожесточенные баталии среди европейских систематиков, поскольку их профессия требует тщательности и осмотрительности во всем, что касается названий. К середине XVIII века в спорах за таксономические приоритеты засквозил здравый смысл и количество буффало снизилось до трех: североамериканский буффало, африканский буффало и азиатский буффало. Затем, в 1758 году, Карл Линней официально назвал американского буффало Bison bison, и систематики дружно вздохнули с облегчением. Отныне, объявили они, американский буффе будет именоваться бизоном. И время от времени мы так их и называем.

Бизоны в Северной Америке, можно сказать, новички. Если мамонты и лошади были частью североамериканской фауны миллионы лет, то бизоны, возникшие в ходе эволюции в Азии около двух миллионов лет назад, появились в местной палеонтологической летописи относительно недавно. Они пришли в Северную Америку через Берингов перешеек, названный в честь Берингова моря (которое теперь его затопило), а море, в свою очередь, получило название в честь Витуса Ионассена Беринга, датского первопроходца и картографа, который впоследствии, спустя сотни тысяч лет, прошел тем же маршрутом на корабле.

Палеонтологи XIX и начала XX века не знали точно, когда именно бизоны пересекли Берингов перешеек, но кое-какими данными они все же располагали. Например, ученые знали, что пройти по перешейку можно было только в самые холодные периоды плейстоцена, когда уровень моря опускался ниже нынешнего, поскольку почти вся пресная вода на планете замерзала. Обнажившийся Берингов перешеек представлял собой сплошной коридор свободной от ледников земли, где животные могли свободно перемещаться. По Берингову перешейку переходили и в дальнейшем рассеивались по континентам мамонты, львы, лошади, бизоны, медведи и даже люди – правда, не одновременно и не в одном и том же направлении. Поскольку перешеек поднимался над водой лишь иногда, палеонтологи знали, что бизоны пришли в Северную Америку во время холодной стадии, причем сравнительно недавно. Большинство бизоньих костей, найденных на Северо-Американском континенте, не успели минерализоваться, а значит, они, скорее всего, были не слишком древними. Однако некоторые из них, найденные в зонах более теплого климата, где минерализация происходит быстрее, оказались частично минерализованы, что не могло не сбивать с толку. Палеонтологам требовался надежный способ измерения возраста бизоньих остатков, и в пятидесятые годы прошлого столетия он наконец появился: именно тогда зародилась новая технология – радиоуглеродный анализ.

Радиоуглеродный анализ показывает, давно ли умер тот или иной организм. Эта технология опирается на то, что организмы в процессе роста поглощают из атмосферы углекислый газ и применяют его как строительный материал для создания костей, листьев и прочих своих частей. Точнее, они поглощают два разных изотопа углерода – стабильный углерод-12 и углерод-14, радиоактивный изотоп, который получается, когда космическое излучение бомбардирует верхние слои земной атмосферы. Углерод-14 нестабилен и распадается на углерод-12 с периодом полураспада 5730 лет. После смерти организм перестает поглощать углерод из атмосферы, однако углерод-14 в биологических остатках продолжает распадаться на углерод-12. А значит, отношение углерода-14 к углероду-12 будет с течением времени сокращаться с известной скоростью. Измерив это отношение, мы узнаем, сколько лет прошло с тех пор, как организм перестал поглощать новый углерод-14. Это скажет нам, когда организм умер, а следовательно, сколько лет ископаемой находке.

Хотя радиоуглеродный анализ и произвел революцию в палеонтологии, у этого метода есть свои ограничения. Главное из них – радиоуглеродный анализ можно применять только для изучения возраста относительно молодых древних остатков. Где-то через пятьдесят тысяч лет углерода-14 остается настолько мало, что точное измерение становится невозможным и метод лишь покажет, что находка старше этой величины.

Когда радиоуглеродный анализ применили для оценки возраста старейших бизоньих костей в Северной Америке, большинство их оказалось моложе пятидесяти тысяч лет, однако нашлись и настолько древние, что датировке они не поддавались. Следовательно, бизоны пришли в Северную Америку больше пятидесяти тысяч лет назад. Такое положение вещей сохранялось примерно полвека, пока ответ на загадку не дало секвенирование древней ДНК… а помог в этом вулкан.

В 2013 году Берто Рейес, геолог из Университета провинции Альберта, работая на дальнем севере канадской территории Юкон, нашел замерзшую бизонью ногу, торчавшую из такого же замерзшего утеса. Утес был частью Чьиджи-Блафф, геологического обнажения возле уединенного поселения Олд-Кроу. Кость находилась чуть выше толстого покрывала вулканического пепла – так называемой тефры Олд-Кроу – в отчетливо выделявшемся слое темно-коричневой почвы, который был набит ветками, корнями и другим органическим мусором: именно такие отложения образуются во времена потепления между ледниковыми периодами. Над толстым темным слоем, куда вклинилась кость, лежал мелкозернистый серый слой: подобные отложения накапливаются в ледниковые периоды. Поскольку на образование геологических слоев нужно много времени, Берто заключил, что кость принадлежала животному, жившему в теплый период, предшествовавший ледниковому. Это подсказало ему возраст бизоньей ноги. Однако на протяжении плейстоцена сменилось целых двадцать ледниковых периодов с потеплениями между ними – так как же узнать, к какому именно потеплению принадлежит находка Берто?

Вот тут-то и помог вулкан.

При извержении вулкана в верхние слои атмосферы выбрасываются в виде пепла мелкие осколки камней, стекла и кристаллов. Воздушные течения подхватывают этот пепел и уносят прочь от вулкана, иногда на тысячи километров. В конце концов пепел оседает на землю и покрывает ее, словно снег, слоем толщиной от микроскопических величин до нескольких метров. После этого пепел постепенно размывается дождями, разлетается по ветру, скрывается под слоями других отложений и подвергается воздействию прочих естественных процессов. Проходят тысячелетия, и накопившиеся слои почвы прорезает река, отчего обнажается стена ущелья, на которой между полосами обычного грунта виднеется словно бы случайно попавшее туда белое одеяло. Это белое одеяло и есть пепел – и метка времени: все, что ниже слоя пепла – вся почва, все кости, деревья и прочий органический материал, – попало туда до извержения вулкана, а все, что выше – наслоилось после.

Слои вулканического пепла (тефра) часто встречаются в отложениях ледникового периода на Аляске и в Юконе. Извержения, производящие тефру, происходят на двух ближайших вулканических полях – это Алеутская дуга вместе с регионом полуострова Аляска и вулканическое поле Врангеля на юго-востоке Аляски. Поскольку у каждого вулкана своя сигнатура (характерный химический состав пепла), оседающая при их извержениях тефра имеет особенности, позволяющие связать пепел, обнаруженный на большой территории, с одним и тем же извержением. Для наших целей важно, что частички стекла в пепле позволяют датировать извержение – благодаря методу, похожему на радиоуглеродный анализ и измеряющему радиоактивный распад урана-238. Поскольку период полураспада у урана-238 больше, этот метод позволяет определить даты извержений, произошедших за последние два миллиона лет.

Тефра Олд-Кроу (тефра под тем слоем, где Берто нашел бизонью ногу), по оценкам геологов, возникла примерно 135 000 лет назад. По составу слоев почвы над ней мы знаем, что бизон жил во время потепления перед недавним ледниковым периодом. И еще из геологических данных нам известно, что на протяжении последних 135 000 лет и до наступления последнего ледникового периода существовал лишь один временной промежуток, когда на севере Юкона было достаточно тепло, чтобы могли выжить древесные растения: это было примерно 119 000–125 000 лет назад. Должно быть, именно тогда там и обитал бизон Берто.

Кость из ноги бизона, найденная Берто, – похоже, самые древние датированные ископаемые остатки бизона в Северной Америке. Мы с коллегами искали бизонов в самых разных более древних слоях, богатых ископаемыми, в том числе в тех, которые расположены ниже тефры Олд-Кроу и, следовательно, старше ее. В таких местах часто встречаются кости лошадей, мамонтов и других животных ледникового периода, но бизоньи не попадались никогда. Когда мы секвенировали древнюю ДНК из бизоньей кости, которую нашел Берто, то оказалось, что она вполне соответствует диапазону генетического разнообразия североамериканских бизонов, как вымерших, так и современных, то есть все эти бизоны – потомки той породы, которая пришла по Берингову перешейку. Бизон Берто был одним из первых бизонов, живших в Северной Америке.

Бизоны, вероятно, пересекли Берингов перешеек около 160 000 лет назад, когда он обнажился во время ледникового периода, после которого жил бизон Берто. По мере потепления климата и увеличения площадей травянистых равнин эти животные распространились на восток и на юг по всему континенту, о чем свидетельствуют десятки тысяч ископаемых остатков всевозможных форм и размеров, обнаруженные от Аляски до самого юга (нынешней Северной Мексики) и с запада на восток поперек практически всего континента. Удивительнейшие из них получили подобающее название Bison latifrons – гигантский длиннорогий бизон, размах рогов у которого превышал 210 см от кончика до кончика. Длиннорогие бизоны были более чем вдвое крупнее своих северных современников и – судя по тому, что жили они одновременно с другими видами, которые прекрасно себя чувствовали в теплый межледниковый период, – появились не меньше 125 000 лет назад. Мало того: они так сильно отличаются от остальных бизонов, что некоторые палеонтологи считали их отдельным видом, который пришел по перешейку независимо. Однако, как ни странно, в северной половине континента не нашлось никаких остатков длиннорогого бизона, хотя в этой части мира ископаемых окаменелостей необычайно много. Получается, что если длиннорогие бизоны и впрямь пришли по Берингову перешейку обособленно, то по северной части континента они промчались так быстро, что не оставили по себе даже костей.

Аспиранткой я была уверена, что смогу разрешить эту загадку, если получу ДНК гигантского длиннорогого бизона. Увы, длиннорогие бизоны жили, во-первых, очень давно, а во-вторых, в теплый период – оба эти обстоятельства весьма скверно влияют на сохранность ДНК. Годами я пыталась выделить древнюю ДНК из остатков длиннорогого бизона и отказалась от этой идеи, лишь когда окончила аспирантуру и занялась другими проектами. Но после того как 14 октября 2010 года Джесс Стил случайно перепахал бульдозером тушу мамонта, передо мной вновь замаячили перспективы.

Бригада Стила расширяла водохранилище, которое снабжало водой жителей Сноумэсс-виллидж в Колорадо, откуда рукой подать до лучших горнолыжных склонов Скалистых гор. Когда Стил выдернул из зубьев бульдозера диковинное гигантское ребро, он и не догадывался, что только что открыл едва ли не богатейшие залежи ископаемых остатков в Северной Америке. На место прибыла рабочая группа под эгидой Денверского музея науки и природы и Службы геологии, геодезии и картографии США. Летом 2011 года сотни сотрудников музея и волонтеров и десятки ученых, которым, как и мне, было невмоготу оставаться в стороне, надели ярко-желтые жилеты и глянцевитые белые каски и принялись за раскопки, продлившиеся почти два месяца. В конце концов мы собрали более 35 000 ископаемых остатков растений и животных. В том числе десятков длиннорогих бизонов, а также мастодонтов, мамонтов, гигантских ленивцев, верблюдов, лошадей и мелких животных – саламандр, змей, ящериц, речных выдр и бобров. Все они были в поразительной сохранности. Листья ив и осоки возрастом в сто тысяч лет были еще зеленые, когда мы извлекали их из глины. Мы добыли фрагменты древнего пла́вника длиной до 20 метров. Хитиновые панцири насекомых, раковины моллюсков, чешуя змей во многом сохранили первоначальную яркую окраску. У меня появились веские поводы надеяться, что мы найдем ДНК длиннорогого бизона.

И мы ее нашли – правда, выделить ее нам удалось только из одной кости длиннорогого бизона. Этот бизон, сохранившийся лучше всех, оказался в слое древнего озера, который отложился около 110 000 лет назад. Его ДНК была почти совсем разрушена, но мы тщательно собрали последовательность, которую и смогли добавить к нашей большой базе данных. Когда мы провели дополнительные исследования, места для сомнений не осталось: длиннорогий бизон при всей своей характерной морфологии генетически не отличался от других бизонов. Гигантский длиннорогий бизон оказался не особым видом, а экоморфой – линией, которая имеет особый внешний вид, поскольку приспособилась к другой среде. То, что своими габаритами он вдвое превосходил бизона из Чьиджи-Блафф, скорее всего, объяснялось обильными ресурсами центральной Северной Америки в теплый межледниковый период, когда жили эти звери.

Позднее, когда планета остыла, а травянистые луга исчезли, исчез и длиннорогий бизон. Девяносто тысяч лет назад все бизоны были уже маленькими, а на Северную Америку снова надвинулся ледниковый период. На одном из раскопов в Юконе мы обнаружили тысячи бизоньих костей, связанных с другим слоем вулканического пепла – тефрой Шипкрик, которая отложилась около 77 000 лет назад. Обилие бизонов в этом месте – я имею в виду и общее количество костей, и их распространенность по сравнению с другими животными, в том числе мамонтами и лошадьми, – указывает на то, что популяции бизонов в Юконе в то время были очень многочисленны. В сущности, промежуток между 77 000 лет назад и 35 000 лет назад, когда началась самая холодная часть последнего ледникового периода, имеет смысл назвать «бизоньим пиком».

На протяжении всего бизоньего пика бизоны распространялись между холодными ареалами севера и более теплой центральной частью континента. Мигрирующие стада встречались и скрещивались с другими стадами, обеспечивая и морфологическое, и экологическое разнообразие. Оно-то и стало ареной профессиональных игрищ для палеонтологов XIX и начала XX века, которые отмечали малейшие отличия – легчайшие нюансы изгиба рогов, расстояние между ними, форму глазницы – и победоносно объявляли ту или иную находку Невиданным и, следовательно, Новым Видом. Остатки, особенно черепа, измеряли, зарисовывали, снова измеряли. Эти замеры служили кофейной гущей, гадание на которой позволяло определять новые виды, издавать научные статьи и становиться светилами палеонтологии.

Я обожаю истории из этой эры бизоньей лихорадки. Мой друг Майк Уилсон, специалист по систематике бизонов, знает массу анекдотов о таксономических интригах той поры. При этом он изо всех сил придерживается позиции законопослушного невмешательства, чтобы не компрометировать коллег-палеонтологов, однако сюжеты говорят сами за себя. Например, чтобы решить, кому принадлежат те или иные ископаемые остатки – новому виду (вау!) или уже известному (фи!), палеонтолог брал череп, клал его на землю (нос вперед, рога вправо и влево), а потом измерял отношение длины черепа к его ширине у основания рогов. Затем эту величину сравнивали с аналогичными измерениями уже описанных видов бизонов, чтобы определить, нельзя ли причислить эту особь к совершенно новому виду. Казалось бы, с ростом количества найденных остатков темпы открытий новых видов должны были постепенно замедляться – но не тут-то было! Мало того: в самый разгар бизоньей лихорадки ученые стали фиксировать положение рогов, когда нос черепа смотрел не вперед, а влево, так что то, что раньше называлось длиной, теперь считали шириной[5] – явно с целью все запутать и «открыть» побольше новых видов.

В результате этой костяной лихорадки бизоны, найденные в тот период, получили десятки ученых наименований: Bison crassicornis, Bison occidentalis, Bison priscus, Bison antiquus, Bison regius, Bison rotundus, Bison taylori, Bison pacificus, Bison kansensis, Bison sylvestris, Bison californicus, Bison oliverhayi, Bison icouldgoonforeveri, Bison yougetthepointus. Но в конце XX века некоторые палеонтологи пришли к убеждению, что на самом деле в Северной Америке обитал только один вид бизонов, – и я решила проверить эту гипотезу при помощи секвенирования древней ДНК. С разрешения и при содействии многих долготерпеливых музейных кураторов я собрала крошечные фрагменты ископаемых костей, которые отнесли к тем или иным видам. Я объездила множество музеев Северной Америки и целыми днями пропадала в разных подсобках, уставленных передвижными стеллажами, на которых хранились тысячи окаменелостей, – искала, идентифицировала и высверливала маленькие образчики из сотен костей. В перерывах я с дурной головой выходила в ярко освещенные выставочные залы, судорожно вцепившись в свой временный пропуск. Случившихся рядом посетителей, несомненно, забавляло зрелище плененной ученой чудачки с багровыми вмятинами от маски на лице и белой костяной пылью в волосах. Помимо всего прочего, я почему-то постоянно оказывалась в разных частях музея, как будто радушные кураторы нарочно использовали меня для развлечения публики. Впрочем, я этому только радовалась.

Фрагменты бизоньих костей я увезла к себе в Оксфорд, где выделила и секвенировала их ДНК, а затем сравнила полученные последовательности друг с другом и с ДНК ныне живущих бизонов. Древние бизоны генетически отличались от современных. Точнее, их геномы были значительно разнообразнее. Это подсказало мне, что популяции древних бизонов были огромны. Однако я не нашла никаких подтверждений тому, что генетическое разнообразие древних бизонов соответствовало «разным видам», которым приписывали палеонтологические находки. По данным ДНК, в Северной Америке был только один вид бизонов. Как же его назвать? Ответ на этот вопрос неожиданно прост. Правила систематики (а их много) требуют, чтобы в случаях, когда одному виду дают много имен, приоритетом пользовалось хронологически первое из них. Поэтому североамериканские бизоны называются Bison bison. Все до единого.

Поворот к худшему

Жизнь североамериканского бизона изменилась к худшему примерно тридцать пять тысяч лет назад. До этого ледниковый период был относительно мягким – разумеется, для ледниковых периодов. В Берингии – такое название получил географический регион, который тянется от реки Лены в Западной Сибири до реки Макензи в канадском Юконе и включает в себя в том числе и Берингов перешеек, в наши дни скрытый под водой, – условия обитания бизонов были самыми благоприятными. Ежегодное количество осадков было слишком низким, чтобы этот регион покрылся льдами, но достаточно высоким, чтобы поддерживать пышную степную растительность, идеальную для бизонов. Однако по мере похолодания климата и снижения количества осадков на смену травам пришли менее питательные кустарники. Бизонов, питавшихся преимущественно травой, временно вытеснили размножившиеся лошади, которые могли довольствоваться и кустами. Однако и их успех оказался мимолетным – климат продолжил ухудшаться, и исчезли даже кусты.

Примерно двадцать три тысячи лет назад, во время пика холода последнего ледникового периода, и бизоны, и лошади Берингии оказались в крайне сложном положении. Среда обитания совсем оскудела, да к тому же территория современной Западной Канады покрылась льдами, поскольку там сошлись воедино два массивных ледника – Кордильерский ледниковый щит, тянувшийся у подножия Скалистых гор с восточной стороны, и Лаврентийский ледниковый щит поверх Канадского щита, – отчего из Берингии стало не попасть на юг, где условия, вероятно, были лучше. Эта ледяная преграда сохранялась почти десять тысяч лет.

В самые холодные времена последнего ледникового периода бизонам в Северной Америке жилось несладко. Мало того что практически исчезли пастбища, так еще и появился новый хищник, у которого имелись особые виды на бизонов. Этот хищник, только что перебравшийся по перешейку из Азии, ходил прямо, на двух ногах, и умел швыряться остроконечными предметами. Да, я говорю о первых людях, ступивших на континент. Бизонам никогда еще не приходилось сталкиваться с хищниками, которые охотились подобным образом. Обычные хищники, угрожающие бизонам (то есть волки, медведи и крупные кошачьи), способны за одну успешную охоту завалить одного-двух бизонов, обычно или самых молодых, или старых либо больных. А люди работали сообща и могли за раз истребить десяток, а то и больше особей. Они нацеливались не на самых слабых в стаде, а на самых крупных, здоровых и жирных. Человеческие популяции росли, люди охотились на бизонов все чаще и активнее, и это разрушало структуру бизоньего стада. Приходили и уходили брачные сезоны, самок становилось все меньше, а значит, было меньше и телят – и поголовье бизонов постепенно сокращалось. Вдобавок среда обитания бизонов совсем оскудела, и уцелевшие стада теснились на островках травянистых лугов, которые быстро уменьшались. К несчастью для бизонов, люди тоже знали, где находятся эти островки.

Палеонтологи могут рассчитать, как сокращалось поголовье бизонов в ледниковый период, по количеству датируемых этим периодом бизоньих костей, однако данные секвенирования древней ДНК значительно надежнее. К тому времени, когда ледниковый период подошел к концу и мир начал отогреваться, популяция бизонов Берингии, некогда огромная и единая, сократилась до нескольких небольших, географически изолированных стад, каждое из которых влачило жалкое одинокое существование на последних островках травы. Остатки популяции продержались еще какое-то время, иногда несколько тысяч лет, но времена изобилия канули в прошлое. Особи, жившие на том или ином островке, были генетически идентичны – признак того, что популяции стали очень малы, – и редко переходили на другие островки. Последние северные популяции бизонов вымерли две тысячи лет назад.

Бизонам, очутившимся при слиянии Лаврентийского и Кордильерского ледниковых щитов с южной стороны, также пришлось тяжело – ведь здесь с конца ледникового периода тоже были люди. Они жили рассеянными поселениями и изобретали все новые орудия, иногда предназначенные специально для охоты на бизонов. Тринадцать тысяч лет назад к югу от ледников осталось уже совсем мало бизонов – одно или, может быть, несколько стад. Все нынешние бизоны происходят от этой южной популяции. Если бы не несколько выживших бизонов к югу от ледниковых щитов, эти животные вымерли бы, повторив судьбу мамонтов, гигантских медведей, североамериканских львов и многих других знаменитых зверей ледникового периода.

Передышка

Когда последний ледниковый период завершился и наступил нынешний период потепления – новая геологическая эпоха под названием голоцен, – климат улучшился и в центральной части Северо-Американского континента снова пышно разрослись травы. Мамонты и лошади уже вымерли или находились на грани вымирания, а следовательно, у бизонов было меньше конкуренции в этой растущей экологической нише. В итоге 10 000 лет назад их поголовье восстановилось и они прекрасно себя чувствовали. Миллионы бизонов (состоявших в близком родстве друг с другом) распространились по равнинам (впоследствии их назовут равнинными бизонами) и по лесам, тянувшимся к северу (они станут именоваться лесными бизонами). Ранний голоцен был идеальным временем для североамериканских бизонов.

Люди, разумеется, тоже чувствовали себя отлично. К тому времени, как равнины Северной Америки снова заросли травой, люди успели расселиться практически по всему континенту. Эти первые жители Северной Америки подходили к вопросу истребления бизонов весьма творчески. Вооруженные копьями, луками и стрелами, они загоняли зверей в сугробы, теснили в ущелья и естественные загоны, устраивали на них засады у переправ через реки и озера. Они гнали бизонов на замерзшие водоемы, нападали на них у водопоя и сгоняли с крутых обрывов, отчего животные гибли или калечились – либо в результате самого падения, либо потому, что валились друг на друга. В таких местах массовых убийств – «бизоньих прыжков» – за один раз с обрыва нередко сгоняли до нескольких сотен особей.

Общинная охота на бизона была важной частью социальной жизни первых жителей Северной Америки. Общинная охота – это общинная добыча, а значит, разрозненные группы объединялись, чтобы как можно лучше распорядиться горами бизоньих трупов (иногда это были буквально горы). Во время таких дележей добычи воссоединялись семьи, отмечались те или иные успехи, принимались политические решения, заключались браки. Бизоньи шкуры превращали в обувь, каноэ, стены вигвамов, из рогов делали кубки и погремушки. Эти предметы, а также песни, устные рассказы, танцы и произведения искусства хранят память о более чем четырнадцати тысячах лет взаимодействия между людьми и бизонами в Северной Америке. Люди жили за счет бизонов, а бизоны участвовали в формировании ранней эволюционной истории человечества.

Бизоны тоже адаптировались к сосуществованию с людьми. К раннему голоцену бизоны стали миниатюрнее своих предков, живших в ледниковый период. Палеонтолог из Аляскинского университета в Фэрбенксе Дейл Гатри в своей книге (Dale Guthrie, Frozen Fauna of the Mammoth Steppe) объясняет измельчание бизонов взаимодействием с людьми. В ледниковый период на бизонов охотились главным образом львы, гигантские медведи и саблезубые тигры, а эти животные нападают поодиночке или небольшими стаями. Чтобы не дать себя съесть, бизон может сопротивляться или даже пойти в контрнаступление, воспользовавшись своими огромными грозными рогами. После того как эти животные вымерли, главными хищниками, охотившимися на бизонов, стали люди. Когда на стадо бизонов нападает стая волков или группа участников общинной охоты, лучшая стратегия для выживания – бежать. Поэтому новый тип охоты благоприятствовал эволюции относительно мелких и подвижных бизонов. С этой точкой зрения согласен и канадский биолог Валериус Гейст: он напоминает, что люди скорее всего тоже оказывали на бизонов сильное эволюционное воздействие, поскольку в результате их методов охоты самые крупные и храбрые самцы были истреблены, ибо именно такие особи были особенно склонны бросаться на людей, вооруженных копьями, а поэтому и гибли с большей вероятностью. Около пяти тысяч лет назад, то есть, вероятно, примерно через 15 тысяч лет после первой встречи с человеком, североамериканские бизоны уже выглядели примерно как сегодня – масса их тела составляла около 70 процентов массы их предков, живших в ледниковый период.

Вероятно, уменьшение размеров бизонов косвенно повлияло и на людей. Поскольку у людей появились бесперебойные источники бизоньего мяса, они основывали постоянные поселения в лучших местах обитания бизонов – ведь вооруженный человек всегда победит в борьбе за территорию. Бизонов оттеснили туда, где растительность была менее обильной и питательной и где небольшие бизоны, которым требовалось меньше ресурсов, получили преимущество перед своими более крупными братьями и сестрами. Бизоны приспособились и стали жить дальше, пусть даже их вес и количество уменьшились.

Потом настала передышка… по крайней мере для бизонов. Примерно пятьсот лет назад в Северную Америку пришли европейцы, и по континенту пронеслись разрушительные волны эпидемий – оспы, коклюша, тифа, скарлатины и других болезней, которые едва не истребили коренное население. При такой смертности многие достаточно древние человеческие поселения исчезли и охотиться на бизонов стали меньше, так что это бремя было с них отчасти снято. Судя по историческим источникам, к середине XVIII века на равнинах Северной Америки паслось уже 60 миллионов бизонов. Однако закрепить этот успех не удалось.

Европейцы не только занесли в Северную Америку инфекционные болезни, но и вернули туда лошадей. Лошади появились в Северной Америке миллионы лет назад в результате эволюции, но вымерли на этом континенте к концу последнего ледникового периода, сохранившись только в Европе и Азии. Когда в XVI веке испанские первопроходцы снова завезли лошадей, бизоны оказались в опасности. К началу XVIII века все – и колонисты, и коренные жители – обнаружили, что верхом на лошадях особенно удобно загонять и убивать бизонов. А еще европейцы привезли с собой ружья, которые стали вторым после лошадей врагом для бизонов, потому что они стреляли в зверей метко и быстро.

В начале XIX века темпы европейской колонизации ускорились, и это естественным образом отразилось на охоте на бизонов. Колонисты, волнами распространявшиеся на запад, быстро сообразили, что бизоны вкусные и хорошо продаются. Звероловы и торговцы ежегодно привозили на Восточное побережье сотни тысяч бизоньих шкур. Железнодорожные компании предлагали пассажирам (как сейчас нам на борту самолета предлагают посмотреть фильм) своеобразное развлечение: скакать верхом по прериям рядом с поездом и стрелять в бизонов. Но главное, правительство и военные считали бизонов ресурсом врага, а врагом становился любой индеец, который не желал отказываться от охоты на этих зверей, переселяться в резервации и осваивать земледелие. Чтобы справиться с «проблемой», следовало, по мнению политиков, полностью уничтожить бизонов, всех до единого, и неважно, сколько мирных договоров придется ради этого нарушить. Из десятков больших стад, существовавших в середине XVIII века, к 1868 году уцелело всего два – одно на северных равнинах, другое на южных, – разделенные железной дорогой. Экономический кризис 1873 года привлек в прерии новых звероловов – охотников на буффало, целью которых было превратить бизоньи шкуры в деньги. Охота оказалась успешной, рынок переполнился, прибыль с каждого убитого животного снижалась, поэтому, чтобы добыть хлеб насущный, мертвых бизонов требовалось все больше. Стада исчезли с равнин, оставив по себе лишь груды костей и разлагающиеся брошенные туши (без шкур). К 1876 году бизоны полностью исчезли с южных равнин. В 1884 году в Северной Америке насчитывалось меньше одной тысячи бизонов.

Спасение

Первые нотки недовольства ролью человека в процессе неизбежного вымирания бизонов прозвучали еще в самом начале XVIII века. Однако первый закон о защите бизонов появился лишь в 1874 году – это был акт о предотвращении «бессмысленного истребления» этих животных, одобренный обеими палатами Конгресса. Увы, президент Улисс Грант отказался подписывать документ и придавать ему законную силу. В 1877 году канадское правительство рассмотрело Акт о защите буффало в надежде достичь той же цели, однако само же его и отклонило. Наконец в 1894 году президент Гровер Кливленд подписал «закон Лейси» – «Закон о защите птиц и животных в Йеллоустонском национальном парке и о наказании за преступления в указанном парке». Этот закон защищал единственный оставшийся ареал обитания равнинных бизонов в Северной Америке (популяция диких лесных бизонов сохранилась на западе Канады). Согласно результатам переписи фауны Йеллоустонского национального парка, проведенной в 1902 году, спустя восемь лет после того, как бизоны попали под защиту закона, там насчитывалось менее 25 бизонов.

К счастью, бизонов защищали не только законы. В семидесятые и восьмидесятые годы XIX века участью бизонов, особенно их коммерческим потенциалом, заинтересовались рядовые граждане. Они отловили всех диких бизонов, которых смогли отыскать, и основали шесть частных стад общим поголовьем около 100 животных. Раз уж мы взялись за подсчет, прибавим этих 100 бизонов примерно к 25 диким бизонам, сохранившимся в Йеллоустонском парке, и получим, что все ныне живущие равнинные бизоны ведут свой род приблизительно от 125 особей. Это было второе почти полное вымирание бизонов меньше чем за 15 000 лет.

В 1905 году было образовано Американское общество защиты бизонов – природоохранная организация, провозгласившая своей целью спасение американского бизона от вымирания. Первым почетным президентом общества стал Теодор Рузвельт – большой любитель охоты на бизонов. Прошло два года, и общество провело вторую кампанию по возвращению животных в дикую природу Соединенных Штатов (первой было возвращение в Америку давно вымерших лошадей, которых привезли испанские первопроходцы): члены организации привезли 15 бизонов из стада в Бронксском зоопарке на ранчо в Оклахоме. Год спустя общество подало в Конгресс прошение о создании в Монтане Национального бизоньего пастбища. Прошение было удовлетворено, и в 1909 году пастбище заселили бизонами, которых выкупили у частных владельцев на деньги, собранные обществом. За следующие пять лет похожая тактика позволила создать стада бизонов в Национальном парке Уинд-Кейв в Южной Дакоте и в заказнике Форт Ниобрара в Небраске. Стада плодились и размножались. Бизоны были спасены.

Сегодня

Сегодня в Северной Америке живет две разновидности бизонов – равнинный и лесной. И те, и другие – потомки бизонов, переживших почти полное вымирание сначала 13 000, а потом 150 лет назад. Равнинные бизоны – официально Bison bison подвида bison, то есть Bison bison bison – населяют травянистые равнины, а лесные бизоны, таксономически выделенные как Bison bison athabascae, обитают севернее, в гористых регионах континента. Лесные бизоны немного крупнее равнинных и, как считают, менее косматые – у них не такие густые и длинные бороды и гривы и не такие шерстистые передние ноги. Тонкая эволюционная грань, разделявшая лесных и равнинных бизонов, размылась в 1925 году, когда канадское правительство перевело 6000 равнинных бизонов из Национального парка бизонов в центральной Альберте в Национальный парк лесных бизонов в северной Альберте, чтобы снизить нагрузку на пастбища центра провинции. После этого никакие эволюционные барьеры не мешали лесным и равнинным бизонам скрещиваться, и сегодня «генетически чистых» стад лесных бизонов скорее всего уже не осталось. Тем не менее государства защищают лесных и равнинных бизонов по отдельности в попытке сохранить их особые черты и разнообразие.

Сейчас в Северной Америке живет пятьсот тысяч бизонов (плюс-минус), и их стада насчитывают от десяти до одной тысячи голов. Бизоны – животные крупные, они могут весить до тонны, у них мирный нрав и плохое зрение, и они просто чудесны. В целом бизоны спокойны, хотя способны догнать бегущую галопом лошадь, а если их вспугнуть, прыгают с места вверх почти на два метра. В местных и национальных заповедниках, где в неволе содержатся стада бизонов, рейнджеры предупреждают посетителей, что общаться с животными опасно, и все же каждый год находится несколько человек, которые пренебрегают предупреждениями и дорого – иногда даже жизнью – платят за это. Все-таки бизоны – дикие звери, а не мохнатая версия домашней коровы.

Бизоны – пример успеха охраны природы. Они едва не исчезли в конце XIX века, а сегодня их стада ведут здоровую, размеренную жизнь, их мясо, шерсть и кожа пользуются на рынке устойчивым спросом и приносят прибыль, а президент Барак Обама в 2016 году назвал их национальным млекопитающим США. Популяции бизонов в Северной Америке стабильны, и это отрадно.

Что же такое успех охраны природы, приносящий отрадную стабильность? Сегодня большинство бизонов принадлежат частным владельцам и выращиваются как домашний скот. Животных подвергают селекции, чтобы развить у них качества, облегчающие их содержание на ранчо и повышающие их рыночную прибыльность: бизоны должны быть смирными, плодовитыми и быстро расти на экономичных кормах. Во многих, а возможно, и во всех стадах наличествуют гены коров, поскольку в начале XIX века владельцы ранчо нарочно скрещивали бизонов с коровами, чтобы получить скот с коровьим темпераментом и бизоньей выносливостью. Скрещивание внутри и между стадами тщательно отслеживается, и несколько крупных некоммерческих и коммерческих организаций предлагают услуги наподобие типирования ДНК, тестирования на болезни и сопровождения купли-продажи. Эти бизоны обитают в охраняемых границах своих пастбищ и избавлены от необходимости конкурировать с другими травоядными животными. Им не нужно опасаться хищников – волков и медведей. Они не могут мигрировать в поисках качественного корма при смене времен года. Выживанию таких бизонов способствуют иные черты и гены, чем те, которые обеспечивали успех их предкам. Можно ли считать этих бизонов по-прежнему дикими?

Некоторые бизоны – примерно четыре процента от живущих ныне особей – объединены в охраняемые стада. В целом эти стада занимают менее одного процента территории, которую когда-то использовали бизоны. Бизоны из этих стад не подвергаются селекции в коммерческих целях, однако их жизнь контролируется ничуть не меньше, чем жизнь бизонов в частных стадах. Охраняемые стада, как и коммерческие, пасутся на огражденных территориях, что защищает их от болезней, хищников и других опасностей. Животных ежегодно отбраковывают, чтобы сдержать рост популяции, особей с неидеальным темпераментом удаляют из стада, а состав стада по полу и возрасту тщательно регулируют, чтобы контролировать размножение и снизить вероятность побега.

У большинства охраняемых стад тоже есть гены коров, что заставляет задуматься о проблеме сохранения вида. Например, около 50 процентов бизонов из охраняемого стада на острове Санта-Каталина у побережья Калифорнии несут в себе митохондриальную ДНК коровы – эта ДНК наследуется по материнской линии. Когда биолог Джеймс Дерр, специалист по бизонам из Техасского аграрно-технического университета, изучал стадо с острова Санта-Каталина, чтобы выяснить, влияет ли наличие ДНК коровы на бизонов, то он обнаружил, что бизоны с митохондриальной ДНК коровы меньше и ниже ростом, чем в стадах с бизоньей митохондриальной ДНК. Эти результаты показывают, что такая большая доля коров среди предков, вероятно, влияет на бизонов из стада Санта-Каталины. Могут ли эти бизоны считаться по-прежнему дикими?

Если принимать в расчет результаты, подобные полученным Дерром, то зоотехникам предстоит решить трудную задачу. Как быть – подвергать бизонов с ДНК коровы отрицательной селекции и устранять их из стада или, напротив, поощрять смешение пород, поскольку это дает возможность повысить генетическое разнообразие у вида, все особи которого генетически очень схожи из-за недавней угрозы вымирания? Тем более что все стада медленно накапливают генетические варианты, характерные для того или иного стада, – и из-за приспособления к местным условиям, что хорошо, и из-за близкородственного скрещивания, что может быть плохо. Выбор у зоотехников непрост. С одной стороны, если перемещать отдельных особей из стада в стадо, это не даст близкородственному скрещиванию сделать все стадо в целом менее приспособленным. С другой стороны, такая динамика может пересилить механизмы приспособления к местным условиям, которые позволяют животным выживать в новой, изменчивой среде. Так или иначе, именно от зоотехников зависит эволюционная судьба североамериканского бизона.

Целенаправленная эволюция

История североамериканского бизона – наглядный пример того, как представители нашего вида управляют эволюционным процессом. Почти два миллиона лет бизоны эволюционировали в отсутствие людей. Они адаптировались к наступлению и отступлению ледниковых периодов. Когда холодало, бизоны с более густым мехом, как правило, оказывались сильнее и здоровее и лучше спасались от хищников. Когда теплело, все, возможно, было наоборот. Самых старых и наименее приспособленных бизонов отбраковывали хищники, а оставшиеся бизоны давали потомство. Они распространились по Северному полушарию, и их популяции то росли, то сокращались вместе с доступными травянистыми ареалами обитания.

Потом появились люди и принесли с собой орудия, которые можно было совершенствовать и приспосабливать так быстро, что бизоны не успевали эволюционировать, чтобы спастись. Более 14 000 лет люди охотились на бизонов ради пищи и развлечения. За это время бизоны дважды оказывались на грани вымирания. Первый раз им удалось восстановиться благодаря счастливой случайности: ранний голоцен был идеальным климатом для травянистых равнин, а травоядных конкурентов у бизонов оказалось мало. Но это было лишь временно.

Когда бизоны почти исчезли во второй раз, люди решили их спасти. Там, где когда-то владычествовала эволюция, воцарились зоотехники. Теперь они решали, какие из бизонов выживут и оставят потомство, и даже скрещивали бизонов с коровами. Правительственные чиновники создали бизоньи резервации и приняли законы об их охране. Сегодня наше государство полагает каждое стадо отдельной ценной единицей и защищает его соответственно, несмотря на то, что все ныне живущие бизоны – потомки менее чем 125 особей. Одни бизоньи стада считают охраняемыми, другие нет. Зоотехники и животноводы перемещают стада между ареалами, а особей между стадами. Ученые анализируют бизоньи ДНК, чтобы помочь зоотехникам решить, какие особи станут производителями, какие гены правильные и какое количество ДНК коровы считать переизбытком ДНК коровы. Зоотехники отбраковывают бизонов, чтобы снизить нагрузку на пастбища, прививают их, чтобы избежать болезней, и держат за оградой, чтобы уберечь от хищников. А мы из своих уютных машин смотрим, как они живут за этой оградой, и радуемся тому, что нам удалось сохранить их в дикой природе. Это вселяет в нас надежду.

Эволюционная история североамериканского бизона – история, в которой человек принимал самое непосредственное участие, как, впрочем, и в истории почти всех (а возможно, и вообще всех) живых организмов, обитающих сегодня на планете. На разных этапах процесса формирования бизонов нам пришлось играть разные роли – от хищника до защитника, – но все это время мы учились управлять ими, подчиняя этих диких животных своим особым потребностям. В следующих главах я подробно проанализирую эти роли и то, как они менялись, на примерах из моих исследований и исследований других ученых, чтобы показать, как мы строим и перестраиваем эволюционные траектории видов при движении по собственному эволюционному пути.

Глава вторая

Откуда мы взялись

Homo sapiens. Это мы – по крайней мере, именно таким двучленным латинским названием снабдил нас Линней в 1758 году. Оно помещает нас в род Homo и в вид sapiens. На сегодня мы остались единственными Homo на свете, но долгое время дело обстояло иначе. Наши эволюционные родственники Homo neanderthalensis жили рядом с нами, пока не вымерли около 40 000 лет назад. То есть почти вымерли: из поколения в поколение до сих пор передается много их ДНК, просто теперь она содержится в телах, которые называют не neanderthalensis, а sapiens. Что, если вдуматься, вообще-то заставляет усомниться в целесообразности деления живых существ на отдельные «виды». Но, тем не менее, мы явно отличаемся от других видов, в том числе и от наших архаических родственников. Так что же на самом деле значит – быть Homo sapiens или, выражаясь простым языком, быть человеком?

В наши дни вымерли почти все когда-то существовавшие виды. Большинство видов существует где-то от полумиллиона до десяти миллионов лет, что по масштабам истории жизни не так уж и долго. Однако расстраиваться из-за этого не стоит – потому что есть эволюция.

Едва возникнув, вид начинает меняться. Отдельные особи оставляют потомство и передают следующему поколению копии своего генома. Но процесс копирования идет со сбоями. На поверку ошибки при копировании ДНК приводят к тому, что в геноме ребенка всегда получается примерно сорок отличий от генома родителей[6]. Большинство различий – их принято называть мутациями – никак не воздействуют на своего носителя. Но некоторые влияют на внешность или поведение ребенка, выделяя его среди сверстников из того же поколения. На этих вариациях и основана эволюция. Одни мутации меняют детеныша так, что ему становится труднее найти пищу и брачных партнеров. Другие повышают его шансы выжить и оставить потомство. Мутации в геномах детенышей, добившихся наибольшего успеха (то есть, как определяет их эволюция, тех, кто сумел оставить больше всего потомства), со временем будут встречаться у представителей этого вида все чаще и чаще.

Так и идет эволюция вида, пока не произойдет одно из двух. Рано или поздно либо умирает последняя особь и вид исчезает, либо какой-то специалист по систематике решает, что вид достаточно изменился и теперь заслуживает нового названия. Когда происходит последнее, старый вид исчезает, но его ДНК передается дальше, просто ее носитель теперь называется иначе. Это что, тоже вымирание? Не спешите с ответом, вспомните, что сейчас на свете живут миллиарды, а может быть, и триллион видов[7] – и все они происходят от одного-единственного микроба, который жил четыре миллиарда лет назад. Этот микроб одновременно и вымер, и живет во всех живых существах.

Новые виды появляются случайно. Течение уносит какое-то растение на далекий остров, и оно пускает там корни и основывает новую популяцию. Река меняет курс и разделяет некогда огромную популяцию на две поменьше. Несколько особей обнаруживают новый ареал, переселяются туда и начинают размножаться. Все это – разные варианты генетической изоляции. Если новая популяция остается изолированной, она эволюционирует по своей отдельной траектории независимо от других популяций и накапливает другой набор мутаций. И вот уже отличий у новой популяции столько, что появляется новый вид.

Вариантом генетической изоляции можно считать и время. Поскольку новые мутации накапливаются в каждом поколении, через тысячи поколений в геноме каждой особи сложится набор накопленных мутаций, часть из которых окажется несовместимой с геномами ныне живущих особей. Именно поэтому биологические виды не могут существовать вечно. Они рождаются и умирают в темпе, заданном эволюцией.

Законы эволюции просты. Мутации накапливаются, а вопрос, будут ли эти мутации переданы следующему поколению, решается волей случая. Однако иногда особь рождается с генетическим вариантом, который повышает ее шансы выжить и оставить потомство, – иными словами, делает ее более приспособленной к той среде, где она родилась. У таких мутаций больше вероятность закрепиться и перейти к следующему поколению. Со временем генетические линии расходятся и адаптируются по мере того, как мутации возникают и либо распространяются, либо угасают. И тогда вид вымирает.

На протяжении большей части эволюционной истории нашего вида с нашими генетическими линиями происходило примерно то же самое, что и со всеми остальными. Наши предки были среди тех, кто выжил и оставил потомство в своей популяции. На протяжении миллиардов поколений геномы наших предков накапливали мутации и наша генетическая линия приспосабливалась к среде. Колебался климат, менялись условия, возникали и исчезали экологические ниши. В нашей родословной появились животные, млекопитающие, приматы, наконец, большие обезьяны. А потом наши предки обнаружили, что законы можно нарушать. Они научились сотрудничать, чтобы пересиливать случайность, и помогать ближнему, а не обрекать менее приспособленных собратьев на смерть. Научились модифицировать среду обитания под себя, а не меняться в соответствии с ней. Научились направлять эволюцию – определять и собственные эволюционные пути, и пути видов, с которыми взаимодействуют, – а не покоряться ее прихотям. И хотя палеонтологи до сих пор не до конца понимают, как и когда это произошло, но именно с этого момента мы, вне всяких сомнений, стали отличаться от всех других видов, живущих ныне и живших когда-либо на Земле. Вот что значит быть человеком.

Как мы достигли величия

Около 40 миллионов лет назад, в эоцене, генетическая линия обезьяноподобных приматов расселилась из теплого, стабильного климата Юго-Восточной Азии и колонизировала Африку. Эоцен сменился олигоценом, и постоянное движение тектонических плит воздвигло горы в Восточно-Африканской рифтовой долине, сменило климат и типы погоды. На полюсах образовались ледники, на планете в целом похолодало. Африканские джунгли, некогда густые, засохли, и некоторые ареалы превратились в саванны и пустыни. Обезьяны приспособились к этим переменам, разработав новые тактики поиска пищи и безопасного ночлега. Около 26 миллионов лет назад в Восточно-Африканской рифтовой долине появились первые остатки, которые приписывают большой обезьяне. От Rukwapithecus fleaglei до нас дошла только челюстная кость, однако зубы его настолько отличаются от зубов других приматов, что палеонтологи причислили его к новому виду. Тело и мозг Rukwapithecus и других больших обезьян были больше, чем у обезьян Старого Света. Кроме того, у них отсутствовал хвост, а значит, в ходе эволюции появился какой-то другой механизм, позволяющий им сохранять равновесие и перемещаться между деревьями.

Климат продолжал меняться, и большие обезьяны добились эволюционного успеха. Около 18 миллионов лет назад среди ископаемых находок появляется новая разновидность больших обезьян с сильными челюстями и массивными зубами. Эта большая обезьяна, Afropithecus, умела жевать пищу и добывать из нее питательные вещества, недоступные ее родичам с более слабыми челюстями, которые питались плодами: ей были нипочем и растения с толстой кожурой, и орехи и семена с плотной скорлупой. Эта способность расширить рацион, вероятно, и стала тем эволюционным преимуществом, благодаря которому Afropithecus или его потомки покинули Африку и расселились по Азии и Европе, где все у них шло прекрасно… по крайней мере первое время.

В период раннего миоцена, который начался около 23 миллионов лет назад, европейский климат был субтропическим, идеальным для больших обезьян, питавшихся в основном плодами. Однако на его (миоцена) протяжении климат на планете постепенно становился холоднее. Европейские джунгли понемногу сменились лесами, бесконечное лето – чередованием времен года. Ареалы сокращались, ресурсы оскудевали, и европейские большие обезьяны приспосабливались и становились разнообразнее. В некоторых ответвлениях появились прямохождение, мощные пальцы, способные крепко хватать мелкие предметы, сильные запястья, большой мозг – механизмы, позволявшие лучше адаптироваться к быстрому и целеустремленному перемещению по сокращавшимся европейским джунглям. Затем, около 10 миллионов лет назад, эти более крупные и, как считается, ставшие более разносторонними обезьяны вернулись в Африку. Вероятно, это и были наши предки.

Полное прямохождение – главная отличительная черта гоминин: так называют подгрупу крупных обезьян, в которую входит и наш род Homo. Первым из гоминин, который ходил преимущественно прямо, был Australopithecus. Australopithecus появился в ходе эволюции около 4 миллионов лет назад в Восточной Африке, и большинство палеонтологов считает, что он был прямым предком нашего рода Homo. То, что Australopithecus ходил на двух ногах, доказывают цепочки ископаемых следов в вулканическом пепле, оставленные примерно 3 миллиона 660 тысяч лет назад и обнаруженные в 1976 году на севере современной Танзании. Ископаемые останки австралопитеков, найденные на Африканском континенте, показывают, что эта группа была разнообразна и прекрасно приспосабливалась к обитанию в непредсказуемом климате, который постепенно становился все суше. Размер мозга у большинства австралопитеков составлял около 35 % от размеров мозга современного человека. У всех австралопитеков были ловкие руки и подвижные запястья. Останки Люси, Australopithecus afarensis возрастом 3,2 миллиона лет, обнаруженные в регионе Афар в Эфиопии, свидетельствуют, что у нее были не только крепкие ноги, как и следует ожидать у двуногих гоминин, но и крепкие руки. Должно быть, ее вид одинаково хорошо лазил по деревьям и ходил по земле. Около трех миллионов лет назад, когда саванны начали расширяться, у некоторых австралопитеков возникли в ходе эволюции массивные плоские коренные зубы, позволявшие добывать питательные вещества из волокнистой, жесткой травы в саванне. Однако, в отличие от более поздних Homo, австралопитеки не окончательно переселились из лесов в саванны, а предпочитали либо густые леса, либо мозаичные ареалы из саванн и лесов, поскольку деревья, вероятно, помогали спасаться от голодных хищников.

Прямохождение давало некоторые преимущества. Обезьяна, ходящая на двух ногах, может приподняться выше и видит дальше, чем обезьяна на четвереньках. Ей проще дотянуться до высоко растущих плодов и заметить далекую добычу. Кроме того, у нее есть две свободные конечности, запястья и кисти которых уже умеют манипулировать мелкими предметами. Чтобы стоять и бегать, руки больше не нужны, и их можно задействовать для иных задач. Как только наши предки доэво-люционировали до прямохождения, они увлеклись изобретательством и стали учить друг друга повторять свои изобретения. У них возник и язык, и умение сотрудничать, отличавшие их от прочих больших обезьян. Они начали превращать подручный материал в каменные орудия – в оружие, которое повышало их добычливость: ведь они были хищниками.

И последствия не заставили себя ожидать.

Эта земля – наша земля

Климатическое воздействие ледниковых периодов плейстоцена, начавшихся около 2,6 миллиона лет назад, было особенно сильно заметно у полюсов, однако влияние ледниковых щитов, которые то росли, то таяли, испытала на себе и Экваториальная Африка. Когда надвинулись ледники, а уровень моря упал, на Африканском континенте стало одновременно холоднее и суше. Когда же ледники отступили, то засушливые условия в Африке тоже постепенно смягчились. Амплитуда этих изменений за плейстоцен увеличивалась дважды – сначала около 1,7 миллиона лет назад, а потом примерно миллион лет назад. Оба раза соответствующие засушливые циклы в Африке интенсифицировались, и это снижало вероятность того, что экосистемы, приспособленные к влажному климату, восстановятся до начала следующего сухого периода. Африканские джунгли постепенно сменились лесами, а затем – сухими травянистыми саваннами.

И флора, и фауна Африки адаптировались к климатическому режиму плейстоцена. Виды, требовавшие влажного климата, вымерли либо эволюционировали так, чтобы выдерживать долгую засуху и все более непредсказуемый климат. Об этом переломе говорят ископаемые. В начале плейстоцена выросли темпы вымирания многих африканских филогенетических ветвей, в том числе полорогих жвачных (родичей нынешних коров, коз и овец), свиных (родичей нынешних свиней, кабанов и бородавочников) и обезьян. Не то чтобы в различных регионах Африки и в разных таксономических группах картина полностью совпадала, однако закономерность налицо: около 2,6 миллиона лет назад, когда начались плейстоценовые оледенения, местный и региональный климат стал резко меняться, и темпы вымирания повысились.

Правда, только среди травоядных.

Для хищников первые несколько сотен тысяч лет плейстоцена прошли с точки зрения вымирания без особых потрясений. Темпы вымирания хищников тоже поползли вверх, но началось это лишь два миллиона лет назад, более чем через полмиллиона лет после начала плейстоценовых оледенений. Но когда темпы вымирания ускорились, дела у хищников пошли хуже, чем у других групп африканских животных, и доля вымерших видов у них была выше, чем у травоядных.

Такая картина не может не озадачивать.

Простое объяснение состоит в том, что для того, чтобы вымирание затронуло хищников, требовался некий временной промежуток. Травоядные как непосредственные потребители африканской растительности, вероятно, подверглись удару сразу, как только флора стала меняться. А хищники столкнулись с недостаточностью ресурсов, только когда травоядные начали вымирать. В целом это логично, но все-таки полмиллиона лет, прошедшие между началом вымирания травоядных и временем, когда их вымирание стало сказываться на хищниках, это долго – слишком долго.

Есть и другой вероятный вариант: хищники с их положением в пищевой цепочке были лучше защищены от климатических изменений плейстоцена. Одни виды травоядных вымирали, а численность других, вероятно, росла, и это заполняло опустевшую растительноядную нишу и обеспечивало хищникам достаточно пищи, пусть и в другой упаковке. По такому сценарию хищники, вероятно, достигли переломного момента, после которого началось вымирание, не раньше, чем интенсивность перемен климата перевалила за пороговое значение и пошла на спад общая численность травоядных. Такое объяснение тоже в целом логично, однако интенсивность оледенения достигла первого порога 1,7 миллиона лет назад, то есть через 300 000 лет после того, как ускорились темпы вымирания хищников. Так что и здесь, похоже, учтено не все.

Есть и третье объяснение, которое подсказывают археологические находки. В 2001 году члены команды археологического проекта в Западной Туркане приступили к изучению ранних поселений человека к западу от озера Туркана. На первом году раскопок несколько археологов заплутали, очутились на неисследованной территории и обнаружили там, к полнейшему своему изумлению, «несомненные каменные орудия», валявшиеся прямо на земле. Ученые без промедления приступили к раскопкам – и к концу следующего года обнаружили уже более 100 каменных орудий и более 30 ископаемых останков вида Kenyanthropus (или иногда Australopithecus) platyops. Kenyanthropus, кениантроп, вымер около 3,2 миллиона лет назад. А артефакты с этого раскопа датируются 3,3 миллиона лет назад, что делает найденные каменные орудия самыми древними из дошедших до нас и единственными, которые были созданы раньше ледниковых периодов плейстоцена. Эти орудия – доказательство, что наши предки и их родичи в результате эволюции стали опасными хищниками и потребителями мяса как раз перед тем, как жизнь их добычи сильно осложнилась (из-за перемен климата). А тогда не может ли быть такого, что именно наши предки в конце концов склонили чашу весов не в пользу хищников?

С начала плейстоцена каменные орудия появляются среди археологических находок все чаще и чаще. На костях животного, похожего на корову, жившего 2,6 миллиона лет назад и обнаруженного при раскопках в Эфиопии, в Гоне, обнаружены признаки того, что их резали и скоблили, а следовательно, ранние гоминины уже начали перерабатывать мясо и извлекать костный мозг. Три других стоянки в Эфиопии и Кении, датируемые примерно 2,35 миллиона лет назад, подтверждают значимость технологий изготовления каменных орудий для раннего Homo. На одном из таких раскопов под названием Локалалеи в Западной Туркане были обнаружены обработанные кости полорогих жвачных, свиных, лошадиных, вымершего носорога и нескольких крупных грызунов, а также рептилий и рыб. Следовательно, 2 миллиона 350 тысяч лет назад наши предки в Африке конкурировали за добычу с хищниками.

Мастера (и мастерицы) на все руки

Жаркие таксономические баталии вокруг бизонов меркнут на фоне попыток классифицировать Homo. В случае Homo, однако, проблема не в том, что ископаемых находок слишком много, а в том, что их слишком мало. Каждая очередная находка встречается фанфарами и рукоплесканиями, и ранняя история нашего рода стирается, переписывается заново, бурно оспаривается и переписывается еще раз. Издавна повелось, что останки Homo оседали в частных музейных собраниях, где им не грозило случайное повреждение и где на них не бросали пристрастные взгляды придирчивые соперники-ученые. Однако, к счастью, новое поколение палеоантропологов решило пожертвовать секретностью во имя свободы науки и вместе с описаниями новых находок даже распространяет инструкции, как напечатать их точные копии на 3D-принтере[8].

Homo возник в Африке не ранее 3 миллионов лет назад, но когда, где и как именно несколько линий Homo сосуществовали в тот период, остается вопросом спорным. Древнейшие из известных нам останков, которые могли принадлежать Homo, – это найденная в районе Леди-Герару в эфиопском регионе Афар челюстная кость, которой 2,8 миллиона лет. Эта находка представляет собой фрагмент левой части челюстной кости с шестью зубами, три из которых сломаны. Поскольку никаких иных частей скелета не сохранилось, таксономическая принадлежность челюсти из Леди-Герару зависит от того, на что больше похожи ее зубы – на зубы более поздних останков, приписываемых Homo, или на зубы останков, приписываемых австралопитекам. То, что зубы челюсти Леди-Герару находятся где-то посередине между этими полюсами, неудивительно: для австралопитека они маловаты, но все же в диапазон самых ранних Homo не попадают. Так что челюсть из Леди-Герару могла принадлежать раннему Homo, а могла и не принадлежать.

В 1960 году Джонатан Лики, старший сын знаменитых палеонтологов Луиса и Мэри Лики, при раскопках в Олдувайском ущелье в Танзании обнаружил нижнюю челюсть и верхнюю часть черепа, принадлежавшие, по-видимому, ребенку. Лики-старшие начали раскопки в тех местах тридцатью годами ранее, когда в ущелье нашли примитивные каменные орудия. За год до этого Мэри нашла череп молодого взрослого с выступающей вперед лицевой частью и небольшим мозгом, и все решили, что ему вряд ли было по силам изготовить такие орудия. Поэтому ученые продолжили поиски. «Ребенок Джонни», как прозвали новую находку, явно выглядел иначе. В течение следующих трех лет были найдены и иные фрагменты костей, принадлежавших тому же виду, что и «ребенок Джонни»: детское запястье и кости кисти, стопа взрослого, части черепа с хорошо сохранившимися мелкими зубами и еще один череп с обеими челюстями. Группа археологов и палеонтологов, в которую входили Луис Лики, Филипп Тобайас, Майкл Дэй и Джон Нэйпир, изучив кости, пришла к выводу, что эти останки принадлежали виду, поразительно похожему на современных людей и явно отличавшемуся от австралопитеков из Южной Африки. Вероятно, этот вид и создал каменные орудия. Ученые назвали новый вид Homo habilis, человек умелый. Homo habilis, живший как минимум 2,4–1,7 миллиона лет назад, ходил прямо, на двух ногах, был ростом 100–135 сантиметров и обладал куда большим мозгом, чем у раннего австралопитека, но все же в два с лишним раза меньшим, чем у современного человека.

В 1972 году группа археологов под руководством Ричарда Лики – второго сына Луиса и Мэри Лики – и Мив Лики, жены Ричарда, обнаружила на восточном берегу современного озера Туркана череп. Этот череп обладал чертами рода Homo, но отличался от черепов Homo habilis. Семейство Лики назвало эту находку Homo rudolfensis по старому наименованию озера Туркана – озеро Рудольф. Вскоре в Кении было найдено еще несколько останков, принадлежавших, видимо, Homo rudolfensis. Но затем начались споры (кто бы сомневался!), относятся ли все обнаруженные останки к одному виду Homo rudolfensis или какие-то из них следует приписать Homo habilis. Более того: кое-кто утверждал, что это вообще не Homo. Однако, как бы их ни классифицировать, они относятся к тому же периоду, что и Homo habilis и несколько видов австралопитеков, а это доказывает, что 2,4 миллиона лет назад в Африке жило много линий прямоходящих человекоподобных приматов.

Миллион восемьсот тысяч лет назад приматы, приписываемые к роду Homo, жили на территории современной Грузии, в Дманиси. Их называют по-разному – в том числе Homo erectus, Homo ergaster и Homo georgicus. Они изготавливали грубые каменные орудия и были выше ростом, чем Homo habilis, хотя их мозг был лишь слегка больше. Относительно высокий рост и, вероятно, бо́льшая подвижность послужили механизмами адаптации, которые сделали возможным первый исход человека из Африки, хотя это еще отнюдь не установлено окончательно.

Примерно 1,6 миллиона лет назад Homo erectus закрепился в Кении, Танзании и Южной Африке, а уже миллион лет назад распространился на север и восток, добравшись до восточной части Китая и Индонезии. Потомки Homo erectus, которых иногда называют Homo heidelbergensis, около 780 000 лет назад осели в современной Испании, а не позднее 700 000 лет назад уже распространились далеко на север – на территорию современной Англии. Эти более поздние гоминины были долговязыми и большеголовыми, их рост колебался между 145 и 185 сантиметрами, а вес – между 40 и 68 килограммами. Морфология у них была крайне разнообразна даже в пределах одного раскопа; словом, они были совсем как современные люди.

А еще Homo erectus (совсем как современные люди) заметно повлияли на экологическую обстановку. Будучи первыми из приматов, кто передвигался строго на двух ногах[9], они оказались отлично приспособлены для погони за добычей. Homo erectus охотились подолгу, бегали на длинные дистанции и охлаждались быстрее, чем животные, бегающие на четвереньках. Поскольку они были люди умные, творческие и умели сотрудничать, то на охоту они отправлялись группой, что повышало шансы на успех. Homo erectus, подобно своим предкам, тоже изготавливали и применяли каменные орудия, однако, отточив это умение, они со временем смогли усовершенствовать их дизайн. В ходе эволюции Homo erectus начали изготавливать и применять и другие виды орудий – к примеру, деревянные копья, конструкция которых позволяла вонзать и, вероятно, метать их. Кроме того, они колонизировали острова, до которых можно было доплыть на лодке, и строили поселения, где для сна, разделки мяса и работы с растениями отводились особые места. Хотя Homo erectus и не умели говорить, как современные люди, столь сложное поведение, безусловно, требовало определенного уровня сотрудничества, обучения и научения, возможного только при наличии сложного языка. Homo erectus бросили вызов законам эволюции.

Возлюби ближнего своего

700 000 лет назад линии, принадлежащие к роду Homo, распространились с южной оконечности Африки на север и добрались до Европы и Азии. Эти Homo обладали большим мозгом и ловкими руками, прекрасно обращались с орудиями и научились взаимодействовать с окружающим миром. А дальнейший сценарий, судя по ископаемым находкам, был примерно таким (прошу прощения у специалистов-палеоантропологов за то, что вынуждена опустить некоторые подробности): Homo erectus породили Homo heidelbergensis, которые не позднее 400 000 лет назад – вероятно, в Европе и на Ближнем Востоке – породили наших родичей Homo neanderthalensis, они же неандертальцы, а не позднее 300 000 лет назад в Африке – нас, Homo sapiens. Сегодня все упомянутые линии Homo вымерли – все, кроме нас! Датировка самых новых останков многих линий-долгожителей совпадает с появлением в местах их обитания нашей линии. Это жуткое совпадение можно истолковать лишь следующим образом: наши предки, истребив все остальные линии людей в Африке, покинули Африку, двинулись в Европу, истребили там неандертальцев и затем распространились по всей планете, уничтожая по пути все оставшиеся популяции других видов людей – не-сапиенсов. Но к этой части истории мы еще вернемся.

Хотя в моем рассказе недостает множества нюансов, но именно так, в сущности, и выглядела картина недавней эволюции людей к моменту зарождения науки, изучающей древнюю ДНК. Учитывая присущий нашему виду эгоизм, нечего удивляться, что исследователи древней ДНК прежде всего занялись неандертальцами и ранними Homo sapiens – и получили совершенно неожиданные результаты.

Первая последовательность ДНК неандертальца была опубликована в 1997 году. Это исследование, как и большинство работ по генетике неандертальцев, было проведено под руководством Сванте Паабо, который тогда был профессором в Мюнхенском университете, а сейчас возглавляет отделение генетики в Институте эволюционной антропологии Общества Макса Планка в Лейпциге. В 1997 году Паабо с коллегами опубликовал последовательность маленького фрагмента неандертальской митохондриальной ДНК. Митохондриальная ДНК часто становилась предметом изучения первых исследователей древней ДНК по ряду причин. Во-первых, в каждой клетке есть тысячи копий митохондриального генома (митохондрии – это органеллы, которые находятся вне ядра клетки и обладают своими геномами), но только две копии ядерного генома. А значит, митохондриальная ДНК сохраняется в ископаемых останках чаще ядерной ДНК. Во-вторых, митохондрии передаются по материнской линии, что упрощает интерпретацию их эволюционной истории. Митохондриальная ДНК, о которой Паабо рассказал в 1997 году, отличалась от всех митохондрий современных людей, а это, как и археологические данные, указывало, что люди и неандертальцы развивались разными эволюционными путями. К этому эволюционному древу вскоре были присовокуплены фрагменты митохондриальной ДНК, полученные из нескольких других костей неандертальцев. Все эти данные свидетельствовали о том, что люди и неандертальцы были родственными, но разными эволюционными линиями и как минимум несколько сотен тысяч лет эволюционировали независимо.

Почти десять лет считалось, что древняя ДНК ничего больше об отношениях между людьми и неандертальцами поведать не сможет, но затем, в начале двухтысячных, появились новые, более экономичные и практичные, подходы к секвенированию ДНК, позволившие попытаться секвенировать и ядерный геном неандертальца. В 2006 году команда под руководством Эда Грина (в то время – постдока в группе Паабо) опубликовала статью, подтверждающую концепцию, что вскоре станет возможным картировать ядерный геном неандертальца целиком. Хотя база данных была небольшой (последовательности покрывали лишь около 0,04 % ядерного генома неандертальца), она определила подход, которого сегодня придерживаемся все мы, исследователи древней ДНК.

В 2010 году Эд Грин, Сванте Паабо и другие ученые объединились, чтобы составить полную черновую последовательность генома неандертальца, и древняя ДНК переписала эволюционную историю человека в первый, но, безусловно, не в последний раз. Этот черновик генома позволил рабочей группе подтвердить, что популяции неандертальцев и современных людей разделились около 460 000 лет назад, примерно тогда же, когда, по археологическим данным, в Европе появились первые гоминины типично неандертальской морфологии. Однако в этих данных таилось неожиданное открытие: в геномах современных людей присутствовали некие фрагменты, которые теперь можно было отнести к неандертальской ДНК. Этому находилось всего одно объяснение: судя по всему, четко разделенные ветви нашего эволюционного древа на самом деле были разделены не так уж и четко и линии, ведущие к неандертальцам и современным людям, сначала разошлись, а потом снова сошлись воедино.

С 2010 года технология извлечения, секвенирования и составления геномов древней ДНК непрерывно совершенствовалась, и были составлены полные геномы примерно дюжины неандертальцев, живших в Европе и в Сибири в промежутке от 120 000 до 39 000 лет назад. Из этих геномов следует, что неандертальские популяции были малы и обычно жили в географической изоляции друг от друга. Кроме того, данные подтвердили то, что показал первый неандертальский геном: эволюционная история наших линий глубоко переплетена. Данные генома содержат доказательство, что наши линии вступали в контакт чаще, чем можно судить по археологическим находкам; при этом они часто скрещивались и обменивались генами. В результате геномы многих современных людей содержат фрагменты неандертальской ДНК.

То, что сообщила тогда ДНК, поставило под угрозу первенство палеоархеологии как Верховного Хранителя нашей эволюционной истории, а два последующих открытия попросту низвергли ее с пьедестала. Во-первых, геном, секвенированный из кости пальца возрастом около 80 000 лет, найденной в Денисовой пещере в Сибири, оказался не неандертальским и не современным человеческим – он принадлежал особому, прежде не известному виду гоминин. Во-вторых, геном, секвенированный из кости гоминины возрастом 420 000 лет, найденной в пещере в Испании, оказался… как бы это сказать… обескураживающим.

В 2008 году российские археологи во время раскопок в Денисовой пещере в Алтайских горах нашли фрагмент фаланги пальца, который принадлежал жившей десятки тысяч лет назад девочке. Косточка была не крупнее кофейного зерна, но содержала в себе на удивление хорошо сохранившуюся ДНК. При сравнении с ДНК человека и неандертальца оказалось, что эта девочка принадлежала к совершенно новому виду гоминин, который до сих пор ни разу не встречался среди ископаемых останков. Группа Паабо назвала новую человеческую линию «денисовцы» – в честь пещеры, где нашли фрагмент пальца.

Анализы геномных данных девочки показали, что более 390 000 лет назад, вскоре после того, как неандертальская линия отделилась от линии, которая вела к нам, группа неандертальцев покинула Европу и начала распространяться по Азии. Это и были денисовцы. Но тут история, разумеется, не кончается. Древняя ДНК останков, найденных в дальнейшем, показала, что затем, возможно, сотни тысяч лет спустя, неандертальцы снова распространились из Европы в Азию и на некоторое время задержались, в частности, в Денисовой пещере. И тогда они делили с денисовцами не только кров. В 2018 году группа Паабо изучила останки, обнаруженные в Денисовой пещере, и заключила, что они принадлежали женщине, жившей около 90 000 лет назад, чьей матерью была неандерталка, а отцом – денисовец. Кость, на основании которой ученые описали эту женщину, была три сантиметра в длину и один в ширину и не имела ни малейшего диагностического значения, по крайней мере, с точки зрения морфологии.

Вероятно, в позднем плейстоцене денисовцы были широко распространены. Большинство ископаемых свидетельств их существования найдено в Денисовой пещере: четыре зуба и множество обломков костей, которые были приписаны денисовцам на основании исследований ДНК и белков. Однако в 2019 году последовательности белков, выделенные из челюстной кости возрастом 160 000 лет, которая была найдена в пещере на Тибетском плато, дали первые осязаемые свидетельства, что денисовцы жили и за пределами Алтайских гор. Но еще до того, как эти находки описали и классифицировали, геномные данные современных людей показали, что денисовцы (то есть, возможно, не денисовцы как таковые, а гоминины, связанные с денисовцами) были широко распространены. Сегодня примерно в 5 % геномов уроженцев Океании можно распознать примеси гоминин, похожих на денисовцев, и ученые считают, что эти примеси появились, когда современные люди распространились из нынешней Папуа – Новой Гвинеи.

Второй удар по ископаемым находкам был нанесен спустя несколько лет. Рабочая группа под руководством Маттиаса Мейера, тоже из команды Паабо, выделила древнюю ДНК из кости гоминины возрастом 420 000 лет, найденной в системе пещер под названием Сима де лос Уэсос в горах Атапуэрка в Испании. Гоминины из Сима де лос Уэсос оставили нам 28 почти полных скелетов, чья таксономическая принадлежность всегда являлась предметом споров. Хуан-Луис Арсуага, палеоантрополог из Мадридского университета Комплутенсе, десятилетиями искал и изучал эти останки и был убежден, что они принадлежат ранним неандертальцам. Другие же исследователи утверждали, будто скелеты обладают диагностическими чертами Homo heidelbergensis. Но когда группа Мейера сопоставила митохондриальный геном и части ядерного генома одного из этих скелетов, результаты показали, что заблуждались все. С точки зрения митохондрий особь из Сима де лос Уэсос больше напоминала денисовцев, чем поздних неандертальцев. А вот ядерный геном был типично неандертальским.

Что же там случилось?!

Вероятно – хотя это всего лишь гипотеза, – митохондриальная ДНК, обнаруженная у поздних неандертальцев, происходила из ненеандертальской линии. В 2017 году ученые обнаружили на стоянке Джебель-Ирхуд в Марокко останки современных людей, возраст которых оценивается примерно в 315 000 лет. Если современные люди к тому времени уже колонизировали ареалы настолько далеко к северу, они, возможно, заходили и дальше и, вероятно, по пути встречались и скрещивались с неандертальцами. Популяции неандертальцев в то время были невелики, и в итоге стало возможным, что часть неандертальского генома, например, митохондриальная ДНК, оказалась замещена ДНК ранних современных людей. Такой гипотетический сценарий объяснил бы, почему у неандертальца из Сима де лос Уэсос не такая митохондриальная последовательность, как у более поздних неандертальцев: у неандертальца из Сима де лос Уэсос была версия «оригинальной» неандертальской митохондриальной ДНК, а у более поздних неандертальцев – версия митохондриальной ДНК, которая возникла в ходе эволюции в линии, которая вела к современным людям, а затем попала в неандертальскую популяцию после скрещивания с этими ранними современными людьми. Если так, то из этого следует, что наша линия за последние несколько сотен тысяч лет покидала Африку не один раз, а несколько.

Итак, подведем итоги этой истории – в аспекте древней ДНК.

По генетическим данным получается, что примерно 460 000 лет назад и, вероятно, в Африке популяция предков как современных людей, так и неандертальцев разошлась на две линии. Одна осталась в Африке и эволюционировала в современных людей, а другая, очевидно, распространилась на север, в Европу, где эволюционировала в первых протонеандертальцев. В какой-то момент, больше 420 000 лет назад (возраст костей из Сима де лос Уэсос), протонеандертальская линия разветвилась надвое. Одна ветвь осталась и эволюционировала в западных неандертальцев, а другая распространилась на восток и эволюционировала в денисовцев (их даже можно называть восточными неандертальцами). После раскола неандертальцев и денисовцев, но раньше, чем 125 000 лет назад (когда жил тот неандерталец из Германии, у которого нашли митохондриальную последовательность, больше похожую на нашу), современные люди, вероятно, мигрировали из Африки – значительно раньше, чем показывают ископаемые находки, – скрестились с западными неандертальцами, а затем исчезли. Во всяком случае, некоторые западные неандертальцы унаследовали от этих ранних современных людей митохондриальную ДНК. Потом неандертальцы-носители митохондриальной ДНК ранних современных людей распространились на восток, где повстречали денисовцев и скрестились с ними. В какой-то момент – не ранее 70 000 лет назад – современные люди вновь двинулись из Африки в Европу, и на сей раз им сопутствовал более стойкий успех. Там они снова встретились и скрестились с неандертальцами. Затем современные люди расселились на восток; по дороге они скрещивались с денисовцами и неандертальцами и постепенно вытеснили их окончательно.

Почему же в нашей эволюционной истории было столько сексуальных игрищ? Ответ на первый взгляд прост: никто никому ничего не запрещал – так, следовательно, почему бы и нет? Обмену генами между популяциями, которые встречались друг с другом, ничто не мешало, вот он и… происходил. Причем отсутствие репродуктивного барьера, вероятно, было полезно с точки зрения эволюции. Популяции, которые уже давно обжились в том или ином месте, скорее всего обладали самыми разными механизмами приспособления к здешней жизни – от иммунитета к местным патогенам до адаптации к местному климату и рациону. Скрещивание с дальними эволюционными родственниками позволило нашим предкам унаследовать гены, которые помогали им выживать и даже процветать в новой обстановке. Если скрещивание и передача генов давали эволюционное преимущество в сравнительно недавние времена, можно ли предположить, что обмен генами между видами был полезен на протяжении всей эволюционной истории? Археологические данные подтверждают, что популяции Homo erectus существовали в эпоху раннего и среднего плейстоцена почти по всей Азии. При встрече с кем-то из этих ранних гоминин распространявшиеся неандертальцы и денисовцы, вероятно, видели в них потенциальных брачных партнеров. Некоторые ученые даже считают возможным, что денисовцы – это гибрид неандертальцев, продвигавшихся на восток, и местных Homo erectus. Археологические данные отчасти подтверждают такую гипотезу. Два из зубов, найденных в Денисовой пещере, содержат ДНК, похожую на денисовскую, и необычайно крупны для неандертальца – около полутора сантиметров в поперечнике. Эти архаические на вид зубы хорошо подходили для рациона, отличавшегося от диеты поздних гоминин и предполагавшего пережевывание грубой пищи наподобие травы. Данные ДНК можно истолковать как подтверждение этой гипотезы. Современные люди, распространявшиеся в Океанию, повстречали не неких южных денисовцев, от которых не сохранилось никаких археологических данных, а или последних из Homo erectus, или, возможно, какую-то еще не описанную линию либо гибрид, и скрестились с ними. Это могло бы объяснить, почему денисовцы (по такому сценарию – неандертальцы, среди предков которых были Homo erectus) и современные жители Океании (современные люди, среди предков которых были и неандертальцы, и денисовцы) обладают схожей архаической наследственностью, отличающейся, однако, от генетики современных людей из других частей света.

Все это, разумеется, догадки, основанные исключительно на том, как именно я и другие ученые толкуем доступные на сегодня данные. Какая-нибудь следующая окаменелость или расшифровка древнего генома, несомненно, заставят нас опять стереть и переписать заново историю человека как вида. Бесспорно лишь одно: в деталях мы пока не разобрались.

А тем временем в Африке

Одновременно с тем, как в Евразии процветали и все шире распространялись денисовцы и неандертальцы, в Африке эволюционировали несколько линий Homo. Судя по доступным на сегодня данным, наша собственная линия Homo sapiens, вероятно, возникла в ходе эволюции более 350 000 лет назад, и по крайней мере первую сотню тысяч лет после этого в Африке сосуществовали как минимум две линии Homo: мы и Homo naledi, гоминины с относительно маленьким телом и маленьким мозгом, обнаруженные в 2015 году в системе пещер «Восходящая звезда» в Южной Африке. Где именно в Южной Африке появились Homo sapiens, нам неизвестно, однако уже 100 000–200 000 лет назад по всему континенту были рассеяны останки нашей линии, которые мы сегодня и находим. Геномные данные ныне живущих людей указывают, что самые ранние популяции людей были маленькими и в основном изолированными друг от друга, но обмен ДНК периодически все-таки происходил, – по мере того как популяции росли или сокращались вместе с ареалами обитания.

Параллельно шел и другой процесс. Находки на стоянках по всей Африке показывают, что около 300 000 лет назад, в период среднего палеолита, модели поведения наших предков начали меняться, все более усложняясь. На древней стоянке раннего современного человека в Джебель-Ирхуд в Марокко, датируемой примерно 315 000 лет назад, камни раскаляли на огне, чтобы легче было делать сколы и формировать орудия. Около 100 000 лет назад Homo sapiens на севере, востоке и юге Африки изготавливали бусы из ракушек, а то и из скорлупы страусиных яиц и делали красители, чтобы расписывать их затейливыми геометрическими узорами. В период же позднего палеолита ранние Homo sapiens вводили в свой быт всяческие другие новшества – рыбную ловлю, ловушки на мелких животных, перевозку на дальние расстояния материалов, например, обсидиана, и сложные орудия, в том числе метательное оружие. Все это явно свидетельствует об усложнении технологий, поведения и культуры.

Как же возникло такое сложное поведение, которое иногда называют поведенческой современностью, и насколько быстро это произошло? До недавних пор многие палеоантропологи считали, что современное поведение в нашем нынешнем понимании возникло мгновенно – возможно, в результате какого-то одного генетического изменения. Но более древние и полные археологические находки со всего Африканского континента свидетельствуют о другом. Сегодня большинство из тех, кто работает в этой области, полагает, что поведенческая современность развивалась в ходе эволюции постепенно, на протяжении сотен тысяч, если не миллионов лет, по мере того, как инновации вызывали культурные и технологические перемены, которые, в свою очередь, опять рождали инновации. Археологические находки и в самом деле показывают резкий рост темпов технического прогресса в последние 50 000–100 000 лет, и сейчас ученые пытаются выяснить, какую роль в нашем окончательном превращении в современных людей со сложным поведением сыграли рост популяций, перемещения на дальние расстояния и наладившийся в результате этого культурный обмен, а также генетика.

ДНК неандертальцев и денисовцев могла бы дать ответы на некоторые из этих вопросов… или по крайней мере подсказать, на что следует обратить внимание в наших собственных геномах. Мы знаем, что у большинства живущих ныне людей от одного до пяти процентов наследственности восходит к нашим вымершим архаическим родственникам. При этом у всех нас присутствуют разные фрагменты их архаической ДНК – то есть разные люди унаследовали различные ее фрагменты. Более того: если собрать все фрагменты архаических геномов, циркулирующие сегодня в нашей популяции, то мы получим почти 93 % геномов неандертальца и денисовца.

А как же оставшиеся 7 %? Вот тут дело приобретает и вовсе интересный оборот.

Гены, которые делают нас людьми

У ребенка, один из родителей которого неандерталец, а другой – современный человек, было бы по одной полной копии генома каждого родителя. В сперматозоидах или яйцеклетках этого ребенка (в зависимости от пола) эти геномы должны были бы разбиться и затем «рекомбинировать» примерно один раз на каждую хромосому, создав новые хромосомы, представляющие собой сочетание двух генетических наследий ребенка. Каждый сперматозоид или яйцеклетка этого ребенка будет содержать геном, на 50 % неандертальский и на 50 % человеческий. Если затем этот ребенок найдет себе брачного партнера среди современных людей, у их потомства будет одна копия генома на 50 % неандертальского и на 50 % человеческого (копия, полученная от родителя-гибрида) и другая копия – на 100 % человеческая. Эти геномы рекомбинируют, и в сперматозоиде или яйцеклетке этого ребенка будет уже в среднем около 25 % неандертальского генома. Предположим, такое разбавление происходит на протяжении поколений, причем неандертальская ДНК больше не добавляется. Сегодня у многих из нас в геномах есть небольшая доля архаической ДНК, и вполне вероятно, что мы унаследовали архаическую ДНК от обоих родителей. К тому времени, когда наши предки (как люди, так и неандертальцы и денисовцы) повстречались и стали обмениваться ДНК, эволюционные пути, по которым они развивались, не пересекались уже сотни тысяч лет. В дальнейшем во фрагментах ДНК возникли мутации, и некоторые из них сыграли важную роль, сделав ту или иную линию уникальной. Когда линии спаривались и их геномы рекомбинировали, иногда рождались дети, у которых не было важных, специфических для конкретной линии мутаций. Если у ребенка, рожденного матерью-человеком, отсутствовала важная мутация, специфическая для людей (ибо он унаследовал эту часть генома от архаического отца), то в популяции поведенчески сложных людей такой ребенок не выжил бы и наверняка бы не оставил потомства. С течением времени «негодные» фрагменты ДНК (те участки, без человеческой версии которых человек не мог выжить) отбраковывались естественным отбором и устранялись из человеческого генофонда. Эти фрагменты ДНК и составляют те самые 7 % архаического генома, которых нет у современных людей. И именно эту область нашего генома нам следует изучать, чтобы понять, чем мы отличаемся от своих архаических предков.

На сегодня секвенированы десятки тысяч человеческих геномов и несколько хорошо сохранившихся архаических. Поэтому стало возможным составить перечень фрагментов человеческого генома, в которых никто (вернее сказать, почти никто) из современных людей не унаследовал архаической ДНК, – то есть те самые 7 %. Следующий шаг – рассортировать этот перечень на фрагменты ДНК, утраченные случайно, и фрагменты ДНК, отбракованные естественным отбором, – поскольку они несовместимы с тем, чтобы быть человеком. Это сложный шаг, в особенности потому, что ученые до сих пор не до конца понимают, что, собственно, делают разные части генома. Мы знаем, как искать ген и как распознавать фрагменты генома, которые контролируют, какие гены включаются, а какие отключаются. Но мы пока находимся в процессе изучения того, какую роль играют, например, взаимодействия между генами, расстояние между ними и другие элементы генома, возможно, исполняющие важные, но еще не описанные функции.

И мы в своей исследовательской группе, и наши коллеги из других групп начали с поисков тех частей генома, которые лучше всего понятны ученым, – с генов. На уровне гена мутации могут оказывать разное воздействие – одни более сильное, другие менее. Например, мутации, меняющие последовательность заданного белка, вызовут функциональные изменения с большей вероятностью, чем мутации, не влияющие на белок. Мы можем измерить воздействие мутации, оценив, насколько она распространена среди ныне живущих людей. Если у всех или у большинства людей есть некая мутация в некоем участке ДНК и ни у кого не сохранилось архаической версии, велика вероятность, что эта мутация каким-то образом пошла на пользу ранним людям.

Недавно мы с Эдом Грином и Натаном Шефером применили этот подход – выделили участки ДНК, в которых архаической ДНК нет ни у кого из ныне живущих людей и где у большинства из нас есть общая мутация, возникшая в ходе эволюции после того, как люди обособились от своих архаических родственников. Стремясь выявить так называемый специфически-человеческий геном, мы обнаружили, что такой геном составляет всего полтора процента нашей ДНК. Не семь процентов, а гораздо меньше. Теперь мы с коллегами более пристально изучаем гены этих полутора процентов генома в поисках подсказок, которые помогут нам понять, что делает нас людьми.

Один из генов специфически-человеческой части нашего генома – нейроонкологический вентральный антиген 1 (NOVA1). Ген NOVA1 называют мастер-регулятором: он контролирует разрезание и сшивание продуктов множества генов, позволяющие создавать на их основе разные белки[10]. Любопытно, что NOVA1 активен в основном во время раннего развития мозга, а у тех, кто родился с новыми мутациями своего гена NOVA1, часто бывают неврологические болезни.

У всех ныне живущих людей наличествует вариант NOVA1, отличающийся от версии, которую обнаруживают у всех других позвоночных, в том числе у неандертальцев и денисовцев. Разница невелика: наш вариант содержит всего одну мутацию. Но поскольку она общая у всех людей, это надежное свидетельство в пользу того, что наш вариант NOVA1 ведет себя иначе, чем аналогичный ген у наших архаических родственников. Чтобы понять, что же делает эта мутация, мы с Эдом Грином объединились с лабораторией Элиссона Муотри в Калифорнийском университете в Сан-Диего. Клебер Трухильо, постдок, работающий у Элиссона, отредактировал клетки человека так, чтобы их геномы включали архаический вариант NOVA1, а затем преобразовал эти клетки в мозгоподобные органоиды, которые выросли в чашках Петри в его лаборатории. По мере роста органоидов Клебер отслеживал изменения в размерах, форме и мобильности клеток и отправлял эти данные нам, чтобы мы могли анализировать, какие белки при этом вырабатываются. Клебер обнаружил, что органоиды с архаическим вариантом NOVA1 росли медленнее, чем нередактированные. Поверхность органоидов с архаическим вариантом была необычно пухлой по сравнению с гораздо более ровной поверхностью органоидов, выращенных из клеток с человеческим вариантом NOVA1. Когда студенты Эдвард Райс и Натан Шефер, работавшие в наших с Эдом лабораториях, проанализировали эти данные, оказалось, что вариант NOVA1 в том или ином органоиде влиял на разрезание и сшивание продуктов сотен генов. Причем многие гены, прошедшие этот процесс, влияют на важнейшие функции в процессе развития мозга, в частности, на рост и размножение нервных клеток и на формирование синаптических связей. Это, безусловно, интересный, но все же лишь первый завершенный эксперимент в данной области, и пока мы больше ничего не узнали. А дальнейшие исследования, в том числе и наши, должны выявить, насколько распространены эти различия в разных человеческих клеточных линиях и какую, собственно, роль они играют в физическом и когнитивном развитии человека. Хотя это и не дает ответа на вопрос, что делает нас людьми, но все же сулит многообещающие перспективы.

Полтора процента наших геномов, которые принадлежат нам и только нам, вероятно, содержат много интересных и важных указаний на то, чем мы отличаемся от архаических родственников. Очень многие гены в специфически-человеческих областях генома так или иначе участвуют в развитии мозга. Есть и такие, которые влияют на наш рацион и пищеварение, иммунную систему, циркадные ритмы и десятки других жизненно важных функций. Но вернемся ненадолго к тем 93 % нашего генома, которые люди вполне могли унаследовать не только от других людей, но и от наших архаических родственников. Об этой части генома нужно сказать две важные вещи.

Во-первых, при изучении закономерностей наследования ДНК в популяциях по всему миру становится очевидно, что иногда людям полезнее наследовать именно архаический вариант того или иного гена. Например, современные жители высокогорного Тибета гораздо чаще тех, кто живет не так высоко, обладают вариантом гена под названием «эндотелиальный белок домена PAS1» – EPAS1, – который возник в ходе эволюции у архаических людей, родственных денисовцам. Архаический вариант EPAS1 влияет на выработку красных кровяных клеток таким образом, что это помогает жить в условиях, когда воздух беден кислородом. То есть предки ныне живущих тибетцев, унаследовавшие архаическую версию EPAS1, лучше выживали в своей высокогорной среде, чем те, кто наследовал человеческую версию.

Ген EPAS1 – далеко не единственный пример того, как полезна бывает современному человеку архаическая ДНК. В нескольких популяциях современных людей распространены архаические варианты генов, связанные с иммунитетом, – предположительно потому, что архаические варианты этих генов давали своим носителям преимущество при контакте с местными патогенами. В некоторых популяциях часто встречаются и архаические варианты генов, связанных с метаболизмом, а также с пигментацией кожи и волос. Скажем, частотность голубых глаз в некоторых европейских популяциях приписывают ДНК, которую человеческая популяция получила от неандертальцев.

Во-вторых, не может не удивлять то обстоятельство, что от геномов наших архаических родственников сохранилось так много, причем сохранились и мутации, возникшие в ходе эволюции у неандертальцев и денисовцев, когда они приспосабливались к своим условиям обитания. Палеонтологи частенько твердят, будто неандертальцы были одним из первых видов, которые вымерли из-за нас, людей, после того, как мы превратились в Homo sapiens с его поведенческой сложностью. Однако наши геномы говорят, что это слишком упрощенное представление. Наши предки не просто победили неандертальцев в конкуренции, но еще и использовали их, чтобы усовершенствоваться. И исчезновение неандертальцев стало лишь предвестником грядущих событий.

Глава третья

Блицкриг

Летом 2007 года я приехала в Москву и там во время посещения одного потрясающего музея совершила недостойный поступок. Не слушая предостережений коллег, я протянула руку и взяла окаменелость возрастом полсотни тысяч лет – рог, принадлежавший некогда сибирскому шерстистому носорогу. В этот миг меня переполнил благоговейный восторг. Еще бы! Ведь я держала в руке часть тела давно умершего, одного из последних в своем роду животного, которое появилось на свет после десятков миллионов лет эволюционных инноваций и находилось в родстве с несколькими редчайшими современными видами. Я понимала, что гибель этого носорога – как и гибель всего его вида, если уж на то пошло, – вероятно, на совести наших предков. И вот его рог лежит себе на нижней полке в многолюдном музее, где кругом скелеты пещерных львов, собранные из разрозненных костей и снабженные механизмами, чтобы двигаться на потеху публике, и безвкусные поделки из кости на продажу, и все это залито ярким светом искусственного заката. Такая обстановка была одновременно и самой подходящей, и донельзя оскорбительной – грубое напоминание о том, что сталось с биоразнообразием, среди которого жили наши предки, из-за нашей же алчности. Прошло больше десяти лет, но мой внезапный и достойный осуждения порыв взять в руку этот рог до сих пор будит во мне неприятное чувство неловкости и сожаления.

Вообще-то наш поход в музей должен был пройти безо всяких осложнений. Я была в Москве проездом в составе небольшой группы ученых, интересовавшихся различными аспектами эволюции мамонта. Мы собирались на IV Международную мамонтовую конференцию в Якутск. Но до нее оставалась еще неделя, и наша маленькая коалиция из Африки, Северной Америки и Европы решила принять приглашение Андрея Шера, русского палеонтолога, который посвятил свою профессиональную жизнь изучению животных ледникового периода, и его коллеги, предпринимателя и большого любителя мамонтов Федора Шидловского.

Эта московская неделя запомнилась мне вихрем нежданных приключений. В первый же день нас, туристов, остановила милиция за то, что мы заехали на тротуар в попытке пробраться сквозь пробки, чтобы полюбоваться собором Василия Блаженного. Назавтра, едучи по пешеходно-парковой зоне (как видите, жизнь ничему нас не научила), мы миновали слона, который прогуливался возле муляжа ракеты «Восток». Мы сообщили об этом курьезе члену нашей группы Хези Шошани, специалисту по слонам и защитнику природы, которого в тот день с нами не было, но он, не выказав ни малейшего удивления, лишь бесстрастно спросил: «Слон был индийский или африканский?» Нас угощали роскошными обедами в московских пригородах и водили по магазинам на Арбате. Но главной нашей целью было подробное изучение коллекции музея Шидловского – вдруг там окажутся экспонаты, которые помогут нам в работе?

Музей «Ледниковый период», основанный Шидловским, стал осязаемым воплощением его страсти к вымершим обитателям сибирской тундры. Музей разместился на ВДНХ – это обширный парк, застроенный множеством выставочных павильонов со следами былого великолепия и полный вычурных фонтанов с золочеными и бронзовыми статуями и муляжей научно-технических достижений советской эпохи. Вход в музей «Ледниковый период» был почти незаметен среди ветшавших зданий, где ютились мелкие магазинчики, торговавшие всем подряд, от ношеной одежды и матрешек ручной работы до настоящих пулеметов. За дверью в музей начиналась узкая крутая лестница, по которой и так-то было страшновато подниматься, а на полпути еще и стояла картонная коробка с голубыми бахилами для посетителей. На стене над коробкой красовалось написанное от руки объявление, гласившее, что без бахил, в уличной обуви, в музей не пустят, поэтому мы всей толпой остановились прямо на ступеньках и принялись неуклюже натягивать на ноги одноразовые бахилы, стараясь не пихать друг друга локтями и не биться о стены. Наконец, защитив надлежащим образом музейные полы от своих подметок, мы поднялись еще выше и очутились в главном зале музея, где нас ожидало много сюрпризов.

Музей «Ледниковый период», просуществовавший до 2018 года, рекламировал себя как «музей-театр». Это было популярное место, где семьи с маленькими детьми и группы школьников могли ощутить атмосферу древних времен. В 2007 году, когда я там была, посетители попадали сразу в зал, набитый чучелами вымерших животных в натуральную величину, на которые детям разрешалось забираться. Дальше тянулись ряды черепов и крупных костей, а за ними в витринах красовались полностью собранные скелеты степных зубров, пещерных львов и мамонтов, составленные из отдельных косточек, которые Шидловский и его друзья нашли при раскопках в Сибири. В центре зала отчаянно и безуспешно пытался выбраться из ямы, куда он провалился, механический мамонтенок, а вокруг на экранах проигрывался закольцованный видеофильм о сибирских экспедициях Шидловского. В следующем зале был выставлен (в том числе и на продажу) самый настоящий костяной трон, украшенный богатой резьбой, а также были разложены всевозможные костяные безделушки, подносики, шахматы, статуэтки и украшения. Помощник Шидловского заверил нас, что это все мамонтовая кость.

Вот тогда-то, в разгар всего этого пиршества зрения и осязания, я и совершила тот самый тактический просчет. На одном из стеллажей красовались особенно необычные экспонаты – колоссальная бедренная кость мамонта, совершенно сохранный череп пещерного льва, несколько массивных мамонтовых бивней яркого желтовато-белого цвета, ряды зубов мамонтов и мастодонтов всех размеров и – кусок носорожьего рога. Прежде мне не доводилось видеть носорожий рог вблизи, поскольку я занималась музейной работой только в Северной Америке, где шерстистые носороги, насколько нам известно, никогда не обитали. Рог же был просто шикарный. Темно-серый, с коричневым отливом, гораздо больше, чем я думала, хотя это и был меньший из двух рогов шерстистого носорога. Когда я взяла его в руки, он оказался еще и неожиданно тяжелым. И шершавым. И пупырчатым. Мне приходилось держать в руках сотни костей, принадлежавших животным ледникового периода, но они были совсем другие.

Я зачарованно глядела на рог и вспоминала, как впервые в жизни увидела живого носорога, – его звали Морани, он был черный, ручной и жил в заповеднике Ол Педжета в Кении. Вспоминала, как охранники Морани смеялись надо мной, когда я задрожала от ужаса, узнав, что для обязательного сувенирного фото мне придется прислониться к боку спящего гиганта. Думала обо всех носорогах, погибших в Ол Педжета и в других уголках Земли, – в основном их истребляли браконьеры, которые сбывали рога на черном рынке всяким шарлатанам, чтобы те делали из них чудодейственные снадобья и продавали их отчаявшимся больным. Думала о шерстистых носорогах, переживших пик последнего ледникового периода и на самой грани вымирания оказавшихся во власти хитроумных хищников-людей, от которых было невозможно убежать.

Я посмотрела на своих друзей, уверенная, что и их переполняют подобные чувства и что они ждут не дождутся своей очереди потрогать рог. Но на их лицах читались изумление, оторопь, ужас и отвращение. Я смущенно улыбнулась и протянула рог Иэну Барнсу – он тоже исследователь древней ДНК, и мы с ним много лет работали вместе. Иэн замахал руками, отпрянул, едва не поскользнувшись в своих бахилах на деревянном полу, и замотал головой. Только теперь до моих ушей наконец донеслись возгласы: «Не трогайте!», «Что вы делаете?!», «Ох, Шапиро, зря вы это!», «В Москве и мыла-то столько нет». Я растерянно положила прекрасное ископаемое обратно на полку и совершила вторую за день непростительную оплошность – вытерла руки о штаны. Все дружно уставились на меня, а Иэн прыснул со смеху. Я заозиралась в надежде, что дело не во мне, а в ком-то другом. Но вокруг не было никого из посторонних. Я окончательно смутилась, с недоумением взглянула на Иэна и энергично раскинула руки. От этого моего движения поднялась волна воздуха, и я втянула его носом.

Рог шерстистого носорога – о чем мне и напомнили обстоятельства – состоит из шерсти. Из плотно спрессованных кератиновых нитей. Со временем кератин распадается и гниет. Короче говоря, дреды, которым пятьдесят тысяч лет, никогда не мытые, долго пробывшие в земле, выкопанные оттуда и потом еще какое-то время полежавшие на полке в теплой комнате – не совсем то, к чему стоит прикасаться голыми руками даже на долю секунды.

Я ринулась в туалет, где нашла первый из нескольких брусков мыла, которые извела в тот день, – но все равно невольно улыбалась. Ведь мне только что удалось подержать в руках частичку вымершего шерстистого носорога.

Шестое массовое вымирание

Носороги живут на Земле уже давно. За последние (примерно) 50 миллионов лет в ходе эволюции возникли, а затем вымерли около 250 разных видов носорогов. Некоторые из них были маленькими и толстенькими, немного похожими на коренастых лошадок. Но и самое большое сухопутное млекопитающее в истории планеты тоже было разновидностью носорога. Носороги обитали в тропиках, в умеренных климатических поясах, на плоскогорьях и в Арктике. Одни жили на суше, а другие купались в реках, где занимали нишу современных бегемотов. У одних носорогов были клыки, торчавшие из нижней челюсти, у других не имелось ни клыков, ни рогов. Но самые знаменитые носороги были с рогами – иногда только с одним, изгибавшимся вверх из кончика носа, иногда с двумя, торчавшими рядышком или один позади другого. Количество и разнообразие видов носорогов снижалось с раннего миоцена, то есть началось приблизительно 23 миллиона лет назад, однако и ныне живущие носороги поражают воображение не меньше своих предков.

Сегодня существует пять видов носорогов, хотя большинство их уже близко к гибели. Суматранский носорог Dicerorhinus sumatrensis обитает в тропических и субтропических лесах Индонезии и Малайзии, где в середине восьмидесятых годов прошлого века было около восьмисот особей, а сейчас осталось всего сто или даже меньше. Яванский носорог Rhinoceros sondaicus сохранился только в одной популяции примерно из 60 особей на западе индонезийского острова Ява. Зато, благодаря усилиям зоозащитников, разительно поменялась ситуация с прежде снижавшимся поголовьем индийского носорога – он же большой однорогий, Rhinoceros unicornis. В начале XX века во всей Индии и Непале, где водится индийский носорог, оставалось меньше 200 особей, а сегодня их уже 3500. В Африке живут два вида носорогов: черный носорог Diceros bicornis и белый носорог Ceratotherium simum. Подсчитано, что в 1970 году в Южной и Восточной Африке обитали 65 000 черных носорогов.

Увы, спрос на рог носорога для шарлатанских снадобий к рубежу XXI века сократил эту популяцию на 96 %. Однако благодаря борьбе с браконьерами численность черного носорога постепенно растет, и сегодня его поголовье составляет почти 5000 особей. С белыми же носорогами – другая история. Их два подвида, и у южного белого носорога по сравнению с другими видами все неплохо: в саваннах Южной Африки обитают около 20 000 особей. А вот северный белый носорог считается функционально вымершим. Нынче осталось всего две его особи – Наджин и ее дочь Фату, – и они живут под круглосуточной охраной в заповеднике Ол Педжета в Кении. Судан, отец Наджин и дед Фату, умер в марте 2018 года. Ему было 45 лет.

Вымирание северного белого носорога будет первым вымиранием носорога примерно за 14 000 лет – именно тогда из сибирской тундростепи исчез последний шерстистый носорог Coelodonta antiquitatis. Шерстистые носороги названы так за густой мех, позволявший им не мерзнуть на Дальнем Севере во время самых холодных фаз плейстоценовых ледниковых периодов. Носорог второго ледникового периода, носорог Мерка, он же Stephanorhinus kirchbergensis, предпочитал несколько более теплые условия, чем шерстистый носорог, и исчез раньше, возможно, больше 50 000 лет назад. Третья линия – Elasmotherium sibricum, сибирский единорог (названный так из-за его длинного единственного рога), – обитала в холодных травянистых степях Центральной Азии и вымерла около 36 000 лет назад.

Отчего же вымерли эти три вида носорогов, адаптировавшихся к холоду? Как и в случае вымираний других знаменитых животных ледникового периода, обсуждаются в основном две возможные причины – перемены климата и люди. Споры о том, которая из причин в конце концов перевесила, десятилетиями были неисчерпаемой темой для палеонтологических и археологических исследований, а в последнее время – и для ученых, работающих над древней ДНК.

Улики против людей весьма убедительны. И неандертальцы, и денисовцы, и современные люди 50 000 лет назад уже жили в Евразии, охотились на мегафауну и ели ее. К отметке в 36 000 лет назад сибирские единороги вымерли, а шерстистые носороги исчезли из Европы, как исчезли оттуда и неандертальцы. Зато численность современных людей в ареалах обитания шерстистых носорогов быстро росла. Четырнадцать тысяч лет назад вымерли и шерстистые носороги, а современные люди к тому времени были уже везде – они распространились по всей Сибири и через Берингов перешеек добрались до Нового Света. Никто не станет отрицать, что вымирание носорогов и увеличение популяции людей совпали во времени. Но практиковали ли люди активную охоту на шерстистых носорогов? Археологические данные указывают, что в Сибири носорогов ели, но нечасто: хотя остатки шерстистых носорогов обнаружены на 11 процентах стоянок моложе 20 000 лет, они никогда не являлись единственной добычей, найденной на той или иной стоянке. Почему так было, установить невозможно: то ли на шерстистых носорогов редко охотились, то ли они попросту редко встречались – ведь их ареалы обитания сокращались.

Однако и улики против климата тоже весомы. Примерно 35 000 лет назад евразийский климат вошел в межстадиальный период – холодный, но не настолько, чтобы считать его ледниковым. Летом погода стала прохладнее, зимой – капризнее, а на смену травянистым равнинам, дававшим обильную пищу, пришли мхи, лишайники и прочая растительность тундры. Данные изотопов углерода и азота в костях обитателей тундры говорят, что сайгаки, которые делили степные угодья с сибирскими единорогами, перешли на рацион из тундровых растений. При этом сибирские единороги не стали менять свои пищевые привычки, а возможно, и не смогли бы, даже если бы захотели: их зубы, большой рог и низко склоненная голова указывают, что эти животные были полностью приспособлены к питанию зеленью, растущей у самой земли. Климат продолжал охлаждаться, и около 20 000 лет назад резко началась самая холодная часть последнего ледникового периода. Шерстистые носороги, которые могли питаться не только травой, но и некоторыми видами мхов и лишайников, остались единственными носорогами на Дальнем Севере. Последние шерстистые носороги жили примерно 14 000 лет назад – и, кстати, именно тогда началось сильное потепление. Вместо травянистых равнин, к которым приспособились шерстистые носороги, разрослись деревья и кустарники.

Так что же произошло? Кого винить в вымирании носорогов – людей, приспособившихся к холоду, или перемены климата? Пока что самой верной представляется гипотеза о том, что виновны и первые, и вторые. Переход в межстадиальный период 35 000 лет назад, вероятно, сократил ареалы обитания носорога, а люди в это же время – либо неандертальцы, либо современные люди, либо и те, и те – беспрестанно охотились на носорогов и сократили их популяции до той черты, когда они стали беззащитными перед любыми переменами в среде обитания. В Северо-Восточной Сибири вытеснение травянистых равнин деревьями и кустарниками после пика последнего ледникового периода еще и совпало с усиленной охотой на носорогов. Поскольку мы придерживаемся презумпции невиновности, то приходится сказать, что археологических и палеонтологических данных в Евразии на сегодня недостаточно, чтобы вынести нам обвинительный вердикт по делу о вымирании носорогов. Но совпадение во времени очень подозрительно. И, как мы вскоре убедимся, это лишь начало длинной череды таких удивительных совпадений.

В последние 50 000 лет темпы вымирания ускорились, а количество вымерших видов резко возросло, и отрицать это невозможно. Опубликованные оценки разнятся, однако значительная часть ученых согласна, что темп вымирания видов сегодня более чем в 20 раз выше, чем фоновый темп вымирания, то есть нормальные показатели вымираний в геологической истории. Мы живем в разгар массового вымирания, шестого в истории Земли. Все началось с утраты мегафауны – скажем, шерстистых носорогов и мамонтов, – и продолжается и сегодня, только теперь мы утрачиваем и микрофауну, например, улиток и жуков, а также рыб, певчих птиц, дикие цветы и деревья. Эти вымирания вызывают лавину последствий. Вымирание разрывает пищевые цепочки, разрушает экологические взаимодействия и опустошает ландшафты.

Нельзя отрицать, что в последнее время эти вымирания происходят отчасти из-за нас. Именно люди истребили калифорнийских гризли в первой четверти прошлого века, превратили весь ареал обитания туранских тигров в пахотные земли в семидесятые и к 2020 году незаконно выловили жаберными сетями почти всех оставшихся морских свиней в Калифорнийском заливе. Последствия этих недавних вымираний поколебали пищевые цепочки, так сказать, прямо у нас под носом. Когда, к примеру, исчезают крупные хищники, то крупные травоядные, на которых они охотились, плодятся и съедают слишком много травы, деревьев и кустарников, а это сокращает ареалы обитания для мелких травоядных и их численность катастрофически падает, что, в свою очередь, приводит к сокращению популяции мелких хищников, которые ими питаются… ну и так далее. По этим недавним вымираниям понятно, что наши действия не просто меняют (мягко говоря) эволюционную траекторию видов, которые в итоге вымирают, но и фундаментально переиначивают эволюционный ландшафт существования других видов, в том числе и нас самих.

Первые жертвы

В 2017 году новые методы датировки каменных орудий, найденных на стоянке в Маджедбебе на севере Австралии, дали результаты, которые произвели фурор в мире палеоантропологии: было доказано, что люди жили там уже 65 000 лет назад. Это отодвинуло предполагаемую дату появления человека в Австралии в прошлое как минимум на 15 000 лет. Если новые данные верны, первые австралийцы либо были в авангарде стремительно перемещавшейся группы людей, уже способных целенаправленно пересекать океан, либо участвовали в более раннем исходе из Африки. Всего десять лет назад ученого, который высказался бы в пользу двух отдельных волн исхода из Африки, осмеяли бы и прогнали со сцены на любой конференции, однако и геномика, и археология предоставляют все больше доказательств в пользу этой гипотезы – это и найденные в Германии останки неандертальца возрастом 200 000 лет, по ДНК которого очевидно, что его предки уже имели интимные связи с Homo sapiens, и челюсть Homo sapiens возрастом 180 000 лет из израильской пещеры, и зубы и фрагменты скелетов Homo sapiens, датируемые периодом между 70 000 и 125 000 лет назад и обнаруженные в четырех пещерах в Китае. Если эти ископаемые, датировки и данные древней ДНК и в самом деле свидетельствуют, что имела место более ранняя волна распространения современных людей из Африки, то, вероятно, кто-нибудь из этих людей добрался до Сахула[11], а затем и до Маджедбебе 65 000 лет назад.

И что же было потом? До сих пор в Австралии не нашлось ни одной стоянки, датируемой в пределах 10 000 лет от Маджедбебе, и у нас нет никаких данных о ДНК этих первых австралийцев. Вероятно, люди из Маджедбебе и правда были составной частью некой ранней волны распространения людей, которые либо вымерли, либо были вытеснены более поздними волнами; а может, они оказались в авангарде единственной волны миграции. Однако не исключено, что уже 55 000 лет назад (и совершенно точно – 47 000 лет назад) люди колонизировали основную часть Австралийского континента и с тех пор его не покидали.

Первые австралийцы прибыли на континент, когда тот просыхал после нескольких циклов обледенения. Примерно 70 000 лет назад обширные густые и горючие эвкалиптовые леса раннего и среднего плейстоцена сменились менее пожароопасными открытыми равнинами, поросшими кустарником и заселенными фантастически разнообразной туземной фауной. Распространившиеся по континенту люди сталкивались с дипротодонами – травоядными, самый крупный из которых весил больше 2700 килограммов, – с гигантскими кенгуру, с ехиднами размером с современную овцу и с сумчатыми львами. Они видели огромных змей и крокодилов и нелепых долговязых нелетающих птиц булокорнисов, весивших свыше 700 килограммов. Но уже 46 000 лет назад все эти животные вымерли.

Можно ли считать, что совпадение вымирания австралийской мегафауны и колонизации Австралии людьми – это именно совпадение? До прихода человека по Австралии прокатилось несколько катастрофических пожаров, на протяжении сотен тысяч лет постепенно портился климат. Однако археологические данные не говорят о соответствующем сокращении популяций австралийской мегафауны в эти дочеловеческие времена. Австралийская мегафауна резко сократилась лишь позднее, примерно тогда, когда по континенту распространились люди. Нет никаких данных, свидетельствующих о том, что на момент появления людей в австралийском климате происходили некие перемены континентального масштаба. Местный климат менялся, но поскольку мегафауна отличалась таксономическим разнообразием, питалась самыми разными растениями, охотилась на разную добычу и была приспособлена к выживанию в разной среде, у животных имелась возможность мигрировать и выживать в различных рефугиумах. Однако этого не произошло.

Все эти события – смена растительности и режима лесных пожаров, прибытие человека, вымирание мегафауны – происходили в Австралии в такой глубокой древности, что установить их точные даты и порядок очень трудно. Во второй половине XX века были собраны данные радиоуглеродного анализа, показавшие, что часть австралийской мегафауны сохранилась и 30 000 лет назад. Эти данные считали доказательством, что люди сосуществовали с австралийской мегафауной более 15 000 лет и потому не могут быть виноваты в ее исчезновении. Однако повторная датировка этих остатков при помощи новых методов показала, что все они значительно старше. Люди широко распространились в Австралии по меньшей мере 47 000 лет назад, а примерно 46 000 лет назад – плюс-минус несколько тысяч лет в зависимости от региона и погрешности измерения – австралийская мегафауна вымерла. Да, люди и впрямь сосуществовали с туземной мегафауной Австралии, но совсем недолго.

Некоторые особо яркие доказательства вины человека в вымирании австралийской мегафауны дает нам помет последней. Несколько лет назад группа ученых под руководством Сандера ван дер Каарса из Университета Монаша в австралийском штате Виктория и Джиффорда Миллера из американского Института арктических и высокогорных исследований (являющегося частью Университета штата Колорадо) нашла новый подход к реконструкции истории австралийского плейстоцена. Отплыв недалеко от побережья Юго-Западной Австралии, исследователи поместили на океанское дно гигантскую установку для колонкового бурения и извлекли длинный стержень ила и глины. Этот стержень состоял из многочисленных слоев грязи, пыльцы, ДНК и других организменных остатков, которые сдуло с континента в океан, где они и осели на дно. Ученые исследовали слои этого керна снизу вверх (от древнейших к новейшим) и, собрав данные, реконструировали хронологию изменений среды обитания на близлежащем континенте.

По сочетанию данных радиоуглеродного анализа и другим химическим сигнатурам ученые заключили, что в этом грязевом керне записаны последние 150 000 лет истории флоры и фауны Юго-Западной Австралии. По сохранившейся пыльце они сделали вывод, что в тамошних лесах примерно 125 000 лет назад, в последний теплый межледниковый период, было тепло и влажно, а в начале ледникового периода, 70 000 лет назад, появилась растительность, адаптированная к сухому климату. Темпы накопления осадков с 70 000 до 20 000 лет назад показали, что климат все это время был очень сухим и прохладным. Слои угля, отложившиеся за этот сухой интервал, показали ученым, во-первых, когда происходили крупные пожары, а во-вторых, какая именно растительность горела: 70 000 лет назад частые катастрофические пожары в эвкалиптовых лесах сменились пожарами не такими мощными и относительно редкими, когда горели другие деревья и кустарники. А еще ученые нашли много помета. Точнее, много грибка Sporormiella, указывающего на наличие помета.

Sporormiella – род облигатно-копрофильных грибков (то есть они растут исключительно на помете). В отличие от самого помета споры Sporormiella прочны и хорошо накапливаются в осадочных отложениях. Эти грибки так распространены и так прочно ассоциируются с травоядными, что при палеонтологических исследованиях считаются чем-то вроде их «уполномоченного представителя»: если мы находим где-то грибки Sporormiella, значит, там была и мегафауна. А когда Sporormiella исчезает, мы уверенно делаем вывод, что мегафауна тоже исчезла.

Несколько лет назад я участвовала в работе группы, которая, опираясь на данные о Sporormiella, пыталась выяснить, когда и почему вымерли мамонты на острове Св. Павла, крошечном островке в Беринговом море к западу от материковой Аляски. Остров Св. Павла был отрезан от материка около 13 500 лет назад, когда уровень моря повысился. После того как этот кусочек суши стал островом, мамонты, несмотря на изоляцию от материковой популяции, прожили там еще 8000 лет. На маленьком островке им не мешали ни хищники, ни конкуренты – в сущности, мамонты были единственными местными крупными сухопутными млекопитающими, а люди появились там всего несколько сотен лет назад. Поэтому причина вымирания животных оставалась загадкой.

Чтобы разгадать ее, мы извлекли керн из осадочных отложений на дне единственного пресного озера острова Св. Павла – старой вулканической кальдеры – и затем изучили слои нашего керна снизу вверх, так же, как поступили с океанским керном австралийские ученые. Мы искали пыльцу и растительные макроокаменелости, которые показали бы нам, менялась ли на острове растительность, – это могло привести к тому, что у мамонтов кончилась пища. Мы высматривали мелких насекомых и ракообразных, которые показали бы нам, что вода стала соленой или грязной. Разумеется, искали мы и непосредственно ДНК мамонтов, поскольку мамонты наверняка заходили в озеро, чтобы попить воды, а в процессе оставляли там ДНК. А еще мы искали Sporormiella.

Мы обнаружили очень много мамонтовой ДНК и спор Sporormiella с самого низа керна и до отметки в 5600 лет назад, где ни того, ни другого уже не было. Следовательно, до этого времени на острове водились крупные травоядные, то есть мамонты, которые были здесь единственными крупными травоядными, а 5600 лет назад они внезапно исчезли. Отсутствие каких-либо отклонений в составе пыльцы в этот период исключало изменения в составе флоры, из-за которых у мамонтов мог начаться голод. Однако кое-что мы все же обнаружили. Темпы отложения осадков возросли, озеро обмельчало и стало солонее. Насекомые и ракообразные, которых мы нашли в керне, принадлежали к другим видам – не к тем, которым хорошо в глубокой прозрачной пресной воде, а к тем, которые могут жить и в мутноватой взвеси. В совокупности эти данные подсказали ответ на наш вопрос. Около 5600 лет назад озеро, единственный источник пресной воды на острове Св. Павла, едва не пересохло. Мамонты вымерли из-за сильной засухи.

Ученые, работавшие в Австралии, не ожидали увидеть исчезновение Sporormiella из кернов, поскольку травоядные животные обитают на этом континенте до сих пор. Однако, сосчитав количество спор на разных участках керна, исследователи смогли сформировать представление о колебаниях численности травоядных со временем: стало понятно, когда популяции травоядных росли, а когда сокращались. Оказалось, что споры Sporormiella составляли до 10 % общего количества спор и пыльцы в морской почве, начиная с нижнего конца керна. Потом, примерно 45 000 лет назад, количество спор Sporormiella резко упало и 43 000 лет назад уже составляло приблизительно 2 % общего числа спор и пыльцы. Эти данные показали, что 43 000 лет назад, когда на северо-западе Австралии появились люди, в тамошних лесах стало какать гораздо меньше травоядных.

Так что же, нам вынесен обвинительный вердикт? Может, да, а может, нет. Обвинение строится в основном на совпадениях. Есть некоторые археологические данные, что люди охотились на австралийскую мегафауну и поедали ее. На нескольких ранних стоянках обнаруживали кости дипротодона, но пока не отыскалось ни единой косточки с характерными засечками, оставленными людьми. Самые надежные доказательства того, что ранние австралийцы охотились на мегафауну, дают нам фрагменты обожженной скорлупы вымершей крупной водоплавающей птицы Genyornis, обнаруженные на нескольких стоянках в разных местах континента. Из-за размеров этой птицы даже не очень активная охота могла бы оказать на австралийскую мегафауну непропорционально большое влияние. Чем крупнее животное, тем у него обычно меньше детенышей и тем медленнее растет его популяция, а следовательно, одни и те же потери из-за охоты – даже если всего-навсего один человек раз в десять лет убивает одного птенца – подтолкнут крупное животное к вымиранию быстрее, чем мелкое. Это объяснение австралийские экологи Барри Брук и Кристофер Джонсон назвали «неосязаемым истреблением»: влияния ранних австралийцев было достаточно, чтобы вызвать вымирание, хотя археологических следов это влияние не оставило.

Независимо от того, виновны ли люди в вымирании австралийской мегафауны прямо или косвенно или вообще не виновны, одновременное исчезновение такого огромного количества крупных травоядных оказало на экосистемы Австралии непосредственное воздействие, последствия которого сказывались очень долго. Крупные травоядные едят много растений, а это сохраняет открытость лесных и кустарниковых экосистем и устраняет топливо для пожаров. Кроме того, крупные травоядные рассеивают семена, нередко на большие расстояния, и перерабатывают питательные вещества в процессе пищеварения, а также при рыхлении почвы во время ходьбы. Когда исчезла австралийская мегафауна, все лесное биотическое сообщество изменилось. Леса стали гуще и суше, а пожары – чаще, масштабнее и сильнее. Растения и животные, которые не смогли приспособиться к новому режиму пожаров и к изменению окружения, либо вымерли, либо мигрировали. Экосистемы Австралии и среда, где существовали австралийские растения и животные (в том числе люди), коренным образом изменились.

Новый мир, новая добыча

В какой-то момент во время последнего ледникового периода группа людей, жившая в Северо-Восточной Азии, двинулась в направлении, куда до них никто не ходил. Было холодно, очень холодно, и еды, наверное, не хватало, отчего многие мелкие семейные группы разбредались в разные стороны в поисках пропитания. Пока они шли на восток, пейзаж оставался более или менее прежним – никаких высоких деревьев, чахлая трава… и очень-очень много комаров. Вероятно, эти разрозненные семейные группы следовали вдоль береговой линии и питались тем, что вылавливали в океане. А может быть, они шли по суше, по следам дичи вроде зубров и мамонтов. Они, конечно, не догадывались, что там, где они проходят, прежде не ступала нога человека и что места эти со временем окажутся на десятки метров ниже уровня моря, поскольку глобальное потепление растопит континентальные ледники и уровень моря снова повысится. И им неоткуда было знать, что они вот-вот откроют Новый Свет – который, естественно, им и в голову бы не пришло так именовать. Самая древняя известная нам стоянка, Янская, расположена на западной географической оконечности Берингии в Северо-Восточной Сибири. Археологи, работавшие на Янской стоянке, обнаружили каменные скребки, орудия и древки копий из волчьих костей, носорожьего рога и мамонтового бивня, а также кости разделанных мамонтов, овцебыков, зубров, лошадей, львов, медведей и росомах. Многим из этих костей и орудий около 30 000 лет. Самые ранние свидетельства появления людей на другом конце перешейка – находки в пещерах Блуфиш в канадском Юконе, на восточной оконечности Берингии. Там археологи обнаружили следы, оставленные человеческими орудиями, на костях лошадей, бизонов, овец, карибу и вапити, части которых 24 000 лет. Янская стоянка и пещеры Блуфиш – это одновременно и древнейшие в Берингии стоянки человека, и единственные в Берингии стоянки, датируемые примерно пиком последнего ледникового периода или временем непосредственно перед этим пиком. Поскольку у нас есть данные только с этих двух стоянок, мы не можем точно установить, когда именно люди распространились по перешейку и вышли за него и насколько их было много. Однако мы знаем, что в самые холодные тысячелетия ледникового периода где-то там точно жили люди.

Вероятно, жизнь в Берингии в ледниковый период была не такая уж тяжкая. Климат был слишком сухой, чтобы те края покрыли ледники, но дождей и снега каждый год выпадало достаточно, чтобы поддерживать богатую экосистему тундро-степи. Опасные саблезубые тигры, львы и медведи встречались редко, а удобных мест для поселения было немного, поэтому столкновения с другими семейными группами случались нечасто. Среда обитания жителей Берингии ледникового периода изобиловала съедобными растениями, и в ней хватало объектов охоты – в том числе мамонтов, бизонов, лошадей и карибу. В целом неплохая жизнь, если не забывать об опасности стать чьим-то обедом.

По-видимому, люди успели колонизировать всю Берингию к началу самой холодной части последнего ледникового периода, однако для того, чтобы двинуться дальше на восток или на юг, нужно было дождаться конца ледникового периода. К тому времени, как люди обжили пещеры Блуфиш, весь континент – от южного побережья нынешней Аляски до западного побережья нынешнего штата Вашингтон и дальше до самого восточного побережья – покрывал ледник шириной в 4000 километров. Этот ледник преграждал путь любой миграции людей из Берингии до тех пор, пока климат не потеплел и лед не начал таять. На основании генетических данных археологи выдвинули теорию, что люди «застряли» в Берингии перед ледяным заслоном на семь с лишним тысяч лет и лишь после этого получили возможность колонизировать остальной континент. И хотя очевидно, что в конце концов люди так или иначе покинули Берингию, вопрос о том, когда, сколько раз и какими путями это происходило, остается одним из самых спорных в американской археологии.

Одним из первых доступных маршрутов для расселения на юг стал путь вдоль западного побережья, где можно было попасть в места с относительно благоприятным морским климатом и пользоваться всевозможными ресурсами экосистем моря и прибрежных пресных вод. Другой маршрут, более спорный, пролегал через центральную часть континента, где было больше дичи (вроде бизонов). Предполагаемый континентальный маршрут проходил по шву между двумя относительно небольшими ледниковыми щитами, которые во время пиков холода сливались вместе, – это Лаврентийский и Кордильерский ледяные щиты: первый накрывал центр и восток континента, а второй тянулся вдоль гор у западного побережья. По мере потепления эти два щита постепенно таяли и отступали в стороны, и в итоге получился свободный ото льдов коридор с севера на юг – из Берингии через нынешнюю Альберту и запад Британской Колумбии в континентальную часть США.

Когда я только начала раздумывать над этим вопросом, все считали, что люди распространились и по Северной, и по Южной Америке 13 000 лет назад. Десятки стоянок на обоих континентах дают убедительные доказательства, что люди появились там как минимум к этому времени, а возможно, и несколькими тысячами лет ранее. На одной из стоянок – в пещерах Пэйсли в Орегоне – найдено некоторое количество кусков человеческого кала возрастом 14 000 лет; что этот кал именно человеческий, доказал мой друг Том Гилберт, глава рабочей группы по исследованию древней ДНК при Музее естественной истории Дании, известный тем, что способен извлечь ДНК практически из чего угодно. Остается только догадываться, зачем людям понадобилось испражняться в собственной пещере (или у соседей), однако обнаружение человеческого кала в пещерах Пэйсли подтверждает, что уже 14 000 лет назад в Орегоне, к югу от ледников, были люди.

Надежная нижняя граница появления человека в тех краях – 14 000 лет назад – также означала, что наша рабочая группа могла бы однозначно сказать, каким из двух маршрутов люди двигались к центру Северо-Американского континента, если бы получила ответ на один простой вопрос: который из свободных ото льдов коридоров был в тот момент проходимым? Поясню свою мысль: коридор должен был появиться, как только начали таять ледники, и это произошло больше 14 000 лет назад. Однако вряд ли только что открывшийся проход между ледниковыми щитами сразу стал пригодным для путешествий. Пешее странствие из Берингии наверняка было долгим и трудным. Входя в коридор, люди не представляли себе, куда идут и сколько времени займет дорога; они даже не знали, что оказываются в коридоре между двумя огромными тающими пластами льда. Люди могли двинуться в освободившийся ото льда проход, лишь если там уже появились животные и растения, которыми можно было питаться.

Чтобы ответить на этот вопрос, мы с Дуэйном Фрозом, сотрудниками наших лабораторий и несколькими коллегами-палеонтологами и археологами решили определить, когда область оттаявшего коридора стала таким местом, куда человек захотел бы забрести по доброй воле. Нашу задачу облегчила одна особенность бизоньей генетики, которая сделала бизонов идеальным инструментом для проверки того, когда коридор стал проходимым. Пока ледники были соединены и Берингия оставалась отрезанной от остальной Северной Америки, популяция бизонов к югу от ледника почти вымерла – вероятно, потому, что стало меньше травянистых равнин и пришлось конкурировать с другими травоядными вроде мамонтов и лошадей. Пока популяция южных бизонов балансировала на грани коллапса, они утратили практически все свое митохондриальное генетическое разнообразие – остался только один вариант. Когда после ледникового периода популяция южного бизона восстановилась, все десятки и сотни тысяч (а в дальнейшем и миллионы) южных бизонов обладали этим единственным митохондриальным вариантом, что позволяет легко отличить их от бизонов, которые провели ледниковый период в Берингии. Чтобы понять, когда коридор стал проходимым, нам оставалось всего лишь собрать в нем бизоньи кости, выделить ДНК и определить, к какому типу их отнести – к северному или к южному. Установив самую раннюю дату появления либо северного бизона на юге, либо южного на севере, мы поймем, когда коридор стал пригоден для обитания и миграции бизонов. Бизонам требуются примерно такие же условия, как и людям, поэтому они опосредованно подсказывают нам, когда регион коридора стал пригоден для обитания людей.

Проделав генетическое типирование десятков бизоньих костей, мы пришли к выводу, что свободный ото льда коридор открывался неспешно, примерно как двусторонняя застежка-молния – с двух концов. К отметке в 13 500 лет назад северные бизоны начали двигаться на юг, а южные на север. Уже 13 000 лет назад в центральном отрезке коридора встречались и северные, и южные бизоны. А не позднее 12 200 лет назад южные бизоны появились на северном конце коридора. Следовательно, коридор расчистился и по нему было можно пройти не раньше 13 000 лет назад, то есть слишком поздно, чтобы им успели воспользоваться люди, когда распространялись на юг. А значит, люди должны были двигаться на юг из Берингии вдоль побережья, и это могло произойти на несколько тысяч лет раньше, чем открылся и расчистился коридор между ледниками.

Любопытно, что данные по бизонам показали – животные двигались по коридору не в том направлении, которого мы ожидали, а в противоположном: очень многие бизоны прошли по коридору не с севера на юг, а с юга на север. Если подумать, предпочтительная миграция с юга на север имеет экологический смысл. Когда ледники отступили, южный и центральный отрезки коридора были стремительно захвачены травянистыми равнинами, открытыми лесами и северными лесостепями, то есть быстро регенерирующими экосистемами, которые прекрасно могли прокормить разнообразное биологическое сообщество травоядных. А северный отрезок коридора, напротив, колонизировала горная и кустарниковая тундра с участками густых хвойных лесов. В такой среде гораздо труднее найти пропитание и сложно передвигаться крупным млекопитающим, потому неудивительно, что животные, специализирующиеся на травянистых равнинах, вроде бизона, двигались по этому коридору с южной стороны.

Судя по всему, за добычей на север по коридору последовали и виды, которые охотятся на таких животных-любителей травянистых пастбищ. Канадские волки, охотящиеся на бизонов, происходят от популяции волков, пришедших на север с юга после таяния ледниковых щитов. И люди, когда они наконец двинулись по коридору, тоже шли с юга на север: обнаруженные на Аляске рифленые наконечники для копий, которые изобрели южане для охоты на бизонов, изготовлены через 500 лет после того, как коридор расчистился.

Процесс колонизации обоих Американских континентов человеком становится понятнее уже после отступления ледников, когда доказательств человеческого присутствия становится больше. Не позднее 13 000 лет назад люди расселились и по Северной, и по Южной Америке и превратились в умелых охотников на туземную крупную дичь. Это не прошло бесследно. По мере продвижения людей из Берингии в континентальную часть Северной Америки, а оттуда в Южную Америку туземная мегафауна начинала понемногу вымирать. На основании радиоуглеродного анализа тысяч ископаемых остатков мегафауны можно заключить, что первые вымирания произошли в Берингии примерно 13 300–15 000 лет назад. Волны вымираний в Северной Америке южнее льдов произошли 12 900–13 200 лет назад, а в Южной Америке – 12 600– 13 900 лет назад.

Приведенные здесь диапазоны дат достаточно узки, особенно для континентальной Северной Америки, где всего за 400 лет вымерли десятки таксономически и экологически разных видов. Покойный Пол Мартин, специалист по наукам о Земле, который почти всю свою профессиональную жизнь проработал в Аризонском университете, первым выстроил на основании данных радиоуглеродного анализа четкую теорию причин вымираний мегафауны. Теперь она известна как «гипотеза массового истребления», или «блицкриг» (Мартин выбрал это немецкое слово, поскольку оно буквально переводится как «молниеносная война»). Согласно этой теории наши предки при встрече с наивной добычей (то есть с животными, которые еще не имели дела с людьми) либо уже являлись опытными охотниками на крупную дичь, либо пользовались случаем и становились ими; как бы там ни было, но люди истребляли новую дичь в таких количествах, что животные не успевали восполнять убыль размножением. Теория блицкрига, которую выдвинул Пол Мартин, предполагает, что эти вымирания и, более того, все вымирания мегафауны на планете, совпавшие с появлением людей, имели общую причину: они произошли из-за нас, и это доказывают данные радиоуглеродного анализа.

В Новом Свете палеонтологам предстоит решить еще одну непростую задачу, а именно – разграничить роли человека и климата в вымирании. В отличие от Австралии, где климат не менялся, когда начала исчезать мегафауна, вымирания в Северной Америке совпали с крупными переменами климата и реорганизацией среды обитания. Пик холода последнего ледникового периода закончился примерно 19 000 лет назад, однако климат оставался прохладным еще несколько тысяч лет. Затем, примерно 14 700 лет назад, климат внезапно вошел в теплую и влажную межстадиальную фазу. Этот теплый период продлился несколько тысяч лет, а затем климат снова изменился – на этот раз настал холодный период, получивший название поздний дриасовый. Вторая перемена была особенно резкой: ледниковые условия вернулись меньше чем за десять лет. В поздний дриасовый период контраст между временами года усилился – летом было жарче, зимой холоднее, – а значит, укоротились сезоны роста. У травоядных стало меньше пищи, а та, что осталась, содержала меньше питательных веществ из-за падения уровня углерода в атмосфере. Затем, примерно 11 700 лет назад, климат изменился в третий раз: теперь резко потеплело, что знаменовало начало нынешнего теплого периода – голоцена. Из-за таких предельных колебаний климата перемены в режиме осадков и температур особенно сильно повлияли на млекопитающих с крупными телами и медленным репродуктивным циклом – то есть именно на тех, кто вымер.

Я посвятила большую часть профессиональной жизни попыткам сравнить и разграничить роли перемен климата и распространения людей по Северной Америке в вымирании мегафауны Берингии. И мои работы, и труды моих коллег позволяют судить, как именно влияли на крупных млекопитающих эти стрессогенные факторы. Мы убедились, что не все виды реагировали на перемены условий обитания одновременно и даже одинаково. Например, в Евразии популяции овцебыков и шерстистых носорогов росли и сокращались в зависимости от доступности ареалов обитания, однако успехи и неудачи популяций зубров и лошадей были не так явно связаны с резкими переменами глобального климата. Разумеется, глобальный климат вообще мало что говорит об успехах и неудачах многих видов. Широко распространенные виды едва ли внезапно исчезнут везде и разом – по крайней мере, если не произошло катастрофы вроде падения метеорита, положившего конец владычеству динозавров. По мере того как получать данные о древней ДНК стало проще и дешевле, мы начали генерировать данные из географически изолированных популяций одного и того же вида. Эти данные помогают отделить роль перемен местного климата от роли людей в исчезновении этого вида.

Один из первых видов, которые мы исследовали таким образом, – это мамонты. Древняя ДНК, выделенная из остатков мамонтов по всему Северному полушарию, показала, что они исчезли не внезапно, а угасали постепенно на протяжении последних 50 000 лет. Географически изолированные популяции вымирали в разное время. Например, в центральной части Северо-Американского континента мамонты вымерли в поздний дриасовый период, а на дальнем севере Аляски сохранялись даже 10 500 лет назад. Однако и тогда мамонты как вид не исчезли – остались еще две маленькие островные популяции, которые просуществовали потом очень долго: популяция на острове Св. Павла исчезла лишь примерно 5600 лет назад, а на острове Врангеля у северо-восточной оконечности Сибири – 4000 лет назад.

Медленное угасание мамонтов по всему Северному полушарию не объясняется моделью блицкрига, но и не означает, что люди совершенно не повинны в их исчезновении. Скажем, на острове Врангеля момент окончательного угасания мамонтов совпал с появлением человеческих поселений. Однако генетические данные последних мамонтов с острова Врангеля показывают, что ко времени появления людей популяция уже находилась под угрозой, поскольку поколения близкородственного скрещивания насытили геномы мамонтов мутациями, которые подрывали их приспособленность. По этим данным, последние мамонты, скорее всего, вымерли бы, даже если бы люди так и не добрались до острова. Но поскольку наши предки довели до вымирания материковых мамонтов, это исключило возможность, что какие-то мамонты-иммигранты с материка обогатили бы генофонд острова Врангеля и спасли эту последнюю популяцию. Выходит, люди все-таки косвенно приговорили мамонтов с острова Врангеля к генетическому коллапсу?

С моей шаткой позиции на грани неопределенности история североамериканских вымираний видится, мягко говоря, неоднозначной. Во время перехода к голоцену климат заметно менялся. Затем пришли люди и стали как раз той соломинкой, которая сломала мамонтам спину. Если мегафауна уже оказалась в беде, человеческие популяции вполне могли оказать на нее катастрофическое воздействие, и для этого им не обязательно было быть такими уж большими.

Сейчас наша лаборатория работает над крупным проектом, цель которого – узнать, насколько скверно обстояли дела у североамериканской мегафауны к тому времени, когда по континенту начали распространяться люди. Мы выделили древнюю ДНК из сотен костей бизонов, мамонтов и лошадей, которые жили в последние 40 000 лет в регионе, когда-то бывшем Восточной Берингией. Мы собрали остатки жуков, по которым можно судить о режиме температур и осадков, а также пересчитали гнезда сусликов и бурундуков и определили, из каких растений они (гнезда) были сделаны, измерили изотопы углерода, кислорода и азота в костях и вечной мерзлоте и секвенировали растительную ДНК непосредственно из древних почв. Эти данные рисуют картину динамичной, стойкой экосистемы, где доминирующие члены сообщества менялись в зависимости от колебаний климата. В холодные периоды травы оскудевают, и лошадей и мамонтов становится больше, чем бизонов, – предположительно потому, что они лучше бизонов адаптированы к выживанию на низкокачественных кормах. Но когда климат теплеет, все меняется. Приходят суслики, увеличивается площадь травянистых равнин, растет численность бизонов, их становится больше, чем остальных травоядных, – вероятно, оттого, что на размножение бизонам требуется меньше времени и они умеют быстрее превращать восстановившийся травяной покров в новых бизонов. Сообщество постоянно меняется, виды приходят и уходят, популяции растут и сокращаются, адаптируются и диверсифицируются в согласии друг с другом и с меняющимся климатом.

Хотя наши данные относятся только к Северной Америке и охватывают только последние 40 000 лет, думаю, этот сценарий разыгрывался по всей Берингии и на протяжении всего плейстоцена. Во время межледниковых периодов ареалы обитания полнились теплолюбивыми растениями и животными. Когда же становилось холодно, брали верх морозостойкие виды, а теплолюбивые вынужденно довольствовались рефугиумами, где было теплее. В этих рефугиумах их часто подстерегали опасности. Когда климат снова теплел, выжившие особи становились основой новых экспансий.

Колебания между теплыми и холодными периодами происходили на протяжении всего плейстоцена, что подхлестывало циклы экспансии и упадка популяций мегафауны в соответствии с расширением и сокращением подходящего ареала. Но лишь самые недавние перемены климата совпали с широкомасштабными вымираниями таксономически разнообразной мегафауны. Мамонты, которые миллионы лет прекрасно себя чувствовали в умеренном и арктическом климате и в тундре, после позднего дриасового периода внезапно обнаружили, что им нечего есть и некуда податься. Короткомордые медведи, пережившие как минимум два предыдущих цикла обледенения, почему-то оказались не приспособлены к теплому климату раннего голоцена. А лошади, уцелевшие после десятка крупных климатических перепадов на протяжении плейстоцена и благоденствующие по всему северу Американского Запада в наши дни, после последнего ледникового периода не смогли найти себе подходящих мест для обитания в Северной Америке и локально вымерли.

Так же внезапно вымерли после последнего ледникового периода еще три-четыре десятка американских видов, хотя многие из них, подобно медведям и лошадям, до этого пережили несколько периодов столь же крупных перемен климата. Хронология и одновременность этих вымираний требуют добавления еще какого-то стрессогенного фактора, а единственным новым обстоятельством было то, что теперь рядом оказались люди, которые конкурировали с другими видами за ресурсы и охотились на зверей ради поддержания собственного существования.

Вымирание североамериканской мегафауны фундаментально изменило ландшафт континента. Исчезновение мамонтов и лошадей с североамериканских равнин проложило путь возрождению и успеху бизонов. Исчезновение мегафауны вдоль Калифорнийского побережья поспособствовало возвращению равнин, заросших густым кустарником, и снижению распространенности лещины рогатой – важного компонента диеты местных жителей. Чтобы заново расчистить леса в отсутствие мегафауны, люди стали пользоваться огнем как средством контроля над растительностью. В Берингии плодородные тундростепи сменились менее плодородными современными тундровыми системами, и это произошло – по крайней мере отчасти – потому, что здесь больше не было крупных животных, которые раньше перерабатывали питательные вещества, распространяли семена и рыхлили тонкий слой почвы.

Гипотеза Мартина остается спорной. Аргументы против нее базируются на сомнениях в том, что столь малому количеству людей под силу истребить так много разных крупных животных, и на факте, что в истории Земли и раньше случались периоды, когда резкие и сильные экологические перемены вызывали массовые вымирания. Тем не менее, полагал Мартин, одной лишь модели перемены климата недостаточно – и не только потому, что она упускает из виду, что подобные перемены климата не всегда вызывали массовые вымирания во время предыдущих ледниковых периодов, но еще и потому, что она не объясняет, отчего в этот раз вымирания носили глобальный характер. Компромиссная точка зрения состоит в том, что вымирания вызывало сочетание факторов: перемены климата уничтожали среду обитания, а популяции людей росли, и, соответственно, возрастали потребность в пище и интенсивность охоты. Однако эти компромиссные представления Мартин тоже отвергал – опять же потому, что они не в состоянии объяснить глобальность. Да, крупные перемены климата совпали с вымиранием мегафауны и появлением человека в Америке, а также, возможно, в Европе и Северной Азии, но вот никаких данных о климатических переменах, непосредственно предшествовавших вымиранию мегафауны в Австралии, у нас нет.

Постепенное истребление

Полинезийские предки маори впервые поселились на архипелаге Аотеароа – Новая Зеландия в конце XIII века, около 700 лет назад. Не прошло и столетия, как вымер целый отряд птиц – три таксономических семейства, включавшие девять разных видов, плодившихся и размножавшихся на архипелаге более пяти миллионов лет. Эта группа разнообразных птиц получила общее название моа, и были они гигантскими.

Одно яйцо моа было по размерам эквивалентно примерно 90 куриным. Самки самого крупного вида (самки моа были значительно крупнее самцов) весили около 250 килограммов. А охотился на моа только один хищник – гигантский орел Хааста, Harpagornis moorei, способный спикировать из поднебесья, схватить моа своими исполинскими когтями и утащить.

Генетические данные, полученные из сотен костей, перьев и осколков скорлупы моа, рассказывают о том, что популяции моа были огромными и процветали по крайней мере четыре тысячи лет, предшествовавших вымиранию. Нет никаких генетических свидетельств болезни, падения численности популяций, дефицита пищи и прочих тягот в период перед вымиранием. Отсутствуют палеоэкологические свидетельства резкой перемены климата на островах Аотеароа во время или непосредственно перед вымиранием моа. Климат на островах менялся на протяжении плейстоцена и голоцена, как и везде, но моа выдержали эти перемены, не оставившие по себе почти никаких генетических следов. А потом в один геологический миг моа с Аотеароа исчезли.

Отчего же фортуна так внезапно отвернулась от моа? Если вы добрались до этого места главы, то, я надеюсь, ответ для вас очевиден. Самые ранние стоянки на Аотеароа буквально завалены костями моа и скорлупой их яиц. Такие свидетельства явного интенсивного использования моа людьми легко позволяют напрямую связать вымирание птиц с нами. Модель Мартина подсказывает нам, что люди, прибывшие на острова Аотеароа, очень скоро съели всех моа-мам, всех моа-пап и всех моа-малышей. Моа в ходе эволюции не научились противодействовать такого типа хищникам, и у них попросту не было средств к спасению. Моа не могли размножаться достаточно быстро, чтобы удовлетворять человеческие аппетиты, и их с нами больше нет.

Другие истории вымираний на островах похожи на историю вымирания моа на Аотеароа и отличаются от «континентальных» историй двумя важными особенностями. Во-первых, мегафауна на островах вымирает, как правило, быстрее, чем на континентах, и между прибытием первых людей и смертью последних представителей мегафауны проходит меньше времени. Это, вероятно, объясняется размерами островов (здесь у видов меньше доступных убежищ, чем на континентах), размерами популяции дичи на островах (чем меньше популяция, тем больше риск вымереть) и особенностями самого вида (в отсутствие хищников многие островные виды эволюционируют). Вдобавок, поскольку обитающие на островах люди могли пользоваться и ресурсами океана, снижение численности сухопутной дичи не особенно ограничивало численность хищников (людей). Во-вторых, островные вымирания отличаются от континентальных тем, что происходили позднее по геологической шкале. Причина проста: людям понадобилось больше времени, чтобы добраться до островов.

Появление людей на острове никогда не сулило эндемичной фауне ничего хорошего. Когда люди открыли и колонизировали острова Тихого океана, вымерло почти 10 % туземных видов птиц. В особенности, как и везде, рисковали виды относительно крупные и с медленным циклом репродукции. Хотя главными жертвами и были птицы, островные вымирания не ограничивались одной таксономической группой. Двенадцать тысяч лет назад, вскоре после появления людей, с Кипра исчезли карликовые бегемоты. Вест-индские ленивцы просуществовали на островах Кубы и Гаити дольше, чем на материке, и начало сокращения их популяций на островах почти точно совпадает с первыми археологическими свидетельствами появления людей. Ямайская обезьяна, последний карибский примат, вымерла в течение 250 лет после прибытия людей на Ямайку.

Вымирание островных видов не всегда было непосредственно вызвано тем, что люди охотились на них. Появление людей часто сопровождалось расчисткой земли и другими гибельными для среды действиями, что сокращало ареалы обитания эндемичных видов. Кроме того, люди привозили с собой из-за моря много всякой всячины – иногда то, что им нравилось (съедобные растения и одомашненных животных вроде кур, свиней и собак), а иногда то, что прихватили по чистой случайности, даже не подозревая об этом. Особенно опасными для островных видов были крысы. Их или брали с собой в качестве съестных припасов, или же они проникали на борт без ведома мореплавателей. В сущности, распространение крыс настолько точно следует за распространением людей, что генетический анализ тихоокеанских крыс использовался для реконструкции хронологии и порядка расселения людей по тихоокеанским островам.

По воле случая один из последних островов, колонизированных людьми, был прибежищем одного из самых знаменитых вымерших видов. Додо, он же дронт, нелетающий голубь, которому досталась сомнительная честь стать глобальным символом вымираний, вызванных человеком, был эндемиком небольшого острова Маврикий, расположенного в Индийском океане примерно в 1200 километрах от Мадагаскара. Первые письменные свидетельства о Маврикии оставлены португальскими мореплавателями, которые открыли остров в 1507 году, когда их сбил с курса циклон. Мореплаватели на острове не задержались, и в их записях додо не упоминаются. В 1638 году голландские мореплаватели и торговцы основали на Маврикии первое постоянное поселение. Прошло 24 года, и додо вымерли. Свидетельства о вымирании додо показывают, что это было одно из самых жестоких, самых кровавых злодеяний человечества. Додо были простодушными птицами, которые не убегали при виде человека, а шли прямиком к нему, чтобы понять, кто это. В некоторых книгах говорится, что люди забивали додо палками насмерть ради забавы или из спортивного интереса. Причем мясо этих птиц не ели – очевидно, они были невкусные. Додо погибли, потому что не успевали восстановить популяцию. Самки додо раз в сезон размножения откладывали в гнездо на земле одно-единственное яйцо. Эти яйца пожирали крысы, свиньи и другие виды, которые привезли с собой люди. Птенцы додо перестали рождаться, а взрослые додо в конце концов умерли.

Виновны ли люди в гибели додо, моа, кипрского карликового бегемота, вест-индских ленивцев и ямайских обезьян? Вроде бы все улики против нас. Но есть и несколько контрпримеров. Недавно на острове Куба был найден зуб вест-индского гигантского ленивца возрастом 4200 лет, что доказывает, что этот вид сосуществовал с людьми свыше 3000 лет. Это не означает, что люди не имеют никакого отношения к его вымиранию, но все же обоснование долгого сосуществования требует какого-то иного объяснения, помимо блицкрига.

Хотя островная фауна, по-видимому, страдала не в пример сильнее континентальной, малые размеры и низкая плотность популяций потенциальной дичи на островах стали причиной того, что были предприняты первые в истории попытки сохранить численность полезных животных. На Шри-Ланке люди охотились на цейлонского макака и серого и краснолицего гульмана последние 45 000 лет, и все-таки эти виды сохранились до сих пор. Патрик Робертс из Института истории человечества Общества Макса Планка в Йене, изучающий взаимодействия между аборигенами Шри-Ланки и туземными приматами, полагает, что эти приматы дожили до сегодняшнего дня лишь благодаря целенаправленным действиям первых жителей Шри-Ланки. Робертс и его коллеги обнаружили в пещере Пахиянгала тысячи костей охотничьей добычи, большинство которых принадлежало взрослым особям, – а ведь ясно, что взрослым особям в расцвете сил проще спасаться от охотников, чем другим членам популяции. Робертс считает этот факт доказательством того, что древние охотники обладали существенными познаниями о циклах размножения и территории своей добычи. Он утверждает, что тамошние ловцы достаточно хорошо понимали, как охота сказывается на приматах, и потому целенаправленно ограничивали добычу. Если это так, то древние жители Шри-Ланки, вероятно, были первыми людьми, начавшими практиковать неистощительную охоту.

Одинокий Джордж

В первый день нового 2019 года в питомнике в Гавайском университете в Маноа умерла маленькая, неприметная с виду древесная улитка по имени Джордж. Джордж родился 14 годами ранее и всю свою жизнь провел в питомнике. Когда все родственники Джорджа умерли, исследователи обыскали остров в поисках брачных партнеров или хотя бы друзей для Джорджа, но так и не нашли ни одной улитки его вида.

Когда 1 января 2019 года Джордж скончался, его вид Achatinella apexfulva стал последним, перешедшим в категорию «вымерших» Красной книги Международного союза охраны природы (МСОП). Конечно, новость о вымирании гавайской древесной улитки едва ли станет такой же сенсацией, как новости об угрозе вымирания кого-то более крупного, например, носорога, однако утрата невзрачных видов наносит их экосистемам не меньший вред, и мы виноваты в этом не меньше, чем в исчезновении крупных травоядных. Вообще-то, по оценкам некоторых ученых, почти 40 % видов, вымерших с начала XVI века, – это сухопутные слизни и улитки. На Гавайях улитки играют в своих экосистемах важнейшую роль. Одни служат редуцентами и занимают нишу материковых земляных червей. Другие поедают водоросли, растущие на листьях, и потенциально ограничивают распространение болезней. Но из-за хищников, которые были завезены на Гавайские острова, эндемичные виды гавайских улиток исчезают с пугающей быстротой. Улиток едят завезенные крысы, а люди любят их коллекционировать и иногда тоже едят. Но все же главным врагом гавайских улиток стала другая улитка – хищная Euglandina rosea, волчья улитка.

Эту улитку завезли на Гавайи в 1955 году, чтобы помешать распространению гигантских улиток-ахатин, которых привезли туда случайно в 1936 году и которые с тех пор расползлись по острову, уничтожая все на своем пути – от посадок до штукатурки. Волчьи улитки – прожорливые хищники, они питаются другими улитками и, по замыслу, должны были подъесть гигантских ахатин и тем самым решить проблему. Увы, волчьи улитки предпочитают вкус гавайских улиток, и потому ахатины чувствуют себя сегодня вполне вольготно, а вот эндемичные улитки если и не вымерли, то уже очень близки к этому. Последний удар по эндемичным гавайским улиткам, вероятно, нанесет совпадение нашего «дружеского» вмешательства с изменениями гавайского климата. Некоторые эндемичные гавайские улитки еще сохранились в рефугиумах высоко над уровнем моря, где климат для волчьих улиток раньше был слишком холодным и сухим. Но сегодня и в этих ареалах становится все более тепло и влажно, и волчьи улитки наступают.

У истории Джорджа не получилось хэппи-энда, однако беды гавайских улиток – прекрасная иллюстрация нынешних отчаянных стараний нашего вида перейти от роли хищника к роли защитника. Мы знаем, почему некоторые виды исчезают, и хотим это прекратить, но пока не понимаем, каков выход из положения. Мы способны наладить программы размножения в неволе, но если не находится брачных партнеров либо если тот или иной вид в неволе не размножается, то, увы, поделать ничего нельзя. Мы способны разрабатывать и внедрять стратегии по устранению инвазионных видов, но эти стратегии часто оказываются неудачными или приводят к неожиданным последствиям. И пока мы выдумываем все новые способы помочь исчезающим видам, среда их обитания продолжает ухудшаться.

Новые технологии уже не за горами. Если бы Джордж находился в достаточно близком родстве с другим видом улиток, то их, возможно, удалось бы скрестить и получить потомство, однако у него было бы всего 50 % наследственности вида Джорджа, и неясно, как это оценили бы специалисты по систематике или биологи, занимающиеся сохранением видов, – отнесли бы его к тому же виду или какому-то другому. Вдобавок приток генов извне мог повлиять на поведение улитки. Если бы гибрид не занял экологическую нишу, которую раньше занимал вид Джорджа, последствия вымирания не удалось бы предотвратить.

Возможно, когда-нибудь мы сумеем клонировать Джорджа. Кстати говоря, отрезанный у него после смерти фрагмент ноги отправили в Замороженный зоопарк в Сан-Диего, где его сохраняют в криокамере на тот случай, если появится соответствующая технология воссоздания вымерших видов. Однако воссоздание – не самое быстрое решение кризиса вымирания, а уж в конкретном случае Джорджа до него особенно далеко. Чтобы воссоздать вид, нужны жизнеспособные клетки, которые можно превратить в жизнеспособные эмбрионы, а также суррогатная мать, способная создать среду для развития эмбрионов, и надежная стратегия, позволяющая вырастить и выпустить на свободу клонированное животное в отсутствие других особей того же вида. Каждый вид-кандидат на воссоздание столкнется на этом пути с самыми разными техническими, этическими и экологическими препонами – от «Где найти жизнеспособную клетку?» и «Как подыскать идеальное яйцо или суррогатную мать?» до «Существует ли среда, куда можно выпустить этот организм, не рискуя, что он тут же вымрет снова?» В случае Джорджа клетки, которые хранятся в криокамере в Замороженном зоопарке, вероятно, пригодны для воссоздания его вида. Однако биологи знают слишком мало о циклах размножения и развития Джорджа (и улиток в целом), чтобы составить надежный план клонирования и разведения. Со временем, конечно, все может измениться, однако, по-моему, нам следует учитывать, что развитие технологии клонирования улиток стоит довольно низко в перечне технологий, нуждающихся в развитии, и частные инвестиции, то есть тот самый вид финансирования, на котором держится разработка вариантов выхода из кризиса вымирания, скорее пойдут на воссоздание обаятельной вымершей мегафауны, чем на воскрешение крошечной улитки. В общем, я не особенно надеюсь на возвращение Джорджа из-за грани вымирания – хотя его ногу на всякий случай и заморозили.

Эволюционная мощь эволюции

Из всех способов человеческого вмешательства в эволюционные траектории окружающих нас видов самое горькое впечатление, конечно, производят те, которые влекут за собой вымирание. Возможно, именно поэтому мы так стараемся сегодня оправдаться и найти другие объяснения, хотя бы и не слишком убедительные, и даже придумываем фантастические технологии вроде воссоздания вымерших видов, которые избавили бы нас от бремени ответственности. Однако вместо того чтобы обвинять друг друга, конструктивнее было бы признать, что все вымирания, которые люди вызвали или которым поспособствовали в прошлом, не стали результатом предумышленных действий. Ни первые австралийцы, ни первые американцы не считали, что им надо любой ценой истребить всех-всех дипротодонов и всех-всех мамонтов. Просто появление людей фундаментально меняло селективный ландшафт соответствующих ареалов. Если двуногие обезьяны имели конкурентное преимущество перед своими четвероногими родичами при охоте в полях и в высокой траве, то животные, чьи поведение и физиология делали их неинтересными для наших плейстоценовых предков, имели конкурентное преимущество перед теми, которые не сумели от них удрать. Даже более поздние вымирания – скажем, случаи моа и додо – тоже не были вызваны преднамеренно. И эти, и многие другие вымершие виды пали жертвами резких перемен в среде обитания, которые иногда были вызваны вмешательством людей (как прямым, так и косвенным), а иногда, по всей видимости, не имели к нам отношения.

И все же не подлежит сомнению, что жестокость и разрушительность человеческих действий со временем возрастали. Отчасти это объяснялось тем, что нас становилось все больше и больше. На острова прибывали уже не маленькие семейные группы, охотившиеся ради пропитания, а целые лодочные флотилии, и вместе с людьми на берег высаживались крысы, кошки и свиньи. Переселенцы привозили с собой окультуренные растения, насекомых-вредителей и гигантских улиток-ахатин. Со временем люди стали еще и невероятно могущественными. Место зачаточных орудий заняли сначала атлатли, потом дробовики, потом суперкомпьютеры. Развитие науки и техники ускоряло само себя. Мы разрабатывали новые способы преобразовывать ландшафты и убивать – и делали это (и продолжаем делать!) куда быстрее естественного отбора, единственного механизма, позволяющего видам приспосабливаться. Шестое вымирание – вымирание, которое, безусловно, идет сейчас, – это прямое следствие человеческой эволюции.

Но все-таки отчаиваться рано. Вдобавок к технологическим достижениям у нас появилась и социальная сознательность. Мы не хотим, чтобы из-за нас вымирали. Мы хотим защищать ареалы обитания и сохранять биоразнообразие. Для кого-то желание беречь природу основано на чистом эгоизме: таким людям нравится эстетика природных просторов и разнообразие меню. Кто-то действует из альтруизма и ценит природу как таковую. Но какой бы ни была мотивация, последние 150 лет мы постепенно признаем свою роль в вымираниях и так же постепенно примеряем на себя новую роль, требующую от нас активно стремиться к тому, чтобы никто больше не был доведен до вымирания. Однако со временем становится все очевиднее, что мы не можем и просто отойти в сторону, позволив биологическим видам эволюционировать по прежним, дочеловеческим траекториям. Мы слишком глубоко укоренены в природе, наши наука и техника слишком сильно развиты, наша популяция слишком велика, чтобы полностью устраниться из среды, которую мы захватывали последние 200 000 лет, – очень уж крепко мы связаны. Напротив, наша новая роль помогает понять, каким образом наши действия, начавшиеся в эпоху плейстоцена, повлияли на другие виды, и помогает осмыслять последствия наших поступков в прошлом. Наша задача – разобраться в том, как может выглядеть мир, где одновременно царит биоразнообразие и полно людей. Мы должны использовать наши все более развитые технологии для формирования будущего, где люди могут процветать бок о бок с остальными видами.

Глава четвертая

Переносимость лактозы

На той копии второй хромосомы, которую я унаследовала от матери, если отмерить примерно две трети по длинному плечу хромосомы в сторону центромеры, у меня есть одна-единственная мутация – в интроне 13 гена под названием MCM6 (компонент комплекса поддержания мини-хромосом 6) вместо нуклеотида гуанина (Г) стоит нуклеотид аденин (А). Ген MCM6 участвует в выработке комплекса белков, которые раскручивают ДНК в процессе деления клетки, – можно догадаться, что это важная функция (так оно и есть). Моя мутация никак не влияет на этот процесс, поскольку она в интроне, то есть в участке ДНК, который при трансляции гена в белок просто пропускается. Учитывая, что интронам одна дорога – на геномную свалку, пожалуй, удивительно, что именно эта мутация, произошедшая у кого-то из моих предков, изменила ход эволюции человека.

Мутация Г в А в интроне 13 гена MCM6 появилась у людей совсем недавно и все же достаточно распространена. У меня только одна копия, унаследованная от матери, но многие люди североевропейского происхождения обладают двумя копиями мутантного варианта интрона 13, то есть унаследовали мутацию от обоих родителей. Распространенность этой мутации в Европе растет с юга на север. Хотя бы одна копия мутантного варианта MCM6 имеется более чем у 60 % жителей Центральной и Западной Европы, а на Британских островах и в Скандинавии эта доля переваливает за 90 %. Подобная закономерность – широкое распространение мутации в большой популяции за короткое эволюционное время – никогда не возникает случайно. Значит, эта мутация давала тем, кто ее наследовал, преимущество в естественном отборе. Мало того: когда измерили приспособленность носителей этой мутации и сравнили ее с приспособленностью тех, у кого ее нет, оказалось, что эта мутация дает самое мощное преимущество за последние 30 000 лет в эволюционной истории человечества.

Если учесть, насколько, судя по всему, важную роль играет мутация Г в А в интроне 13 гена MCM6, легко догадаться, что ученые прекрасно понимают, что именно она делает. Фенотип, вызванный этой мутацией, описан досконально: ее носитель и в зрелом возрасте сохраняет способность переваривать лактозу, разновидность молочного сахара. Нормальные люди (то есть те, у кого этой мутации нет), как и все остальные млекопитающие, утрачивают способность расщеплять и переваривать лактозу примерно к тому возрасту, когда их отлучают от груди. Взрослые немутанты страдают непереносимостью лактозы: молоко вызывает у них вздутие и газы. Зато взрослые мутанты могут пить молоко ведрами безо всяких неприятных побочных эффектов. (Ну, не ведрами, конечно.)

Молекулярный механизм, ведущий к сохранению продукции лактазы в зрелом возрасте, как называют эту мутацию в научном мире, понятен меньше. Мутация Г в А в интроне 13 гена MCM6 происходит на расстоянии в 14 000 нуклеотидов от гена лактазы, так что непонятно, как настолько далекой мутации удается оказывать хоть какое-то воздействие. По-видимому, мутация меняет последовательность интрона 13 таким образом, что он превращается в запасную строительную площадку для белка, который запускает ген лактазы. Благодаря работе этого вторичного активирующего механизма лактаза продолжает вырабатываться и после того, как нормальный запуск отключается, и человек сохраняет способность пить молоко.

Когда именно у человека начала сохраняться продукция лактазы, остается загадкой. Судя по археологическим данным, умение доить скот и изготавливать молочные продукты распространилось среди людей достаточно быстро, но пока неясно, обладали ли эти первые популяции «молочников» устойчивостью к лактазе. Возможно, мутация возникла позднее, когда производство молочных продуктов было уже повсеместно налажено. Вдобавок генетические данные человеческих популяций по всему миру показывают, что мутаций, сохраняющих выработку лактазы, несколько и возникли они независимо. Как ни странно, распространенность сохранения продукции лактазы в популяции не коррелирует в полной мере с культурой потребления молока. Высокая частота сохранения продукции лактазы в некоторых современных популяциях, вероятно, просто результат везения, то есть совместного действия нескольких факторов, создавших идеальную среду для распространения этой особенности. Впрочем, неважно, когда и как мутации, сохраняющие выработку лактазы, появились в нашем геноме. Ясно одно: эти мутации не только изменили эволюционную траекторию нашего вида, но и определили превращение многих других видов из диких в менее дикие, – причем процесс превращения длится по сей день.

А началась эта история в конце последнего ледникового периода.

Как охотники стали скотоводами

Примерно 14 000 лет назад последний ледниковый период закончился и люди расселились почти по всей планете. В более теплом и влажном климате можно было собирать больше съедобных растений и водилась упитанная добыча. А поскольку еды было вдоволь и найти ее было просто, люди стали отказываться от постоянной миграции в пользу более оседлого существования.

Особенно благоприятным для жизни был Плодородный полумесяц, регион соответствующей формы, тянущийся от прибрежного Леванта через предгорья Таврских гор и примыкающего к ним хребта Загрос к Персидскому заливу. Члены древнейших общин Плодородного полумесяца охотились на диких животных и собирали плоды, семена, листья и клубни, которых вокруг было в изобилии. Добыть пропитание было несложно, поэтому они начали экспериментировать. Оказалось, что если стараться добывать на охоте самцов, а не самок, то можно не просто получить больше мяса на голову добычи, но и обеспечить рост популяции. Местные жители обрели надежный источник сытной пищи в виде ореховых деревьев, трав и бобовых, которые стремительно разрастались в теплом влажном климате. Люди придумали орудия – жернова, – которые помогали переработать щедрые урожаи орехов. То было время изобилия и инноваций.

Но потом все вдруг изменилось. Примерно 12 900 лет назад планета снова вступила в ледниковый период – поздний дриасовый. Ландшафт, где жили люди, стал значительно менее приветливым, а поскольку люди довольно долго развлекались тем, что превращали углерод и азот из почвы в новых людей, им теперь нужно было прокормить больше ртов. Несмотря на испортившийся климат, условия в Плодородном полумесяце все равно были лучше, чем в остальных местах, и люди там и скопились.

Черная полоса тянулась больше тысячи лет, а когда благоприятный климат вернулся и начался голоцен, общины Плодородного полумесяца снова принялись экспериментировать. Они вложились в природные ресурсы своей земли и превратили инновации своих предков в новые стратегии, обеспечивавшие выживание. По мере продолжения этих экспериментов растения и животные, с которыми взаимодействовали люди, начали меняться. Самыми приспособленными оказались те особи, которых люди отбирали для размножения. Это была заря неолита.

Слово «неолит» буквально переводится как «новый камень» и обозначает новокаменный век, или период человеческой истории, когда началось одомашнивание растений и животных. Переход к неолиту начался в конце тысячелетнего позднего дриасового периода упадка, а уже 10 000 лет назад люди высаживали, выращивали, охраняли и собирали (помимо прочего) пшеницу, овес, чечевицу, горох, нут и лен. Этим посевам требовалось круглогодичное внимание, а следовательно, на исполнение всех ролей требовалось больше людей, которые, соответственно, нуждались в большем количестве пищи. Дикие земли превратились в пахотные. Небольшие общины стали земледельческими деревнями, затем из деревень возникли города, маленькие и большие. У земли забирали все больше ресурсов, чтобы строить и поддерживать инфраструктуру этих поселений, и все больше целины превращали в сельскохозяйственные угодья, чтобы кормить тех, кто поддерживал инфраструктуру.

Переход от сбора съедобных растений к культивированию посевов дал некоторую защиту от голода, но урожаи были нестабильны. Поскольку требовалось прокормить гораздо больше ртов, «тощие годы» оборачивались катастрофой. Людям нужен был способ запасать пищу надолго, чтобы обезопасить себя от голода в случае скудных урожаев. Они построили объекты инфраструктуры для хранения собранного зерна, но запасы привлекали грызунов и прочих вредителей, а пища в них хранилась не вечно. К счастью, решение нашлось. Отличным вместилищем калорий про запас стали животные, которыми люди к тому времени тоже начали манипулировать. В урожайные годы излишки зерна скармливали пойманным животным, и их популяции росли. Потом, если случался неурожай или просто хотелось разнообразить рацион мясом, этих животных забивали.

Переход от охоты к скотоводству был медленным и весьма непростым. Сначала люди пытались тем или иным способом ограничить перемещения животных, понимая, что если дичь локализована, а не рассеяна по обширной территории, ее легче поймать. Они учились толковать поведение животных, экспериментировать с селекцией – основываясь на темпераменте той или иной особи, отбирать, кого съесть, а кого лучше оставить на приплод. Наши предки замечали, что некоторым видам возле человека живется легче. Например, какие-то виды не были склонны убегать или беспокоиться в неволе, а те, которые от природы следовали за доминирующей особью, с большей вероятностью понимали такие же сигналы доминирующего человека.

Как и в случае растений, первые свидетельства того, что люди манипулировали дикими животными, мы получаем из района Плодородного полумесяца. Примерно в начале голоцена охотники, жившие к северо-западу от Плодородного полумесяца, стали применять новую стратегию охоты на диких предков домашней овцы. Они принялись ловить почти исключительно молодых баранов-производителей – самцов в возрасте от двух до трех лет. Такая охотничья стратегия давала два преимущества. Во-первых, обычай ловить не самок, а только самцов гарантировал, что стадо продолжит размножаться. Во-вторых, целенаправленное изъятие местных самцов привлекало самцов из соседних стад. Можно сказать, что эта новая стратегия позволяла охотникам сделать так, чтобы и они были сыты, и овцы целы.

Похожую стратегию, позволявшую получать от охоты как можно больше пользы, выработали 9900 лет назад козопасы из Ганджи-Даре в горах нынешнего Ирана: они отлавливали самцов репродуктивного возраста и старых самок, а самок репродуктивного возраста оставляли, чтобы восполнять численность стада. Позднее, спустя примерно пятьсот лет, козы появились среди археологических находок в близлежащих долинах. Это говорит о важной вехе в истории человечества. Горы – природное обиталище диких коз, где они всю жизнь скачут по отвесным скалам, спасаясь от хищников и добывая пищу, до которой другим животным не добраться. А вот в долинах козам живется не очень хорошо, и очутились они там потому, что их привели люди. Эти козы ступили на путь, ведший к одомашниванию.

Преображение

Переход от дикого состояния к домашнему не подчиняется никаким законам. Мы определяем домашний вид как вид, чья эволюционная траектория контролируется человеком. Сегодня люди решают за своих домашних животных, какую самку с каким самцом скрестить и какие семена посеять, а какие отбраковать. Если принимать эти решения с умом, на основании тысячелетнего опыта селекции и десятилетий экспериментов по геномике, они изменят внешность, поведение и вкусы того или иного вида, и он преобразится в соответствии с нашими предпочтениями. Естественно, наши предки, жившие во времена раннего неолита, не обладали никаким опытом целенаправленных манипуляций с другими видами. Для них превращение вида из дикого в домашний было просто везением – по крайней мере, поначалу.

Взять хотя бы первое животное, которое мы одомашнили, – собаку. Генетические данные говорят нам, что собак одомашнили в Европе или Азии не позднее 15 000 лет назад, а возможно, и гораздо раньше. Однако никакому охотнику ледникового периода не пришло бы в голову привести в хижину волка, пустить его спать к себе в постель и греть об него ноги. Превращение волка в собаку началось случайно, когда серые хищники, устроившие логово неподалеку от человеческих поселений, стали рассматривать человека как источник пищи. Нет, людей они, естественно, не ели, иначе бы наши предки их перебили и вся эта история с «лучшим другом человека» не состоялась бы. Волки попросту все подчищали – кормились тем, что люди выбрасывали, да к тому же ловили и ели другие виды, представители которых тоже кормились отходами. Первоначально отношения людей с волками строились не на взаимной основе, а на выгоде для волков: волкам лучше жилось поблизости от людей, а люди могли не обращать на это внимания.

Однако со временем сложились условия для того, чтобы это взаимодействие стало более интенсивным. Волки старались держаться поближе к человеческим поселениям, а люди, жившие в поселениях, поняли, что присутствие этих зверей им выгодно. Во-первых, волки съедали пищевые отходы, что избавляло от грызунов и мух, а во-вторых, заблаговременно предупреждали людей о появлении более опасных хищников, которых боялись сами. Вдобавок волчата, возможно, были очень умильными – с биологической точки зрения. По мере укрепления отношений волки и люди постепенно переставали опасаться друг друга, и выгода стала взаимной. Люди кормили и разводили тех волков, которые проявляли меньше агрессии и не были склонны убегать. В дальнейшем эти волки эволюционировали в собак и люди начали считать их надежными помощниками и спутниками.

Собаки стали первым, но не единственным видом, пришедшим к одомашниванию через выгоду для себя. Кошек, которые оказались среди первых одомашненных видов, тоже привлек мусор возле человеческих поселений. А точнее – мыши и крысы, полюбившие побочные продукты раннего земледелия (мусор). Кошки, в отличие от собак, во время перехода из дикого в домашнее состояние не претерпели особых физических изменений, зато по сравнению со своими дикими предками стали значительно миролюбивее. Как и собаки, кошки эволюционировали так, чтобы тонко чувствовать социальные сигналы человека. Одни кошки явно знают свое имя и реагируют на него, другие следуют невербальным сигналам, когда, например, им предлагается выбрать из нескольких предметов и они выбирают именно тот, на который указывает хозяин. Если, конечно, считают это нужным.

Собаки и кошки как наши друзья занимают привилегированное положение в человеческом обществе (начнем с того, что мы их, как правило, не едим), однако не всем домашним животным, которые избрали путь выгоды, достались столь же приятные роли. В Китае дикие птицы – обитатели джунглей, – привлеченные объедками, эволюционировали в домашних кур. В наши дни домашние куры составляют 23 из 30 миллиардов сухопутных животных, живущих на фермах по всему миру, и иногда ютятся в настолько тесных клетках, что не могут толком двигаться. Дикие индюки были одомашнены в современной Мексике и на юго-западе США, а поскольку люди предпочитают индюшек с большими грудками, мы вывели породы с настолько массивным «бюстом», что они не могут ни ходить, ни самостоятельно размножаться. А свиней, которые, как полагают, тоже вступили во взаимоотношения с нами в качестве пожирателей мусора в Юго-Восточной и Восточной Азии, сегодня разводят на мясо, держат как домашних любимцев, пускают на запчасти для человека и высмеивают в разных культурах по всей планете, поскольку приписывают им стереотипные черты, причем почти всегда отрицательные.

Большинство видов, которые мы считаем домашним скотом – коровы, овцы, козы, верблюды, буйволы и так далее, – были одомашнены иначе: изначально мы на них охотились. Путь добычи похож на путь выгоды тем, что все начинается случайно, хотя первая стадия пути добычи – это попытки человека управлять дикими животными. Потребность в этом, вероятно, была вызвана локальным уменьшением поголовья дичи – либо из-за перемен климата, либо из-за выбивания, либо из-за того и другого одновременно. А может быть, необходимость управлять животными возникла, когда люди экспериментировали с охотничьими стратегиями, чтобы повысить численность и предсказуемость добычи. Так или иначе, но разработанные стратегии – например, истребление только особей, уже не способных размножаться, или самцов, а не самок – помогали поддерживать и даже увеличивать популяции добычи и обеспечивать надежный источник пищи. В дальнейшем некоторые управляемые виды добычи были кооптированы в человеческое общество. Люди начали контролировать, куда и как они перемещаются, чем питаются и как размножаются.

Когда эти животные отказались от дикой жизни в пользу жизни под нашим контролем, эволюция стала применять к ним другой набор требований. В неволе оказалось, что рога не просто не нужны для защиты или конкуренции за брачных партнеров, но и требуют неоправданных энергетических затрат на то, чтобы их отращивать и таскать на себе. Но главным был темперамент. Агрессивное животное в неволе представляло опасность и для людей, и для других животных, и мириться с этим было нельзя. Но и пугливое животное, которое то и дело норовило сбежать, тоже не должно было вносить свой вклад в следующее поколение. Со временем люди решили отбирать на приплод самых смирных и послушных животных и начали создавать стада, которых пастухи больше не боялись и даже могли рассчитывать на их предсказуемое поведение. Сегодня некоторые ученые полагают, что не связанные на первый взгляд физические особенности, распространенные среди одомашненных животных, – в том числе пегий окрас, мелкие зубы, висячие хвосты и уши, маленький мозг и не зависящие от сезонов периоды эструса – вызваны влияющими на развитие мозга генетическими изменениями, которые обусловлены отрицательным отбором агрессивных черт.

Хотя оба пути – и выгоды, и добычи – начались с непреднамеренных шагов, с определенного момента решения принимаются уже осознанно. За несколько первых поколений жизни в неволе рога могут стать меньше, а отдельные особи послушнее, поскольку животные с такими чертами более приспособлены к неволе. Однако как только скотовод решает, что предпочитает животных того или иного размера или окраса, либо задумывает создать животное, которое хорошо тянет плуг или дает много молока, он переступает черту. Переход от случайности к преднамеренности отличает одомашнивание от других разновидностей мутуализма – и отличает нас от других животных.

Разновидности мутуализма, напоминающие одомашнивание, распространены на самых разных ветвях древа жизни. Самые любопытные примеры мы наблюдаем у муравьев. Тропические муравьи-листорезы ходят по лесу по протоптанным тропам, и каждая особь тащит кусок листа во много раз больше себя самой. Листья предназначены не в пищу самим муравьям, а в качестве удобрения для гигантских плантаций грибов, которые муравьи разводят у себя в колониях. В рамках этого мутуализма муравьи ведут себя совсем как люди-земледельцы. Они подкармливают и расчищают свои грибные сады и поддерживают их здоровье, устраняя грибы-паразиты и прочих вредителей. Они даже распознают (при помощи химических сигналов), что то или иное растение ядовито для грибов, и перестают его доставлять. Грибам выгодно, что им обеспечивают безопасную подземную среду обитания, не доступную другим грибам, не вовлеченным в мутуализм. Мутуализм передается следующему поколению благодаря еще одной поразительной особенности муравьев-листорезов. Иногда в ничем не примечательный день тысячи крылатых муравьев единой массой взлетают в небо. В воздухе они несколько раз спариваются, после чего сбрасывают крылья и падают на землю, словно черные снежинки с лапками и усиками. Этот кошмар (который я однажды видела своими глазами, когда аспиранткой работала в джунглях Панамы) – не какая-то чума двадцать первого века, а просто брачный вылет муравьев-листорезов. При чем тут грибы? Во время всех этих полетов, утех и падений каждая будущая царица следующего поколения умудряется держать и не отпускать кусочек гриба из своей старой колонии. Если она выживет, то вырастит из этого гриба свой собственный грибной сад и передаст мутуализм дальше.

У некоторых муравьев мутуализм больше похож на животноводство, чем на земледелие. Желтые земляные муравьи Lasius flavus выращивают тлей и охраняют этих крошечных насекомых, пока они пасутся на растениях. В награду муравьям достаются питательные испражнения тлей («медвяная роса», как иногда доводится слышать), причем, чтобы заставить тлей испражниться, муравьи поглаживают их усиками («доят», как это принято называть). Редкие африканские муравьи Melissotarsus emeryi, охраняющие колонии щитовок, сжимают и лижут их, вероятно, поедая воск, покрывающий тела этих насекомых. Кроме того, наблюдали, как муравьи Melissotarsus собирают щитовок с растений и уносят с собой, что заставляет думать, что иногда щитовки становятся обедом.

Встречаются в мире животных и мутуализмы, напоминающие отношения хозяина с питомцем. Гигантские ядовитые тарантулы Xenesthis immanis пускают крошечную жужжащую лягушку Chiasmocleis ventrimaculata жить к себе в гнездо. Если бы тарантул хотел съесть лягушку, он без труда мог бы это сделать, однако он ее не трогает. Лягушка просто находится в гнезде вместе с тарантулом. Когда паук заканчивает трапезу, лягушка подъедает ее остатки. Она получает безопасное жилище, а тарантул – чистое гнездо, где нет объедков, на запах которых могли бы сбежаться вредители, пожирающие яйца тарантула.

На первый взгляд эти мутуализмы очень похожи на одомашнивание: земледелие, скотоводство, даже содержание питомцев. Но тут есть одно важнейшее отличие. Одомашнивание должно быть преднамеренным. Муравьи, пауки и лягушки вступили в эти отношения случайно. Тысячи поколений их предков адаптировались к сосуществованию, и в конце концов мутуализм стал им необходим для выживания. В ходе эволюции таких отношений ни один из видов не заметил, что включился в мутуализм. Ни один из видов не остановился и не задумался над иными сценариями будущего, в которых мутуализм можно улучшить, если поощрять какую-то особенно полезную черту. Ни один из видов не пытался целенаправленно изменить другой.

А люди и экспериментируют, и проектируют. Причем быстро. На протяжении одной жизни человек, решивший держать диких туров в загоне, может попробовать несколько разных методов. Обнаружив, что выбранная им стратегия не приводит к успеху, такой экспериментатор способен признать свою ошибку и мгновенно переключиться на другую стратегию, которую затем попробует отточить на основании своих знаний о поведении и естественной истории туров. А когда он нащупает действенную стратегию, ему не придется ждать, пока эволюция передаст эту инновацию его детям, а потом внукам. Он просто расскажет своим потомкам, чему научился. А также, возможно, поделится опытом с родителями, друзьями и соседями – и те начнут экспериментировать с того места, где он остановился.

Когда наши прародители более 10 000 лет назад начали манипулировать со средой своего обитания и с другими видами, тоже жившими в этой среде, они не собирались ничего и никого одомашнивать. Однако цель у них все-таки была. Они экспериментировали с охотничьими стратегиями, которые сохранили бы численность стада, и со стратегиями размножения, которые повышали бы урожайность растений, поскольку мечтали о будущем, где ресурсы станут более «предсказуемыми» и на их добывание будет уходить меньше сил. Именно стремление воплотить эти мечты в жизнь и двигало нашими предками, когда они, манипулируя видами, меняли их все более и более целенаправленно. Люди строили ограды, которые преграждали путь дичи, и создавали ирригационные системы, орошавшие посевы. А поскольку они умели быстро соображать и по ходу дела менять стратегию и намерения, а также рассказывать родным и близким о своих открытиях, то им удалось занять доминирующую позицию при дележе власти в отношениях со всеми этими видами.

Третий путь одомашнивания

Одомашнивание никак не повлияло на законы эволюции. Как и у диких видов, приспособленность домашнего вида измеряется количеством жизнеспособного потомства. Как и у диких видов, успешное выращивание потомства в неволе требует доступа к ресурсам и к половым партнерам. Как и у диких видов, эволюционные требования среды, в которой живут одомашненные особи, определяют, какие именно черты обеспечат этот доступ в максимальной степени. Однако для одомашненных видов эволюционные требования – это мы.

Стоило нашим предкам понять, что растениями и животными можно манипулировать, как им захотелось большего: больше разных растений, чтобы есть и изготавливать одежду, орудия и строительные материалы, и больше разных животных для еды, работы и перемещения грузов. Вооруженные новыми знаниями о культивации растений и разведении скота, люди открыли более действенные способы изменять одомашненные виды в соответствии со своими предпочтениями и совершенствовать виды, которыми человек уже умел управлять. Одомашнивание стало расцениваться как удачная возможность.

Виды, одомашненные путем выгоды и добычи, обычно обладали чертами, которые делали их пригодными для человеческого контроля. Такие животные жили большими группами с выраженной иерархией доминирования, где у каждого была своя роль (и человек мог встроиться в эту иерархию). Они практиковали сексуальный промискуитет и были неприхотливы в пище, следовательно, человек мог принимать соответствующие решения за них. А еще в присутствии человека их было трудно напугать. Однако у некоторых видов подобная предрасположенность отсутствовала. Чтобы одомашнить эти виды, требовался третий путь – направленный.

Среди первых животных, прирученных направленным путем, была лошадь. Самые ранние свидетельства контроля над лошадьми обнаружены у ботайской культуры в Центральной Азии – на севере Казахстана. Там археологи нашли лошадиные кости возрастом 5500 лет с повреждениями зубов от удил (это значит, что лошадь укрощали и взнуздывали), а также следы молочного белка на керамической посуде, свидетельствующие о том, что люди пили или обрабатывали кобылье молоко. Поскольку поселяне вряд ли доили диких кобылиц, это достаточно надежное доказательство того, что в ботайской культуре лошади были одомашнены.

Людовик Орландо, исследователь древней ДНК, живущий и работающий в Лионе и специализирующийся на одомашнивании лошадей, более десяти лет возглавлял международную рабочую группу (в которую вхожу и я), задача которой – выяснить, где, когда и как одомашнивали лошадей. Когда наша группа выделила древнюю ДНК ботайских лошадей и сравнила с ДНК современных лошадей, мы ожидали увидеть, что ботайские лошади – прямые предки современных домашних. Однако, к нашему удивлению, оказалось, что это не так. Ботайские лошади генетически были предками современной лошади Пржевальского, которую принято считать последней сохранившейся дикой лошадью. В остальном ДНК ботайской лошади исчезла из лошадиного генофонда. Археологические данные ясно показывают, что представители ботайской культуры одомашнили лошадей, но линия, которую они одомашнили, не сохранилась.

В 2019 году в надежде понять, из какого источника произошли все современные домашние лошади, наша команда сравнила ДНК примерно 300 древних лошадей, найденных по всему Северному полушарию, с ДНК ныне живущих домашних лошадей. По нашим данным, люди, помимо ботайских, одомашнили еще по меньшей мере две другие группы лошадей, обе – около 4000 лет назад. Это произошло в Северо-Восточной Европе и в Северной Азии. Но, как и в случае ботайских лошадей, ни одна из этих линий не сохранилась. Признаться, мы до сих пор не понимаем, где и когда люди одомашнили линию лошадей, известную нам сегодня.

Почему же люди из разных культур так часто одомашнивали лошадей? Принято считать, что культуры, первыми приручившие лошадей, сделали это, чтобы удобнее было охотиться на других лошадей. А когда лошади оказались под контролем человека, выяснилось, что они годятся не только на мясо и шкуры. Лошадей, как и коров и коз, можно доить, причем лошади довольствуются кормом куда более низкого качества, чем крупный рогатый скот. Но главное – на лошадях можно ездить.

Верховая езда дает множество преимуществ. Во-первых, загонять диких и домашних животных верхом гораздо проще и быстрее, чем пешком. Во-вторых, всадник становится выше, отчего ему проще доминировать над другими людьми. К тому же лошади выносливы, ступают уверенно и могут покрывать большие расстояния по пересеченной местности.

Верховая езда преобразила азиатские степные культуры (которые первыми ввели ее в обиход), а затем и другие человеческие общества по всему миру. Например, кочевники ямной культуры прибыли в Европу верхом примерно 5000 лет назад и привезли с собой полные телеги (недавно изобретенные) оружия и орудий, характерных для их культуры: это были колеса, медные молотки и… язык, который, как полагают некоторые лингвисты, стал предком всех современных индоевропейских языков. Попав в Европу, представители ямной культуры встретили оседлых земледельцев, перебравшихся на север из Плодородного полумесяца за 4000 лет до этого. Так лошади свели вместе культуры, которые сообща ускорили переход от европейского неолита в бронзовый век.

Люди и сегодня берут дикие виды и пытаются превратить их во что-то не столь дикое. Некоторым из нас вполне достаточно держать дома кошек или собак, но кое-кто предпочитает более оригинальных питомцев. В средние века состоятельным людям наскучило прибегать к помощи заурядных кошек, чтобы обороняться от грызунов, и они начали заводить виверр – это маленькие африканские хищники, похожие на смесь лемура, гепарда, хорька и котенка. Виверры не очень ласковые, зато уж точно экзотичные, и сейчас они снова набирают популярность в Азии и в США. Все более модными в качестве питомцев становятся и капибары – крупные грызуны, чья родина – Центральная и Южная Америка. Разведение в неволе позволило создать породы капибар, более пригодные для жизни с людьми, но держать капибар можно только парами; к тому же у них должен быть доступ к плавательным бассейнам и возможность принимать грязевые ванны и много бывать на солнце, что не так-то просто обеспечить в большинстве городских и даже пригородных домов.

Направленное одомашнивание применяется еще и для создания новых типов пищи. Самая быстрорастущая индустрия одомашнивания в наши дни – это, пожалуй, аквакультура: с начала XX века удалось одомашнить почти 500 морских и пресноводных видов. Индустрия экзотического мяса стремится одомашнить (или по крайней мере содержать в неволе) диких животных, от аллигаторов и страусов до северных оленей, – с переменным успехом. Один из примеров – американские бизоны, которых в последнее время можно часто встретить на ранчо в США и других странах. Разводимые на ранчо бизоны – история успешного одомашнивания, они, в частности, не такие агрессивные и меньше склонны паниковать в присутствии человека, чем их дикие сородичи. Такая предрасположенность к одомашниванию вызвана межпородным скрещиванием с коровами. Индустрия разрешает и даже поощряет межпородное скрещивание, и бизон, выращенный на ранчо, может иметь 37,5 % коровьей наследственности и при этом идти на продажу как «чистокровный». Чтобы помочь владельцам ранчо найти равновесие между межпородным скрещиванием ради послушания и сохранением достаточной доли бизоньей генетики, разработаны геномные тесты, позволяющие вычислять точную долю ДНК коровы у бизона или бизонихи, отбираемых на приплод.

Важную роль направленное одомашнивание играет и в мире съедобных растений. Сегодня сотни съедобных растений превращают в ценные в питательном отношении и пригодные для культивации (то есть дающие надежный урожай). Скажем, апиос американский – это бобовое растение, то есть оно не просто съедобно, а еще и регулирует содержание азота в почве. Его комковатые корневища кормили коренных жителей всей Северной Америки, но одомашнено оно не было. А ведь это – превосходный кандидат на одомашнивание. Корневища апиоса питательны, их легко собирать, они прекрасно растут в низкокачественных почвах, да еще и улучшают их. Апиос американский как культурное растение можно было бы сажать там, где экологическая среда ухудшилась, или в тех частях света, где, по прогнозам, перепады климата станут резче.

Те растения, которые уже окультурены, но потенциально могут давать больше питательных веществ, подвергаются еще и направленной селекции. Например, выводятся новые сорта подсолнечника с более крупными и маслянистыми семечками и новые сорта кукурузы, способные расти в засушливых регионах или невосприимчивые к болезням. Такие попытки манипулировать как дикими, так культурными растениями с целью сделать их более надежными и производительными источниками питательных веществ, вероятно, главная наша надежда прокормить население планеты, которое непрерывно растет, а климат при этом меняется.

Коровы – это сила

Туры, они же Bos taurus primigenius, возникли в ходе эволюции в современной Индии более 2,5 миллиона лет назад, когда планета остыла и начались плейстоценовые ледниковые периоды, а на месте обширных лесов появились травянистые равнины. Эта смена доминирующей растительности создала новые ниши для травоядных, особенно для животных, способных прожить на грубых, но питательных травах. Туры были животные крупные, но с коротким циклом репродукции, что сделало их одним из самых приспособленных видов для жизни на травянистых просторах, которых становилось все больше. К тому времени, как жители Плодородного полумесяца начали сеять пшеницу, туры распространились почти по всей Европе, Азии и Северной Африке, где люди охотились на них ради мяса.

Согласно археологическим находкам, обнаруженным на стоянке Джааде в долине Среднего Евфрата в Плодородном полумесяце (сегодня это север Сирии), примерно 10 500 лет назад кости туров, добытых на охоте, резко становятся мельче. Работавшие на раскопе археологи предложили несколько объяснений таким переменам. Подобное снижение размера мог дать переход на стратегию охоты, при которой люди добывали в основном самок, поскольку самки туров в целом мельче самцов. Однако кости принадлежали и самцам, и самкам поровну, что исключало такой вариант. Измельчание добычи могло быть вызвано и тем, что люди почему-то стали охотиться только на молодняк, – но среди пойманных туров были животные всех возрастов. Уменьшение размеров взрослых особей могло объясняться ухудшением условий обитания – однако самцы измельчали значительнее самок (то есть пришлось бы отыскать некую причину, которая влияла избирательно лишь на один пол). Вдобавок других животных, судя по найденным костям, это не затронуло, как можно было бы ожидать, если бы существовала общая для всех внешняя причина. В итоге археологи заключили, что измельчание добытых туров стало результатом одомашнивания. Обитатели Джааде, из охотников ставшие скотоводами, вероятно, размножали только наименее агрессивных и самых послушных самцов. Поскольку агрессивность и размеры у крупного рогатого скота обычно связаны, такая селекция уменьшила разницу в размерах между полами и размеры вида в целом. Джааде, заключили исследователи, дает нам самые ранние доказательства, что наши предки разводили туров.

Подобные же перемены, произошедшие несколько столетий спустя, были замечены и на другой стоянке – в Чайоню, примерно в 250 километрах от Джааде, в долине верховьев Тигра, на северо-востоке сегодняшней Турции. В Чайоню археологи заметили перемены одновременно в размерах костей и в стабильных изотопах углерода и азота, а это указывает, что изменились не только размеры самцов, но и рацион туров. Они начали поедать растения, типичные не для их родных лесов, а для открытых пространств, вроде возделанных полей. При этом археологи не обнаружили подобных изменений изотопов в костях благородного оленя, на которого тоже охотились и который жил в тех же ареалах и предпочитал ту же пищу, что дикие туры. Следовательно, изменения рациона были вызваны не тенденциями местного климата, а касались конкретно туров. Как заключили археологи, туры из Чайоню перешли на образ жизни, зависящий от людей или по крайней мере приспособленный к их присутствию. Эти туры были первым крупным рогатым скотом, а точнее – быками, Bos taurus.

Дальнейшие археологические находки, несомненно, прояснят подробности одомашнивания предков наших коров, однако Джааде и Чайоню, вероятно, были эпицентрами этого процесса. Обе стоянки расположены в относительно плоской местности по сравнению с окружающими гористыми регионами, а на равнине разводить туров было довольно удобно. Кроме того, это единственные стоянки в той области, где люди перешли на оседлый образ жизни более 11 000 лет назад, что, возможно, являлось необходимым условием для разведения туров. А еще эти стоянки расположены недалеко друг от друга, и это, вероятно, позволяло их жителям обмениваться идеями, а может быть, и животными.

Едва появившись среди археозоологических ископаемых, крупный рогатый скот начал распространяться. Его одомашнили позднее, чем коз и овец, а кроме того (по генетическим данным), одомашнено было гораздо меньше особей, что, вероятно, говорит о том, насколько сложнее оказалось их приручить. Туры были крупнее и агрессивнее коз и овец, их труднее было укрощать и держать в загонах. Однако, как только их удалось приручить, они преобразили человеческие сообщества. Крупный рогатый скот не просто кормил и одевал людей – его можно было приставить к работе. Именно быки стали нашими первыми «рабочими лошадками», которые тянули, волочили и переносили тяжелые предметы, и благодаря им земледельческие хозяйства значительно повысили свою производительность. Теперь удавалось осваивать недоступные или труднообрабатываемые участки земли. Из почвы стали получать больше питательных веществ – и перерабатывать их в новых людей. Поскольку самую трудную работу по превращению земли в поля делал скот, люди стали покидать свои деревни и распространяться, а с ними распространялись и культура, и орудия, и одомашненные животные и растения, определившие эпоху неолита.

9000 лет назад предки коров распространились по Европе – вдоль Средиземноморского побережья и по Дунаю. 8000 лет назад они попали в Африку, распространились по северу Африканского побережья, пересекли Гибралтарский пролив и еще раз попали в Европу через Иберийский полуостров. 4000 лет назад крупный рогатый скот добрался до Центрального и Северного Китая. Другие предки коров, зебу, которых одомашнили в долине Инда на территории современного Пакистана около 9000 лет назад, не позднее 4000 лет назад попали в Восточную Африку, а 3000 лет назад – в Юго-Восточную Азию. По мере распространения обеих линий они встречались с дикими турами, с уже сложившимися популяциями крупного рогатого скота и с другими родственными видами. Иногда скрещивание происходило случайно, но нередко бывало и преднамеренным: скотоводы неолита пополняли свои стада другими животными. Обмен генами привел к появлению локально адаптированных пород. Скажем, тибетские быки живут на большой высоте благодаря мутациям, унаследованным не от другого домашнего скота, а от местных яков.

Скот приспособился не только к новой среде, но и к жизни с людьми. В 2015 году группа исследователей древней ДНК из Ирландии под руководством Дэвида Макхью и Дэна Брэдли полностью секвенировала геном туров, живших на территории современной Британии до появления там домашнего скота. Затем геном туров сравнили с геномами ныне живущего рогатого скота, чтобы выявить генетические изменения, возникшие у этих животных в ходе эволюции уже после одомашнивания. Были обнаружены мутации в генах, отвечающих за развитие мозга, иммунитет и метаболизм жирных кислот, которые, возможно, дали животным преимущество при адаптации к жизни в социальных группах и к изменению рациона. Ученые нашли мутации и в генах, участвующих в процессе роста и набора мышечной массы, что, вероятно, говорит о процессах адаптации, связанных с производством мяса. Кроме того, оказалось, что у всего европейского крупного рогатого скота есть общая мутация в гене под названием диацилглицерол О-ацилтрансферазы 1 (DGAT1), который связывают с выработкой особенно жирного молока. Эта мутация – доказательство того, что люди очень рано начали отбирать скот с прицелом на важнейшую часть современной глобальной пищевой системы – на производство молочных продуктов.

Жидкий белок

Первые археологические свидетельства того, что люди доили скот, датируются временем около 8500 лет назад, то есть спустя 2000 лет после одомашнивания крупного рогатого скота. В Анатолии (сегодняшняя Восточная Турция) – прямо скажем, довольно-таки далеко от изначального центра одомашнивания крупного рогатого скота – археологи обнаружили на стенках керамических горшков отложения молочного жира, доказывающие, что люди обрабатывали молоко нагревом. Анализ остатков молочного жира и белка на керамических находках показывает, что производство молока распространилось по Европе, по-видимому, одновременно с распространением домашнего скота.

То, что люди начали доить скот вскоре после одомашнивания, само по себе неудивительно. Молоко – первый источник сахара, жира, витаминов и белка для новорожденных млекопитающих, поэтому эволюция и сделала его таким питательным. Не нужно напрягать воображение, чтобы представить себе, каким образом скотовод делал логический вывод, что молоко коровы может быть для него и его семьи таким же полезным, как и для теленка. Единственная сложность – научиться его переваривать, точнее, делать это без мутации, сохраняющей продукцию лактазы.

Поскольку продукция лактазы позволяет людям получать калории из лактозы, разумно предположить, что распространение мутации, сохраняющей продукцию лактазы, и распространение производства молока тесно связаны. Если эта мутация появилась примерно тогда же, когда наши предки начали доить скот, либо уже присутствовала в популяции, перенявшей технологию доения, она давала своим носителям преимущество перед теми, кто не переваривал лактозу. Носители мутации получали доступ к дополнительным ресурсам из молока и благодаря этому лучше размножались (то есть делали из животного белка новых людей), поэтому частотность мутации повышалась.

Однако любопытно, что исследования древней ДНК не обнаружили мутацию сохранения продукции лактазы в геномах первых молочных фермеров, и сегодня самая низкая частотность этой мутации в Европе наблюдается именно в той части мира, где начали доить скот. Видимо, первые скотоводы, получавшие молоко, не пили его в чистом виде, а перерабатывали – варили или сквашивали, готовили сыр или кислый йогурт, чтобы убрать вредные неусвояемые сахара.

Если люди могут потреблять молочные продукты, не обладая геном сохранения продукции лактазы (то есть переносимости лактозы), должны быть другие объяснения, почему мутация сегодня так распространена. Переносимость лактозы встречается очень часто, и этого нельзя не заметить. Почти треть из нас способна переваривать лактозу, и для этого возникло не меньше пяти разных мутаций, причем все – на одном и том же участке в интроне 13 гена MCM6. В каждом случае эти мутации широко распространились в популяциях, в которых возникли, что указывает, что они дают колоссальное эволюционное преимущество. Неужели способность пить молоко (а не только есть сыр и йогурт) – достаточно веское объяснение такой важности этих мутаций?

Самая прямолинейная гипотеза гласит, что да, сохранение продукции лактазы приводит к усвоению лактозы – сахара, который обеспечивает около 30 % калорий в молоке. Эти калории могут усвоить только те, у кого сохранилась продукция лактазы, а между тем они могут играть важнейшую роль во время голода, засухи и эпидемий. Кроме того, молоко может служить важным источником чистой воды, которой в тяжелые периоды тоже часто не хватает.

Другая гипотеза состоит в том, что при питье молока мы, помимо лактозы, получаем еще кальций и витамин D, способствующий усвоению кальция. Это может быть полезно конкретным популяциям, которым недостает солнечного света, поскольку ультрафиолетовое излучение Солнца необходимо для выработки витамина D в организме. Однако это объясняет лишь высокую частотность переносимости лактозы в местах вроде Северной Европы, но ничего не говорит о том, откуда эти мутации взялись у популяций, живущих в относительно солнечных местах, скажем, в некоторых областях Африки и на Ближнем Востоке, где переносимость лактозы тоже встречается очень часто. Ни эта гипотеза, ни предыдущая, прямолинейная, не в силах объяснить, почему сохранение продукции лактазы настолько большая редкость в тех областях Средней Азии и Монголии, где скотоводство, пастушество и молочное хозяйство практикуются тысячелетиями. Итак, пока что неясно, почему переносимость лактозы так часто встречается в настолько разных регионах планеты и так редко в некоторых из тех регионов, где молочное хозяйство играет важную роль в экономике и культуре. Вердикт еще не вынесен. Присяжные совещаются.

Исследования древней ДНК пролили некоторый свет на то, когда и где мутации, способствующие переносимости лактозы, возникли и распространились в Европе. На донеолитических стоянках, экономика которых зиждилась на охоте и собирательстве, не найдено никаких останков с мутацией переносимости лактозы. Этой мутации не было ни у кого из древних европейцев в ранних земледельческих популяциях Южной и Центральной Европы (то есть среди людей, произошедших, как считают, от земледельцев, распространившихся по Европе из Анатолии). Самое раннее свидетельство мутации переносимости лактозы в Европе обнаружилось у человека, жившего в Центральной Европе 4350 лет назад. Примерно тогда же эта мутация была опять же у одного человека, жившего на территории современной Швеции; еще ее нашли на двух стоянках на севере Испании. Данных очень мало, однако их датировка совпадает с другим крупным культурным переворотом в Европе, а именно – с прибытием пастухов ямной культуры из Азии. Возможно, представители ямной культуры принесли с собой не только лошадей, колесо и новый язык, но и особый талант переваривать молоко.

Загадка переносимости лактозы у людей заставляет обратить внимание на сложные взаимосвязи между генами, средой и культурой. Когда частотность мутации переносимости лактозы повысилась в первый раз – у кого бы ни возникла данная мутация, – это, возможно, произошло случайно. Например, когда представители ямной культуры пришли в Европу, их «сопровождала» инфекционная болезнь, а конкретнее – чума, выкосившая коренное население Европы. В малых популяциях мутации быстро достигают высокой частотности независимо от того, много ли преимуществ они дают. Если мутация переносимости лактозы к тому моменту, когда появилась чума и размеры популяций резко сократились, уже возникла, следы ее первичного распространения, вероятно, просто стерлись. А когда популяции восстановились, молочное хозяйство было уже распространено повсеместно, и носители мутации сразу получили от нее непосредственную пользу. Одомашнив скот и развив технологии переработки молока, наши предки создали условия, изменившие ход их собственной эволюции.

Мы и сегодня живем и эволюционируем в этой рукотворной нише. В 2018 году наше глобальное сообщество произвело 830 миллионов тонн молока, 82 % из которых дал крупный рогатый скот. Остальное мы получили от длинного списка других видов, одомашненных людьми за последние 10 000 лет. Коз и овец, дающих совместно около 3 % мирового производства молока, стали разводить в Европе ради их молока примерно тогда же, когда начали доить крупный рогатый скот. Буйволы были одомашнены в долине Инда 4500 лет назад и сегодня обеспечивают около 14 % мирового производства. Верблюды, одомашненные в Средней Азии 5000 лет назад, дают около 0,3 % мирового производства молока. Кроме того, люди пьют молоко лошадей, которых 5500 лет назад начали доить представители ботайской культуры, молоко яков, которых одомашнили в Тибете 4500 лет назад, молоко ослов, одомашненных в Аравии или Восточной Африке 6000 лет назад, и молоко северных оленей, все еще находящихся в процессе одомашнивания. И это лишь самые распространенные виды молока. Сегодня можно купить и попробовать молоко и молочные продукты, полученные от более экзотических животных, – от лосей, альпак, лам. Ходят даже слухи, что Эдвард Ли из телешоу Top Chef работает над приготовлением рикотты из свиного молока (на случай, если кто-то захочет такое попробовать).

Интенсификация

Отношения людей с крупным рогатым скотом менялись, а с ними менялось и эволюционное давление, которое оказывали на животных наши предки. Поначалу люди просто хотели получить скот, которым было легче управлять и который было легче сохранять в живых. Эти предпочтения привели к уменьшению размеров скота (и, предположительно, к снижению его агрессивности); так продолжалось вплоть до средних веков, когда тенденция стала обратной. Некоторые историки предполагали, что это отражает изменение приоритетов во времена процветания. Как только скотоводы избавились от бремени забот о следующем приеме пищи, они начали экспериментировать с улучшением не только живучести, но и других черт. К XVII веку скотоводы оптимизировали крупный рогатый скот в соответствии с особенностями местной природы и вкусов – выводили породы, устойчивые к холоду, уверенно передвигающиеся по гористой местности и, наконец, просто красивые, отобранные за окрас шкуры и форму рогов.

Но не думайте, что с тех пор жизнь полнилась лишь солнечным светом и цветущим клевером. Распространившись по Европе, коровы съели все ресурсы континента. Леса и степи превратились в пастбища, а виды, обитавшие в этих диких ареалах, вымерли. Среди видов, вытесненных коровами, были и туры, их дикие предки; последние туры умерли в 1627 году в королевских охотничьих угодьях нынешней Польши. Популяции крупного рогатого скота росли, а качество корма и пастбищ соответственно снижалось. Стада стали более скученными и менее здоровыми. Начались эпидемии чумы крупного рогатого скота, вызывавшие в человеческом сообществе голод и хаос.

Скотоводы, отчаянно искавшие выход из положения, снова задействовали свои инженерные навыки. Они обнаружили, что некоторые коровы относительно устойчивы к болезни, и решили присовокупить эту устойчивость к тем чертам, которые в их краях считались полезными и привлекательными. Ставки были высоки, поэтому заводчики завели официальные родословные и принялись систематически оценивать результаты скрещивания стад. Такой методический подход к разведению крупного рогатого скота в итоге привел к появлению огромного числа известных нам пород – самых разных размеров, сложения и масти.

Экспериментами по разведению коров занимались не только европейские заводчики. В 1493 году, во время второй экспедиции Христофора Колумба в Новый Свет, коров завезли в Америку, а в течение следующих столетий они из Испании, Португалии и Северной Африки попали на Карибы и в Центральную и Южную Америку. Глобальное расселение коров продолжалось весь XVII век – тогда англосаксы привезли некоторые породы европейских коров в Северную Америку и Австралию. В XVIII столетии из Индии в Бразилию попали зебу. Новые ареалы обитания предъявляли к коровам новые требования отбора и навязывали новые роли. Заводчики Нового Света совершенствовали свои стада, прибавляя к чертам европейских коров черты местных животных вроде американского бизона; в результате были созданы выносливые и плодовитые мясные и молочные породы, лучше своей европейской родни адаптированные к региональному климату.

К началу XX века фермеры Европы и Нового Света едва успевали удовлетворять покупательский спрос, который только увеличился с изобретением вагонов-рефрижераторов, позволявших перевозить мясо на большие расстояния. Одновременно со спросом росло и стремление получить от каждого животного максимальную прибыль. Заводчики улучшали породы на основании родословных из студбуков (племенных книг) и иногда привозили племенных быков и коров из-за океана, чтобы пополнить генофонд своего стада. Однако прогресс тормозился из-за того, что от каждого быка или коровы можно было получить лишь ограниченное количество потомства. Но к середине века на горизонте замаячили две новые технологии – искусственное осеменение и пересадка эмбрионов, – которые могли решить эту проблему и навсегда изменить картину животноводства.

При искусственном осеменении у самца забирают сперму и вводят ее в половые пути самки в период эструса, что позволяет заводчику точно контролировать, от каких двух особей он получает потомство. Но главное – собранную сперму можно замораживать, перевозить на далекие расстояния и хранить десятилетиями, на протяжении которых она не теряет своей жизнеспособности. Это усиливает генетическое влияние конкретного быка, распространяя его далеко за пределы репродуктивного возраста.

Подобным же образом пересадка эмбрионов усиливает генетическое влияние особи, в данном случае коровы. У нормальной телки от рождения около 100 000 яйцеклеток, из которых будут оплодотворены лишь единицы. Цель пересадки эмбрионов – задействовать не только эти плюс-минус десять яйцеклеток, которые можно оплодотворить за репродуктивные годы коровы, а гораздо больше. Для пересадки эмбрионов корове дают гормоны, чтобы за один раз у нее вызревало больше одной яйцеклетки. Затем ее либо спаривают (или искусственно осеменяют), чтобы получить больше одного эмбриона, либо, забрав у нее яйцеклетки, искусственно оплодотворяют их in vitro и подсаживают суррогатным матерям. Если корову спаривают, эмбрионы извлекают из матки, проверяют и, если они здоровы, подсаживают суррогатным матерям для вынашивания.

Искусственное осеменение и пересадка эмбрионов подхлестнули процесс улучшения пород. В шестидесятые годы бельгийские заводчики при помощи искусственного осеменения усовершенствовали породу под названием бельгийская голубая, которая уже обладала мощной мускулатурой. В дальнейшем геномные анализы показали, что выдающаяся мускулатура бельгийской голубой вызвана мутацией, блокирующей выработку миостанина, – белка, который прекращает развитие мышц, когда животное достигает размеров взрослой особи. Животные с такой мутацией продолжают расти, даже достигнув этой вехи развития, в результате чего при забое дают колоссальное количество нежирной говядины. Хотя в шестидесятые этот генетический механизм еще не был известен, заводчики подозревали, что если особенно мускулистый бык оплодотворит особенно мускулистую корову, она родит еще более мускулистых телят. Искусственное осеменение позволило лучше контролировать подобные эксперименты, поскольку можно было точно знать, какой именно бык вносит свой генетический вклад в породу, и это ускорило темпы селекции.

Искусственное осеменение и пересадка эмбрионов обладают огромнейшим потенциалом для развития сельского хозяйства. Пересадка эмбрионов позволяет одной корове производить в год не одного-единственного теленка, а хоть бы даже и десять. Такое повышение репродуктивных результатов может спасать жизни в тех частях света, где вспышки болезней и частые засухи приводят к периодам дефицита продовольствия. Кроме того, эти две технологии позволяют быстро и надежно передавать нужные черты другим популяциям и породам. В 1983 году заводчики из Западноафриканского центра животноводческих инноваций пересадили эмбрионы западноафриканских коров ндама суррогатным матерям кенийской породы боран. Коровы ндама обладают врожденной сопротивляемостью трипаносомной болезни, она же африканская сонная болезнь, и целью заводчиков было передать эту черту стадам породы боран. Когда телята ндама достигли половой зрелости, они стали скрещиваться с породой боран и передавать свои гены сопротивляемости следующему поколению.

Конечно, распространение полезной черты в популяции – стратегия, которая может привести к безоговорочной победе, но если делать это через искусственное осеменение и пересадку эмбрионов, то возможны побочные эффекты. Возьмем предельный случай: если какая-нибудь необычайно породистая особь становится единственным производителем для следующего поколения, то это, в сущности, обрекает популяцию на интенсивное близкородственное скрещивание, так как все потомки единственного производителя будут или сводными, или единоутробными братьями и сестрами. Селекция привела к значительной утрате генетического разнообразия у большинства одомашненных видов. Скажем, у лошадей интенсификация селекции за последние 200 лет создала быстроногих и грациозных современных скакунов, но произошло это за счет почти пятнадцатипроцентного сокращения генетического разнообразия вида в целом. Поскольку в размножении участвует меньше особей, повышается частотность прежде редких генетических дефектов. Например, у коров породы бельгийская голубая необычайно узкие родовые пути, из-за чего 90 % их телят (зачастую с очень большим весом при рождении) появляются на свет при помощи кесарева сечения. Кроме того, у бельгийских голубых нередко бывают проблемы с дыханием и слишком большие языки, а тонкая жировая прослойка не позволяет им существовать в холодном климате. Эти животные не выживут вне условий, контролируемых человеком, и при этом прекрасно адаптированы к среде, в которой родились.

Неадаптивные черты, становящиеся побочным эффектом селекции, среди одомашненных видов очень распространены. Мало того: некоторые даже стали фирменным знаком той или иной породы. Например, у трети чистокровных бульдогов тяжелые проблемы с дыханием, а у немецких овчарок необычайно часто бывает дисплазия тазобедренного сустава. С этими генетическими дефектами можно бороться, придав породе генетического разнообразия при помощи неродственного скрещивания, которое иногда называют «генетическим спасением». Но в результате генетического спасения можно утратить другие специфические черты породы, поэтому сообщество заводчиков собак такие методы не приветствует. Дело дошло до того, что совсем недавно, в середине XX века, заводчики заклеймили генетическую спасательную операцию как «неестественную», хотя, отметим, до этого они столетиями считали «естественным» близкородственное скрещивание, которое и привело к созданию современных пород собак. К счастью, скандал с участием далматинцев заставил многих представителей сообщества заводчиков приблизиться к пониманию того, зачем нужны генетические спасательные операции.

К семидесятым годам XX века у всех чистокровных далматинцев было наследственное заболевание гиперурикозурия, при котором в почках и мочевом пузыре образуются камни, что нередко приводит к почечной недостаточности. В 1973 году Роберт Шейбл, врач-генетик и заводчик далматинцев, решил попытаться вылечить своих собак от гиперурикозурии при помощи генетической спасательной операции. Он скрестил далматинца с пойнтером, а затем, чтобы восстановить подобающие далматинцам черты породы, на протяжении пяти поколений скрещивал получившихся метисов далматинца и пойнтера с чистокровными далматинцами. Через семь лет Шейбл получил линию собак, которые при 97 % далматинской наследственности (31 из 32 предков в пяти поколениях были далматинцы) не страдали от гиперурикозурии. Доктор Шейбл обратился в Американский собаководческий клуб с просьбой зарегистрировать его собак как далматинцев. Просьбу обдумывали несколько месяцев, но в конце концов ответили согласием. Тогдашний президент Американского собаководческого клуба Уильям Стайфл заявил: «Если существует логичный научный метод избавиться от наследственных болезней, связанных с определенными чертами породы, и при этом сохранить целостность стандарта породы, обязанность Американского собаководческого клуба возглавить подобные начинания».

Однако не все в сообществе заводчиков далматинцев разделяли мнение Стайфла. Некоторые члены клуба указывали, что на самом деле проблема не решена, ибо собаки могут быть бессимптомными носителями гиперурикозурии и, соответственно, передавать склонность к этой болезни потомству. В ответ на это Американский собаководческий клуб обязал заводчиков откладывать регистрацию собак до тех пор, пока не будет доказано, что те не переносят дефектный ген; доказательством должен был служить произведенный ими на свет помет без единого случая болезни. Более простое решение было найдено в 2008 году, когда Даника Баннаш из Калифорнийского университета в Дейвисе выявила болезнетворную мутацию в гене SLC2A9. Благодаря этому открытию стало возможным узнавать статус щенка сразу при рождении – с помощью простого генетического анализа. В 2011 году Американский собаководческий клуб начал регистрировать далматинцев, прошедших данный анализ, и это проложило дорогу генетическим методам борьбы с другими заболеваниями, вызванными селекцией.

Генетические анализы вроде анализа на гиперурикозурию постепенно меняют подход к селекции. Глобальные проекты по секвенированию ДНК создали справочные базы данных для собак, коров, яблок, кукурузы, помидоров и десятков других одомашненных линий. На основании этих данных ученые и заводчики выясняют, какие гены соответствуют каким чертам, а подобные сведения помогают приспосабливать породы к жизни в тех или иных условиях, передавать те или иные черты между популяциями и породами и избегать распространения неадаптивных генов. Уже получены важные результаты: в выпущенном в 2019 году докладе Томаса Льюиса и Кэтрин Меллерш, связанных с Кеннел-клубом (Собаководческим клубом Великобритании), показано, что у собак, зарегистрированных в клубе, после введения генетических тестов удалось практически искоренить несколько генетических заболеваний, в числе которых коллапс, вызванный физической нагрузкой, у лабрадоров-ретриверов, ранняя катаракта у стаффордширских бультерьеров и прогрессирующая слепота у кокер-спаниелей.

Сегодняшние домашние животные – это памятники человеческой изобретательности и инженерной хватке, и они есть повсюду. По данным Всемирной переписи поголовья скота (да-да, она проводится, и ее данные публикует сайт Beef2Live.com, чей девиз «Ешь говядину, живи лучше!»), на нашей планете насчитывается почти миллиард голов крупного рогатого скота. Это значит, что на каждых семь человек[12]приходится примерно по одному быку или по одной корове. А уж пород крупного рогатого скота существует великое множество. Специальная энциклопедия Cattle Breeds: An Encyclopedia описывает более тысячи различных пород, в три раза больше, чем пород домашних собак по данным Международной кинологической федерации. Большинство современных пород крупного рогатого скота возникло в течение 250 лет после начала Промышленной революции, поскольку скот стали разводить либо ради каких-то черт, связанных с производством мяса или молока, либо для жизни в необычном климате или местности. Все эти животные оказывают немалое воздействие на планету. Коровы много едят. Каждая корова или бык может съесть в день 18 килограммов корма. Коровы занимают много места. Расчистка земли под выпас скота стала одной из главных причин антропогенных изменений ландшафта в последние сто лет. А еще коровы загрязняют среду. Их кишечные газы и отрыжка (особенно отрыжка!) содержат метан, который составляет почти одну седьмую мировых выбросов парниковых газов.

Однако же нам все мало. Мы хотим, чтобы скот стал лучше, чтобы он давал более качественные мясо и молоко. Хотим новых, более экзотичных питомцев. Хотим новые виды более вкусной пищи. Хотим, чтобы у нас были помощники, работники, проводники, ищейки. Но одновременно мы, в отличие от наших предков, осознаем, к каким последствиям приведет удовлетворение этих желаний. Мы понимаем, что темпы вымирания неодомашненных видов во много раз выше, чем фоновый темп согласно археологическим данным, и потому хотим скот, который дает больше белка, но при этом требует меньше ресурсов и занимает меньше места. Мы знаем, что сельскохозяйственная промышленность загрязняет воздух и воду, и потому хотим, чтобы наш скот давал меньше загрязнений, а наши посевы обладали естественным иммунитетом от болезней, вредителей и прочих напастей. Мы видим, что некоторые животные, чью жизнь мы взяли под контроль, страдают генетическими расстройствами, распространяющимися из-за близкородственного скрещивания, и потому хотим искоренить вредные мутации, не жертвуя чертами, которые мы создали своими инженерными методами. И еще мы хотим и дальше совершенствовать домашних животных, чтобы улучшить собственную жизнь, – скажем, вывести гипоаллергенных кошек или коров, чье молоко смогут пить даже те, кто не обладает мутацией сохранения продукции лактазы.

Все эти цели XXI века стали достижимы благодаря технологиям XXI века. Стратегии селекции, которые разработали наши предки в эпоху неолита и которые затем оттачивались тысячелетиями, подчинялись ограничениям эволюции – случайностям генетической рекомбинации и оплодотворения, медленной смене поколений. Сегодняшние технологии секвенирования ДНК позволяют выявить конкретные гены, обеспечивающие желаемый фенотип, но селекция – процесс настолько неточный, что нет возможности воспользоваться этими данными. Повышению точности наших экспериментов поспособствуют новое семейство технологий под очень общим названием «генная инженерия» и новая отрасль исследований – синтетическая биология, пользующаяся технологиями генной инженерии.

На основе технологий генной инженерии заводчики собак могут исправлять болезнетворные мутации, не жертвуя характерными чертами породы, а заводчики крупного рогатого скота – передавать от породы к породе невосприимчивость к болезням, не создавая фенотипы, плохо приспособленные к местным условиям. Кроме того, синтетическая биология расширяет горизонты наших экспериментов. Мы можем передавать черты одного вида другому – притом что в естественной среде эти виды никогда не стали бы спариваться. Мы даже можем дополнить виды чертами, которые целиком и полностью создали люди.

Технологии генной инженерии существуют почти столько же, сколько и искусственное осеменение и пересадка эмбрионов, и я подробно расскажу о них во второй половине книги. Но сначала вернемся в начало XX века, когда успехи наших предков в создании домашних растений и животных калечили человеческое общество и грозили мировой экосистеме загрязнением, вырубкой лесов и отравлением атмосферы парниковыми газами. Именно в разгар этой катастрофы и родилась парадоксальная идея: чтобы сохранить оставшиеся дикие места, их, возможно, надо сделать менее дикими.

Глава пятая

Бекон из озерной коровы

КОНГРЕСС США 61 СОЗЫВА, ВТОРАЯ СЕССИЯ,

ПАЛАТА ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ, РЕЗОЛЮЦИЯ № 23261

«О ВВОЗЕ В США ДИКИХ И ДОМАШНИХ ЖИВОТНЫХ».

Да будет установлено Сенатом и Палатой представителей Соединенных Штатов Америки, объединенными в Конгресс, что министру сельского хозяйства настоящим предписывается обследовать и ввозить в Соединенные Штаты диких и домашних животных, чьи ареалы обитания схожи с правительственными национальными парками и территориями, земли которых в настоящее время остаются незанятыми и неиспользуемыми, при условии, что, по его мнению, упомянутые животные будут плодиться и размножаться и принесут пользу либо в качестве пищи, либо в качестве тягловых животных; и что на эти цели выделяется двести пятьдесят тысяч долларов либо та часть из этой суммы, каковая окажется необходимой, из запасов казны, не задействованных на иные цели.

К концу марта 1910 года жители США утратили душевный покой и погрузились в коллективное отчаяние. За предыдущие полвека население страны утроилось и достигло почти ста миллионов человек. Вырубались леса, срывались горы, сдвигались границы фронтира, так что назвать его неизмеримым было уже нельзя. Бизоны и странствующие голуби, которых недавно были миллиарды, оказались на грани вымирания, а рынок требовал все больше и больше – больше шкур на одежду, больше перьев на украшение шляпок и больше говядины. Хозяева ранчо пытались множить свои стада, но пастбища были истощены и индустрии грозил крах. С каждым сезоном на рынок поступало на несколько миллионов меньше голов скота. Люди голодали и тревожились. Пошли разговоры, что кое-где уже едят собак.

А в болотистых юго-восточных штатах, где подножный корм не годился для крупного рогатого скота, назревала другая катастрофа. Японская делегация привезла на Всемирную выставку 1884 года в подарок Новому Орлеану, где она проходила, водяной гиацинт Eichornia cassipes. Жители Нового Орлеана, завороженные контрастом между крошечными голубовато-сиреневыми цветками и мясистыми зелеными листьями, из которых они выглядывали, с радостью принялись высаживать водяной гиацинт в городских парках, прудах и ручейках возле своих домов. Растение прижилось и стало разрастаться, да так, что островки зелени еженедельно чуть ли не удваивались в размерах. К 1910 году непроницаемые одеяла из водяных гиацинтов глушили озера, реки и ручьи, высасывали из воды кислород, убивали рыбу и преграждали судоходные пути в Мексиканский залив. Военное министерство пыталось бороться с растением вручную, поливать его гербицидами, даже топить, но – тщетно. Простенький и миленький водяной гиацинт превратился в экологическое и экономическое бедствие.

Конгрессмен от Луизианы Роберт Бруссард по прозвищу «Кузен Боб» придумал план, позволявший решить обе проблемы разом. Он представил в конгресс проект резолюции Палаты представителей № 23261, который позволил бы выделить 250 000 долларов – около 6,5 миллиона долларов по сегодняшнему курсу – на то, чтобы ввезти в страну и поселить в луизианских речных рукавах бегемотов. Бегемоты будут есть гиацинт и расчищать водные пути, одновременно перерабатывая сорняк в тонны вкуснейшего бегемотьего мяса.

Мысль завезти в США африканских животных возникала и до Бруссарда. Четырьмя годами ранее майор Фредерик Рассел Бёрнхем, разведчик, искатель приключений и вдохновитель американского бойскаутского движения, предложил своим друзьям, принадлежавшим к политической элите США, импортировать антилоп, жирафов и других африканских животных, чтобы запустить их на недавно освоенные земли Дикого Запада. Бёрнхем провел немало лет на юге Африки, и личный опыт и здравый смысл подсказывали ему, что поселить таких великолепных и к тому же съедобных зверей в Соединенных Штатах – это отличная идея. Ему было очевидно, что экзотические животные не только решат пресловутый Мясной Вопрос, но и поспособствуют поддержке природоохранного движения – в частности, со стороны любителей спортивной охоты. Этот-то замысел и нашел воплощение в виде проекта резолюции Палаты представителей № 23261.

Чтобы продвинуть резолюцию № 23261, Бруссард и Бёрнхем заручились помощью двух неожиданных союзников. Первым из них был Уильям Ньютон Ирвин из Управления по растениеводству при Министерстве сельского хозяйства США. Вообще-то Ирвин занимался улучшением фруктовых садов, но при этом он был буквально одержим решением Мясного Вопроса. Ирвин полагал, что продвигать скотоводство на Запад, где земли либо заняты, либо уже истощены чрезмерным выпасом, нет никакого смысла, и искал новые места, где можно выращивать скот на мясо. Услышав о плане с бегемотами, он решил, что лучше ничего и не придумаешь: бегемоты привыкли жить в болотистых местах (в Африке южнее Сахары), день-деньской лежат в воде (то есть не путаются под ногами), а пасутся только по ночам да к тому же потребляют ежедневно по 40 килограммов травы. Один бегемот, рассуждал Ирвин, может съесть очень много водяного гиацинта и накормить очень много голодных людей. Поэтому Ирвин с радостью примкнул к команде.

Вторым союзником и четвертым членом команды стал Фредерик Дюкейн по прозвищу «Черная пантера». Дюкейн, как и Бёрнхем, был профессиональным разведчиком, мало того – оказалось, что во время Второй бурской войны их двоих наняли устранить друг друга. Однако Дюкейн был еще и мошенником, которому случалось подрабатывать и сутенером, и немецким шпионом, и фотографом, и ботаником, и бродячим циркачом, и мнимым паралитиком. Бруссард наткнулся на него, когда Дюкейн странствовал по стране с шоу «Капитан Фриц Дюкейн, легендарный охотник и знаток африканской дичи». Выступление Дюкейна, отчасти, вероятно, основанное на его реальных заслугах и способностях, убедило Бруссарда пригласить того в свой экспертный совет.

Когда команда Бруссарда выступала в Конгрессе в поддержку резолюции № 23261, комитет задал им очевидные вопросы: опасны ли бегемоты? Будут ли они есть водяной гиацинт? Можно ли их одомашнить? Насколько быстро растет их популяция, могут ли они размножиться настолько, чтобы вызвать сложности? Докладчики отвечали в меру своих сил. Ирвин предостерег комиссию, что вырвавшийся на волю бегемот может быть опасен. Дюкейн безо всякой доказательной базы возразил, что бегемоты от природы существа кроткие и мирные, что их можно поить молоком из бутылочки, словно малых детишек, и водить на поводке – они, мол, это обожают. Все четверо дружно заверили конгрессменов, что бегемотье мясо необычайно вкусно (нечто среднее между говядиной и первосортной свининой), а на вопрос, почему же тогда оно до сих пор не вошло в человеческий рацион, ответили, что просто еще никто не подсказал, что его можно есть. Как было очевидно по тону расспросов, практически все присутствующие были заранее уверены, что бегемоты и в самом деле и решат Мясной Вопрос, и избавят Соединенные Штаты от водяного гиацинта.

Когда новости об этом докладе распространились из Вашингтона по стране, газеты стали наперебой восхвалять находчивость Бруссарда и с энтузиазмом поддержали резолюцию № 23261. В New York Times бегемотье мясо заранее прозвали «беконом из озерной коровы». Передовица, напечатанная в апреле 1910 года, полнится ликованием: «На 6 400 000 акрах ныне пустующей земли в штатах, примыкающих к Мексиканскому заливу, ежегодно можно будет выращивать 1 000 000 тонн вкуснейшего свежего мяса на 100 000 000 долларов». План Бруссарда вот-вот должен был реализоваться.

Однако Конгресс так и не утвердил резолюцию. Доклад команды Бруссарда, как выяснилось, был сделан слишком поздно, чтобы конгресс мог предпринять какие-то действия до конца сессии 1910 года. Бруссард хотел внести законопроект еще раз, хотя бы для того, чтобы о его плане не забывали; его команда основала Общество новых пищевых ресурсов, а Бёрнхем запланировал исследовательскую экспедицию в Африку. Но тут его вызвали в Мексику охранять медные копи, которые в начале Мексиканской революции оказались под угрозой, и поездку в Африку пришлось отменить. Ирвин умер, Общество новых пищевых ресурсов было распущено, а у Дюкейна началась мания преследования – он утверждал, что его идея ввоза бегемотов была украдена. В 1918 году Бруссард скончался, так и не представив свой проект для повторного обсуждения в конгрессе.

Трудно сказать, был ли этот план осуществим в принципе. Бегемоты и правда едят много растений, но еще они животные очень территориальные и агрессивные. Мясо бегемотов съедобно, однако неизвестно, пришлось ли бы оно людям по вкусу. Сомнительно и то, что бегемоты пригодны для содержания в неволе. И если бы популяция бегемотов стала настолько большой, что смогла бы прокормить целую страну мясоедов, то животные, разумеется, производили бы много отходов, которые надо было бы куда-то девать.

Отчасти ответ на эти вопросы дает своего рода эксперимент, который идет в наши дни в Колумбии, где в поместье покойного колумбийского наркобарона Пабло Эскобара и в его окрестностях обитает стадо бегемотов. Эксперимент начался в восьмидесятые, когда Эскобар привез к себе в поместье четырех бегемотов. После его смерти было решено, что перевозить животных слишком трудно, и их предоставили самим себе. Сегодня популяция выросла до пятидесяти с лишним особей, что доказывает, что бегемоты способны самостоятельно жить и размножаться за пределами Африки. Стремительный рост популяции вызвал также опасения, что они могут вытеснить местные виды, а это подтверждает, что бегемоты способны превратиться в инвазионный вид. Кроме того, они опасны. В 2009 году три бегемота сбежали и убили нескольких коров, после чего одного из них застрелили, а остальных загнали обратно в поместье Эскобара. Что касается их «кроткого» нрава, то они, по-видимому, не особенно жалуют людей (а это заставляет усомниться в показаниях Дюкейна). Ради мяса на них не охотятся. Кроме того, ученые не могут однозначно решить, скорее вредны или скорее полезны они для окружающей среды. С одной стороны, бегемоты переносят питательные вещества с суши в воду и создают каналы, по которым вода перетекает по болотистой местности, а в экосистеме Колумбии этим некому было заниматься с тех пор, как вымерла туземная мегафауна. С другой стороны, бегемоты эволюционировали не в Колумбии, и их появление изменило эволюционные пути живущих там видов. Но вот чего у бегемотов не отнимешь, так это того, что они привлекают туристов и, соответственно, способствуют процветанию местной экономики.

Популярность и непрактичность проекта резолюции № 23261 – яркий пример наблюдавшегося в начале XX века раскола между желанием получить все и сразу (то есть взять еще больше мировых ресурсов и превратить их в более легкую жизнь для большего числа нас, людей) и пониманием, что природные ресурсы когда-нибудь да закончатся. Проект Бруссарда только на первый взгляд касался охраны природы: подлинным его назначением было сохранить судоходные маршруты и образ жизни. Ради повышения благосостояния нации предлагалось делать ставку на любое хоть сколько-нибудь пригодное для этого животное, пусть даже животное огромное и потенциально опасное, о котором прежде и слыхом не слыхивали. Никто не обратил внимания на то, что в страну завезут чужеродный вид, дабы он исправил ущерб, причиненный другим чужеродным видом, который завезли несколько раньше. Никто не подумал о том, какое экологическое воздействие окажут бегемоты на реки, никто не подумал о долгосрочном балансе выращивания и забоя бегемотов и распределения бегемотьего мяса. Все заслонил восторг по поводу того, что найдено избавление от постигших страну горестей.

Несмотря на очевидные недочеты, бегемотий проект Бруссарда прекрасно согласовывался с идеологией борцов за охрану природы эпохи прогресса. Землевладельцев и охотников-спортсменов возмущало, что поголовье бизонов и других крупных животных снижается, и они единым фронтом выступили против избыточной охоты и вырубки лесов. Они хотели ограничить добычу животных и деревьев, чтобы дать популяциям возможность восстановиться, но знали, что это возможно, только если заручиться поддержкой простых людей. Они мечтали о создании государственных парков, где горожане могли бы отдохнуть от суеты и шума. В этих парках было бы разрешено охотиться и рубить деревья, но так, чтобы численность добычи не падала. И эти парки можно было бы населить дикими животными, причем не только туземными, но и привезенными с других континентов, – животными, на которых публике интересно было бы смотреть. Защитники природы эпохи прогресса ценили диких зверей, однако мерилом этой ценности была польза, которую эти последние могли принести людям. Такой антропоцентрический подход кажется нам наивным, так как сейчас мы ориентированы скорее на экосистему, однако именно он был необходим, чтобы запустить процессы охраны диких земель и сохранения биологического разнообразия. Для некоторых видов это оказалось весьма своевременным.

Конец изобилия

Когда в XV веке европейцы высадились в Америке, там уже давно не было ни мамонтов, ни мастодонтов, ни гигантских ленивцев. Растительность, которую раньше эти гиганты ледникового периода удерживали в рамках, теперь находилась под контролем людей, а те применяли огонь и другие технологии, чтобы сделать землю пригодной для заселения и способствовать росту съедобных растений. На просторах североамериканских прерий паслись тучные стада бизонов и водились дикие индейки, волки и койоты. Ближе к побережью буйные леса постепенно сменялись полями, где выращивали культурные растения – кукурузу, бобы, тыкву, подсолнечник.

А надо всем этим летали голуби.

Странствующие голуби издавна были частью североамериканской экосистемы. Предки странствующих голубей ответвились в ходе эволюции от своих ближайших ныне живущих родственников, полосатохвостых голубей, не позднее 10 миллионов лет назад. Странствующие и полосатохвостые голуби пережили все перипетии ледниковых периодов по разные стороны от Скалистых гор – странствующие голуби на востоке, полосатохвостые на западе. В их рацион входили семена плодокормовых растений – желуди, буковые орешки, мелкие лесные орехи, в общем, все, что удавалось найти. Два вида голубей экологически были похожи, но у них имелось одно существенное различие: странствующие голуби жили огромными популяциями.

Прибыв в Северную Америку, европейцы обнаружили голубиные стаи буквально из миллиардов особей. Первым европейцем, увидевшим странствующего голубя, был Жак Картье, и произошло это в 1534 году. Картье, исследовавший восточное побережье Канады, заметил на острове, который сейчас называется остров Принс-Эдуард, «бессчетное множество лесных голубей»[13]. Пролет стаи странствующих голубей над поселением мог продолжаться несколько дней, и в это время «дневной свет тускнел, словно при частичном солнечном затмении», а «помет падал хлопьями, весьма напоминавшими мокрый снег»[14].

Странствующие голуби представляли собой экологическую силу, с которой приходилось считаться. Их стаи перелетали из леса в лес и сжирали все на своем пути. В местах гнездовий на одном дереве могло быть пятьсот гнезд. Когда голуби бросали гнезда – а делали они это все одновременно в конце поры гнездования, – на земле в лесу оставался толстый слой помета, а деревья стояли голые и поломанные. Странствующие голуби душили леса – и при этом перезапускали экологический цикл, оставляя на месте зрелого леса простор для молодой поросли.

Неловко признаваться, но про странствующих голубей я узнала только в аспирантуре. Мой первый исследовательский проект по древней ДНК ставил целью выяснить, был ли додо разновидностью голубя, как предполагали некоторые, или отдельной линией – близким родственником голубей. Чтобы ответить на этот вопрос, мне нужна была ДНК додо, и я рассчитывала получить разрешение отпилить крошечный кусочек кости знаменитого додо из музея естественной истории при Оксфордском университете. Для куратора зоологических коллекций Малгоси Новак-Кемп, женщины хрупкой, но темпераментной, каждый экспонат составлял предмет колоссальной гордости. Малгося, конечно, была не прочь, чтобы экспонаты послужили науке, однако ей претила мысль, что кто-то будет сверлить в них дырки. Согласившись помочь мне с исследованием, она потребовала, чтобы я, прежде чем получить разрешение буравить додо, продемонстрировала ей свое мастерство (уж какое есть) на менее ценных мертвых птицах.

Малгосе очень хотелось похвастаться своей коллекцией вымерших голубей, и она потащила нас с Иэном Барнсом вверх по каменной лестнице в роскошный зал, где помещались запасники (похоже, стоит мне влипнуть в неприятную историю в каком-нибудь музее – и Иэн сразу тут как тут). Зал был заставлен рядами металлических шкафов от пола до потолка. Они различались только надписями на белых карточках, приклеенных скотчем к дверцам, – там значились таксономические названия хранившихся внутри мертвых существ: Galliformes, Anseriformes, Psittaciformes… Малгося велела нам ждать у двери и скрылась в глубине зала в поисках шкафов с мертвыми голубями – Columbiformes. Несколько минут слышались только торопливые шаги, звуки выдвигаемых ящиков, лязг и звон открываемых и закрываемых дверец и иногда – ругательства на смеси английского и польского. Мы с Иэном смущенно ждали, не зная, что лучше – предложить помочь или не соваться под руку, как нам и велели. Наконец Малгося вернулась – с победоносным видом, кипой бумаг в одной руке и маленьким чучелом на подставке в другой: странствующий голубь в ярком оперении восседал на тонкой ветке американского каштана. Пока Малгося спешила к нам, пробираясь через лабиринт шкафов, глаза ее сияли от смеси восхищения и материнской гордости. Дрожащим от избытка чувств голосом она сказала, что это чучело стояло в главном зале, но его вернули в запасники, когда экспозицию поменяли, и что я, если хочу, могу взять маленькую пробу с подушечки лапки голубя для моих исследований ДНК.

Дальнейшее навсегда запечатлелось в моей памяти. Пол запасника был неровный, плитки на нем перекосились – что совершенно неудивительно для здания, которым непрерывно пользовались с пятидесятых годов XIX века. Когда Малгося сделала очередной шаг в нашу сторону, не сводя с голубя глаз и думая только о нем, она оступилась на расшатавшейся плитке. Ей удалось сохранить равновесие, и, к счастью, обошлось без опасного падения – она лишь припала на одну ногу. Но от резкого движения чучело в ее руках дрогнуло, и мы все затаили дыхание. Голубь качнулся, потом замер… Мы вздохнули с облегчением – и тут же услышали тихое «щелк»: это треснула ветка, на которой он сидел. Мы в ужасе смотрели, как птица сначала кувырнулась вперед, а потом ударилась о подставку головой и ее лапки взметнулись кверху. Голубь, словно бы в замедленной съемке, устремился к полу, сделав по меньшей мере одно сальто-мортале, перед тем как с глухим стуком шлепнуться на спину. Мы с Иэном, не мигая, глядели на поверженного голубя: смотреть на Малгосю мы оба боялись. Но и это было еще не все. Примерно через секунду после падения голова голубя аккуратно отделилась от тела и, окончательно опозорив своего владельца, покатилась в сторону; негромкое «тук, тук, тук» отдавалось эхом в рядах шкафов каждый раз, когда клюв ударялся о каменный пол.

Но я, разумеется, все же поступила как любой уважающий себя молодой исследователь: взяла пробу тканей с подушечки лапки голубя и выделила ДНК.

Первый генетический анализ почти ничего не поведал нам о странствующих голубях. Я амплифицировала несколько маленьких фрагментов ДНК и сравнила их с последовательностями других голубей, в том числе и оксфордского додо, у которого мне чуть позже разрешили взять пробу (так что теперь мы знаем, что это тоже был вид голубей). Эти маленькие фрагменты ДНК связали странствующих голубей с той же группой, к которой принадлежит и полосатохвостый голубь, но ничего не сказали о том, почему стаи странствующих голубей были настолько огромны. Как так вышло, что популяция сократилась с нескольких миллиардов до нуля всего за несколько десятилетий? К несчастью для странствующих голубей, они были не только многочисленны, но еще и вкусны, а ловить и убивать их оказалось проще простого. Успешно охотиться на них могли даже маленькие дети – они сбивали их палками с веток или сшибали в полете картофелиной. Однако главной опасностью для странствующих голубей были не меткая рука и острый глаз. Несчастных птиц погубил научно-технический прогресс. За первую половину XIX века европейские колонисты покрыли континент обширной сетью железных дорог. Эта сеть обеспечивала быструю связь между разными концами ареала обитания странствующих голубей, а также между всеми местами гнездовий этих птиц – и ненасытными рынками Восточного побережья; ну, а поезд всегда обгонит стаю. К 1861 году межконтинентальные телеграфные линии позволили сообщать о местонахождении стай странствующих голубей всем, кто желал сесть на этот поезд. В последующие двадцать лет миллиарды странствующих голубей были обнаружены, выслежены и убиты. Их ловили сетями, стреляли, травили, душили – ставили горшки с горящей серой под деревьями, которые были усеяны гнездами. Один охотник мог за день добыть до пяти тысяч птиц. В 1878 году в течение примерно пяти месяцев близ Петоски, штат Мичиган, ежедневно убивали по 50 000 птиц – и это было последнее известное крупное гнездовье странствующих голубей. К 1890 году от всей дикой популяции осталось всего несколько тысяч особей. В 1895-м защитники природы собрали последние гнезда с яйцами диких странствующих голубей и попытались разводить их в неволе. В 1902 году охотники в Индиане застрелили последнего дикого странствующего голубя, и тогда родившуюся на свободе голубку Марту отправили в зоопарк штата Цинциннати и подселили в клетку к Джорджу, родившемуся в неволе. Но Марта и Джордж так и не спарились, а в 1910 году Джордж умер. Марта прожила еще чуть больше четырех лет – в одиночестве, последняя из своего вида. Первого сентября 1914 года она скончалась, и ее вид вместе с ней.

И все же сокращение популяции странствующих голубей выглядит на удивление стремительным, даже если учесть это неудачное совпадение – появление систем железных дорог и телеграфа и легкость, с которой странствующих голубей можно было ловить. Согласно одной из гипотез, маленькие популяции странствующих голубей не сохранились именно потому, что эти птицы могли жить только огромными стаями. Это явление называется «эффект Олли» в честь эколога Уордера Клайда Олли. В тридцатые годы прошлого века Олли обнаружил, что золотые рыбки растут быстрее не в одиночестве, а если живут в замкнутом пространстве с другими золотыми рыбками. Это противоречило ожиданиям, поскольку конкуренция за ограниченные ресурсы должна заставлять особи расти не быстрее, а медленнее. Олли предположил, что все дело в сотрудничестве. Если отдельные особи налаживают сотрудничество, скажем, при поиске пищи и защите от хищников, получается, что чем больше численность, тем лучше сотрудничество и, соответственно, тем выше приспособленность каждой особи в отдельности. Применительно к странствующим голубям эффект Олли означал, что со временем у странствующих голубей возникла эволюционная потребность в кооперации, поэтому для выживания им требовались огромные популяции.

Чтобы в ходе эволюции появилась экологическая стратегия, при которой для выживания необходима большая популяция, надо, чтобы странствующие голуби жили очень большими стаями очень долгое время. Когда мы только приступили к их изучению, многие исследователи полагали, что стаи странствующих голубей достигли таких размеров лишь недавно – либо при разрастании лесов после последнего ледникового периода, либо после того, как первые американцы начали масштабно практиковать земледелие (поскольку посевы предоставляли растущим популяциям голубей вдоволь пищи).

В 2000-м году, когда я выделила митохондриальную ДНК оксфордского безголового странствующего голубя[15], технологии секвенирования ДНК были еще недостаточно развиты и не позволяли составить целые геномы вымерших видов. Все изменилось в первое десятилетие XXI века, когда новые технологии секвенирования ДНК обеспечили доступ к самым крошечным сохранившимся фрагментам древней ДНК и дали возможность составлять из этих фрагментов целые геномы. Полный геном предоставлял значительно больше данных, помогавших понять, когда именно популяции странствующих голубей стали огромными и – возможно – почему они так быстро вымерли.

В течение следующих нескольких лет мы выделили ДНК из сотен фрагментов кожи, перьев и костей странствующих голубей в поисках образца, который сохранился бы достаточно хорошо, чтобы выделить полный геном. Наконец в 2010 году Аллан Бейкер, возглавлявший тогда отдел естественной истории Королевского музея Онтарио, дал нам разрешение взять образцы тканей 72 (!) странствующих голубей из коллекции музея; в их числе были и последние особи, которых застрелили и сохранили. Среди них мы обнаружили трех особенно хорошо сохранившихся голубей. Занявшись ими, мы выделили миллиарды крошечных фрагментов ДНК, из которых тщательно собрали геномы. Затем мы сопоставили эти геномы друг с другом и с геномами полосатохвостых голубей. Приблизительно оценив, когда популяции странствующих голубей стали такими большими, мы принялись искать мутации, которые обеспечили им успех в больших популяциях.

Результаты нас одновременно и порадовали, и огорчили. Мы узнали, что популяции странствующего голубя были велики и даже огромны не меньше 50 000 лет, а возможно, и на десятки тысяч лет больше. Это означает, что их стаи были гигантскими даже в самые холодные времена последнего ледникового периода. Мы обнаружили генетические изменения, которые повлияли у этих птиц на реакцию на стресс и помогли им бороться с болезнями, – и то, и другое неизбежно, когда живешь так скученно. Мы нашли генетические признаки того, что странствующие голуби были всеядны, – да и как же иначе: ведь им приходилось выживать в самых разных климатических режимах. Но ничто не подсказало нам, почему они так быстро вымерли.

Вероятно, привыкшие к жизни в огромных стаях птицы утратили поведенческие навыки, необходимые для одиночной жизни. (Например, в стае не нужно быть большим мастером по поиску пищи или партнеров.) Но это умозрительные выводы, они не поддерживаются генетическими данными, которые подтверждали бы, что в вымирании странствующих голубей сыграл свою роль эффект Олли, а те скудные сведения, что имеются в нашем распоряжении, говорят, что в неволе птицы размножались в группах по десять-двенадцать особей так же охотно, как в диких условиях в стомиллионных стаях. А значит, скорее всего, странствующие голуби вымерли, поскольку их истребили люди. А все наши попытки что-то исправить запоздали, и им не хватило масштаба.

Странствующие голуби ушли навсегда, но их исчезновение не осталось незамеченным. Когда стало ясно, что они вот-вот сгинут (а одновременно наблюдалось еще и снижение поголовья североамериканского бизона), это явилось стимулом для первых попыток защитить исчезающие виды законодательно. Вымирание странствующих голубей проложило путь многим природоохранным законам, правилам и установлениям, которые соблюдаются и в наши дни по всему миру.

Дар грядущим поколениям

В 1842 году Верховный суд Соединенных Штатов вынес постановление по делу «Мартин против арендатора Уодделла», согласно которому собственник не имел права запрещать другим собирать устриц на отмели у берегов его владений в бухте Раритан в Нью-Джерси. Данное решение означало, что суд счел землю под судоходными водами не частной собственностью, а общественной. Эта доктрина общественного доверия – идея, что дикие животные и дикие земли принадлежат всем, а оберегать их – обязанность государства, – стала краеугольным камнем североамериканской модели охраны дикой природы.

Во времена вердикта по делу «Мартин против арендатора Уодделла» североамериканская природа была в опасности. Европейские поселенцы вырубили леса вдоль восточного побережья континента (пустив деревья на корабли), а на том месте, где они стояли, засеяли поля. Эти корабли ежегодно увозили в Англию десятки тысяч звериных шкур – бобровых, оленьих, бизоньих и не только; то есть сначала поселенцы создали рыночный спрос, а потом принялись его удовлетворять. К середине XVII века бобры с Восточного побережья практически исчезли, а олени встречались так редко, что колония Массачусетского залива предлагала шиллинг за каждого убитого волка, очевидно, предполагая, что снижение поголовья оленей произошло из-за избытка волков, а не охотников.

Уничтожение экосистем не ограничивалось Восточным побережьем. Российско-Американская пушная компания, действовавшая на Северном побережье Тихого океана, специализировалась на морских львах, стеллеровых коровах, каланах и северных морских котиках. Масштабы истребления просто поражают. Несколько лет назад, когда я искала мамонтовые кости на острове Св. Павла в Беринговом проливе, мне случилось натолкнуться на, как я сначала подумала, следы древнего цунами. Накануне ночью был шторм, и он обнажил песчаную стену вдоль берега, так что стали видны страты, накопившиеся за последние столетия. В нескольких метрах от вершины этой стены я заметила торчавшие из песка маленькие кости и начала их выкапывать. Я не сразу поняла, что, собственно, обнаружила, и меня осенило только после того, как я собрала около десятка черепов морских котиков, в каждом из которых была круглая вмятина размером с теннисный мяч. Это оказалось место чудовищной бойни, происшедшей несколько веков назад там, где находилось лежбище северного морского котика.

Такое целенаправленное выбивание отдельных видов имело разные последствия: одни виды, например каланы, все-таки избежали вымирания, а другие, например стеллеровы коровы, исчезли полностью. Стеллеровы коровы были родичами дюгоней и ламантинов, достигали в длину девяти метров, а весили по десять тонн. Они жили в подводных ламинариевых лесах, которых когда-то было много вдоль Северного побережья Тихого океана и Берингова моря. На стеллеровых коров охотились ради мяса и жира, который люди и ели, и сжигали, чтобы согреться во время охоты на более мелких морских млекопитающих. Эти животные вымерли за те 27 лет, что миновали после первых сообщений европейцев о встрече с ними. Эколог Джим Эстес, посвятивший большую часть своей карьеры изучению экосистем гигантских зарослей ламинарии, полагает, что стеллеровы коровы были бы обречены, даже если бы людям не понравилось их мясо. Он убежден, что их участь решилась, когда люди принялись выбивать каланов. Без каланов некому было есть морских ежей, и их популяции резко разрослись. Морские ежи поедали ламинарию и уничтожали ее заросли, которые были необходимы морским коровам для пропитания и защиты. Этим кротким великаншам стало негде прятаться, и у них не осталось шансов выжить. Их история подчеркивает, насколько хрупко равновесие экологического сообщества, в котором выживание каждого отдельного вида зависит от всех остальных. Стоит людям нарушить это равновесие, и страдает вся экосистема.

Когда земли на востоке оскудели, а животные повывелись, колонисты распространились на запад. Несколькими веками раньше по континенту прокатились эпидемии европейских болезней, выкосившие популяции индейцев; в результате хищническое истребление местных диких животных пошло на спад. Когда колонисты вторглись в эти обширные тучные земли, они не видели смысла ограничивать свои аппетиты, особенно с учетом того, что рынки в Европе и в крупных городах вдоль Восточного побережья Соединенных Штатов были готовы платить за шкуры и мясо. Пришельцы переловили в капканы всех бобров, которых смогли отыскать, а когда бобры кончились, переключились на охоту на бизонов. К началу XIX века на западе наладилась система факторий, что побудило индейцев, чье мастерство охотников на бизонов только возросло с появлением лошадей, добывать больше животных и продавать их шкуры. Бизонов истребляли тысячами, иногда ради шкур, иногда – чтобы кормить рабочих, строивших железные дороги, а иногда – всего-навсего ради языков, считавшихся деликатесом.

На западе ни индейцам, ни колонистам было не с руки прекращать эту резню. Индейцев медленно, но верно вытесняли из их земель в резервации, и они боролись за выживание. Колонисты же считали диких животных одним из немногих источников средств к существованию. Однако на востоке назревали перемены. Люди богатели, и у них появлялось время на развлечения, любимым из которых была спортивная охота. Но для спортивной охоты нужна дичь. Поэтому неудивительно, что именно спортивные клубы играли такую важную роль в принятии законов об охране природы.

Среди самых влиятельных был Нью-Йоркский спортивный клуб, основанный в 1844 году для пропаганды доктрины общественного доверия, утвержденной незадолго до этого постановлением Верховного суда. Нью-Йоркский спортивный клуб предлагал законопроекты, регулирующие охоту, ратовал за сезонные ограничения, нанимал осведомителей, чтобы находить нарушителей законов об охране дичи и природы, и судил браконьеров на деньги членов клуба и при их юридической поддержке.

Пока Нью-Йоркский спортивный клуб боролся за признание дичи коллективной собственностью, другие клубы лоббировали признание неосвоенных земель государственными. И старания клубов принесли плоды. В 1864 году президент Авраам Линкольн подписал Закон о выделении земли Йосемити, по которому 39 000 акров долины Йосемити и секвойная роща Марипоса переходили в собственность штата Калифорния, а этому последнему вменялось в обязанность охранять долину от коммерческого использования. В 1872 году президент Улисс Грант подписал Закон о защите Йеллоустонского национального парка, что сделало Йеллоустон первым национальным парком в Соединенных Штатах и опять же защитило его от частного коммерческого использования. Правда, после этого еще больше десяти лет приходилось привлекать военных, чтобы выгонять из парков браконьеров и сквоттеров, но тем не менее создание таких государственных территорий сразу же изменило ситуацию к лучшему. В частности, большинство современных бизонов происходит от популяции, жившей на охраняемой территории Йеллоустонского национального парка.

Вот на каком фоне произошло истребление странствующих голубей в Петоски, штат Мичиган, в 1878 году. Во многих штатах к тому времени уже приняли законы, предполагающие защиту дичи, но они были слабы и плохо проработаны, а культура охоты по-прежнему определялась в основном рыночными интересами. С приближением даты намеченного истребления небольшие группы противников избиения голубей приехали в Петоски, чтобы попробовать помешать ей. Они и правда сломали несколько ловушек и убедили местные власти кое-кого оштрафовать, но им не удалось справиться с охотниками, прибывавшими в город тысячами. В итоге в Петоски меньше чем за два месяца погибло около миллиарда странствующих голубей, и последнее гнездовье этих птиц прекратило свое существование.

В 1898 году в Мичигане приняли закон, запрещавший убивать странствующих голубей в течение десяти лет, которых, по мнению властей, должно было хватить для восстановления популяции. Но этот закон запоздал. Функционально странствующие голуби в дикой природе вымерли. На верном пути к вымиранию стояли тогда и бизоны, поскольку они лишились законодательной защиты, когда президент Грант наложил вето на законопроект о запрете убивать самок бизонов. Однако в бочке дегтя была и ложка меда. О том, что эти два некогда многочисленных вида вот-вот исчезнут, много говорили в прессе, и их начали жалеть. Люди оплакивали не только мясо, но и самих бизонов и голубей, их гигантские стада и стаи и колониальный дух, символом которого эти стада и стаи являлись. Падение численности странствующих голубей и североамериканских бизонов стало стимулом к сплочению сторонников природоохранного движения.

Из всех американских президентов самый значительный вклад в то, чтобы вывести охрану природы на едва ли не первое место в списках государственных приоритетов, сделал президент Теодор Рузвельт. Его очень огорчало снижение численности бизонов, поскольку он лично имел дело с этими животными на своем ранчо «Олений рог» в Северной Дакоте. В 1901 году, став президентом, Рузвельт провел серию масштабных реформ, которые легли в основу современных природоохранных законов. В качестве консультантов он привлек, в частности, защитника дикой природы Гиффорда Пинчота и натуралиста, «отца национальных парков» Джона Мьюира и за время своего президентства поспособствовал выделению более 230 миллионов акров государственных земель. Он создал Службу охраны лесов США и Управление биологической разведки, которое несколько десятков лет спустя объединилось с Управлением рыболовства и превратилось в Управление по охоте и рыболовству США.

Вскоре благие намерения начали находить воплощение и в законодательстве, и в науке. В 1900 году конгрессмен Джон Ф. Лейси, республиканец из Айовы, предложил природоохранный закон, который и сегодня известен как «закон Лейси». Этот документ запрещал ввозить в Соединенные Штаты незаконно убитую охотничью добычу. Кроме того, закон Лейси уполномочил государство восстанавливать исчезнувшие и исчезающие популяции. В 1905 году защитники природы основали Американское общество защиты бизонов, почетным председателем которого стал Теодор Рузвельт, и запустили программу, в конце концов спасшую бизонов от вымирания. В первые два десятилетия XX века науки о дикой природе и лесном хозяйстве перестали сводиться к таксономическому коллекционированию марок и перешли к доказательному изучению устройства экосистем и приспособленности к ним живых организмов. Были основаны также Американское экологическое общество и Американское общество специалистов по млекопитающим, и оба они стали выпускать научные журналы, чтобы обмениваться данными и идеями. Ученые начали разрабатывать методы переписи популяций и разбираться в том, что такое сукцессия растений и как взаимосвязано биологическое сообщество через пищевые сети. Люди стали учитывать последствия вымираний для экосистем, а не только для экономики.

К 1910 году во всех штатах уже существовали те или иные комитеты по защите природы, но лишь у единиц находились средства, чтобы платить за эту защиту. Все изменилось, когда в Пенсильвании приняли закон, запрещающий охоту без платной лицензии. Когда другие штаты увидели, что у Пенсильвании внезапно появились деньги на применение природоохранного законодательства и восстановление природы, они тоже стали взимать плату за охотничьи лицензии. В 1937 году закон Питтмана – Робертсона о государственном содействии восстановлению дикой природы добавил одиннадцатипроцентный акцизный сбор на охотничье снаряжение – оружие и патроны. Вырученные же средства распределялись между государственными природоохранными организациями и шли на программы защиты природы и обучения охотников. Защита природы отращивала себе клыки.

Нетрудно догадаться, что идея платить за охоту пришлась по нраву далеко не всем. Некоторые противники подобных мер утверждали, что охоту нельзя ограничивать законодательно, поскольку сама природа находится в собственности народа, – имелась в виду доктрина общественного доверия. В ответ на это Теодор Рузвельт в 1916 году написал: «Так и есть, причем не только у ныне живущих, но и у грядущих поколений. „Величайшее благо для величайшего множества“ – это о множестве тех, кто еще прячется в утробе времени, от которого все живущие сейчас составляют лишь незначительную долю».

Ответ на мясной вопрос

В 1918 году, когда умер Бруссард по прозвищу «Кузен Боб», мир был погружен в пучину Первой мировой, и Мясной Вопрос и проблема водяного гиацинта исчезли из передовиц национальных газет. Министерство сельского хозяйства, отказавшись от бегемотов, всячески поощряло власти Луизианы превратить болота в пастбища, то есть, в сущности, построить грязевые барьеры, чтобы не пускать воду на болота, – тогда, дескать, болота пересохнут и на них станет расти трава, пригодная на корм скоту. Технологические новинки – машины, позволявшие убирать урожай быстрее и лучше, и химикаты, которые уничтожали сорняки и вредителей и повышали плодородность почвы, – позволяли меньше тратить и больше получать. Так что уже не требовалось ни находить новые земли, ни вносить разнообразие в меню. Появилась возможность просто выращивать больше скота на имеющихся территориях.

Однако у некоторых технологических новинок обнаружились неприятные побочные эффекты. Парижская зелень, инсектицид из арсенита меди, первоначально стали распылять на листья картофеля в шестидесятые годы XIX века, чтобы как-то справиться с гибелью растений из-за колорадского жука. К началу XX века фермеры уже применяли этот инсектицид так часто, что власти сочли необходимым ввести законодательные ограничения на использование химикатов в сельском хозяйстве. Даже новые машины – и те грозили неприятностями. Когда в 1911 году калифорнийская мануфактурная компания Холта представила самоходный комбайн, на фермах внезапно отпала необходимость в ручном труде в привычных объемах. Мелкие семейные хозяйства, производившие разнообразные продукты, отступили под натиском крупных и более производительных ферм, которые специализировались на монокультурах. Консолидация ферм продолжалась и в двадцатые годы, и в Великую депрессию – до самой середины XX века. К сороковым-пятидесятым годам прежнее количество земли могло прокормить во много раз больше животных, чем несколько десятилетий назад, а это создало идеальные условия для распространения болезней. В сороковые годы ученые обнаружили, что если добавлять животным в корм антибиотики, то они одновременно и защищают скот, и помогают ему быстрее набирать вес. Такая практика медикаментозной профилактики в фермерских хозяйствах сохранилась и по сей день, и в 2017 году ВОЗ сообщила, что в некоторых странах до 80 % доступных антибиотиков применяются для того, чтобы заставить здоровых животных быстрее расти.

Консолидация и индустриализация сельского хозяйства спровоцировали новые конфликты между землевладельцами и дикой природой. Хотя за первую половину XX века общественная поддержка природоохранных мер в США выросла, правительственные субсидии природоохранных инициатив в изобильные пятидесятые почти что сошли на нет. Разбогатевшие горожане толпой потянулись в национальные парки и заказники для развлечения, тем более что это всячески поощряла автомобильная промышленность («Посмотри Штаты в своем „шевроле“!»). Правительство сосредоточилось на финансировании армии и начало раздавать лицензии на выпас скота, вырубку лесов на строительные материалы и геологоразведку для поиска нефти на государственной земле. Население стремительно росло, и сельскому хозяйству снова становилось трудно удовлетворять спрос. Новые технологии вроде искусственного осеменения повысили производительность индустрии, но увеличивать посевные площади и поголовье скота было уже невозможно. В дальнейшем некогда дикие земли пустили под коммерческое жилье, заводы и сельхозугодья. Дороги, плотины, поля, распаханные и щедро обработанные пестицидами, и прочие следы человеческого вмешательства продолжали разбивать оставшиеся территории на мелкие фрагменты.

В июне 1962 года в New York Times Magazine напечатали отрывок из новой книги Рейчел Карсон «Безмолвная весна»[16], где Карсон описывает унылое будущее, в котором неосмотрительное применение пестицидов привело, помимо прочих ужасов, к гибели всех птиц, – и поэтому птичьи песни умолкли навсегда. От такого кровь стыла в жилах – но писательница именно этого и добивалась. Она прямо сравнила пестициды с радиоактивными осадками, назвав и то, и другое невидимой и неотвратимой угрозой, и обвинила химическую промышленность в сговоре с властями с целью утаивания от общества правды об опасности пестицидов. Промышленность, пойдя в контратаку, назвала Карсон коммунисткой, дилетанткой и истеричкой и пригрозила издательству, что подаст на него в суд за клевету еще до того, как книга выйдет в свет. Однако президент Джон Ф. Кеннеди созвал официальную комиссию для расследования заявлений Рейчел Карсон, что в конечном итоге привело к изменению законодательства, регулирующего производство и применение пестицидов в США. И это не единственное наследие «Безмолвной весны». Книга Карсон запустила стихийную кампанию по защите окружающей среды, которая в дальнейшем добилась глобального запрета пестицида ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтана), помогла создать Агентство по охране окружающей среды США и до сих пор вдохновляет природоохранное движение во всем мире.

Поступки и их последствия

Одиннадцатого марта 1967 года, когда вступил в силу закон о сохранении исчезающих видов, принятый в 1966 году, 78 аборигенных видов США стали первыми исчезающими видами, находящимися под защитой государства. В этот «класс 1967 года», как называют их в Управлении по охоте и рыболовству США, входили медведи гризли, белоголовые орланы, миссисипские аллигаторы, черноногие хорьки, аризонская форель, флоридские пумы, калифорнийские кондоры и американские журавли (знаменитые высокие белоснежные птицы с красно-коричневыми шапочками; то, что их численность снизилась всего до 43 особей, поспособствовало продвижению закона). Каждый из 78 видов из этого списка, как считали, находился на грани исчезновения. Когда закон был принят, люди официально взяли на себя контроль над их будущим, что завершило наш переход к роли защитника. С этого момента именно людям предстояло решать, выживет ли каждый из 78 видов и каким образом это произойдет.

Закон о сохранении исчезающих видов поручил государственным управлениям принять программы восстановления численности каждого из перечисленных видов и выделил на это средства. В 1967 году специалисты по охране природы организовали колонию по разведению американского журавля в Исследовательском природоохранном центре Патаксент в штате Мэриленд, начав с трех яиц, взятых в Канадском национальном парке Вуд-Баффало. Восемь лет спустя они поместили яйца этих птиц, полученные в колонии, где журавлей разводили в неволе, в гнезда канадского журавля в Национальном заказнике Грейс-лейк в Айдахо. Канадские журавли вырастили птенцов американского журавля как своих собственных, и пятьдесят лет спустя, судя по оценкам, в дикой природе и в неволе в Северной Америке насчитывалось уже более 700 американских журавлей. Пятьдесят лет специалисты по охране природы решали, каких птиц разводить, кормили их, защищали и выпускали в идеальную среду обитания. Манипуляции с эволюционной траекторией птиц позволили людям предотвратить их вымирание. Причем американские журавли – отнюдь не единственный вид, спасенный усилиями человека: в феврале 2020-го канюк-отшельник стал седьмым из видов «класса 1967 года», официально исключенным из списка исчезающих видов, – он примкнул к канадской казарке, миссисипскому аллигатору, черной белке с полуострова Делмарва, большеротой ряпушке, мексиканской крякве и белоголовому орлану, став очередной историей успеха природоохранной деятельности.

Защита исчезающих видов набирала мощь и размах всю вторую половину XX века. В 1969 году конгресс США дополнил закон о сохранении исчезающих видов запретом на ввоз и продажу редких животных из других частей света. В 1973 году 80 стран подписали Конвенцию о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения (СИТЕС), ужесточавшую запрет на международную торговлю вымирающими видами. В том же году президент США Ричард Никсон утвердил полностью переработанный закон об исчезающих видах. Этот закон позволял применять меры, предписанные СИТЕС, на территории США и добавлял в список видов, которые можно было объявить «уязвимыми» или «исчезающими», беспозвоночных и растения. В 1993 году Программа ООН по окружающей среде приняла Конвенцию о биологическом разнообразии. Эта программа, признающая, что биологическое разнообразие – необходимое условие глобального процветания и что для успешной охраны природы требуется согласованное международное сотрудничество, сегодня поддерживается почти во всем мире.

Скрещивание пум

Хотя закон об исчезающих видах 1973 года и заложил юридическую основу для охраны уязвимых и исчезающих видов в США, он далеко не совершенен. Для каждого из перечисленных в нем видов нужен свой план восстановления, который нередко приходится разрабатывать, обладая лишь скудными знаниями об эволюционной истории и необходимых условиях его обитания. Государственные органы должны избегать действий, которые могут быть опасны для вверенных им исчезающих видов. Если указанный в законе вид обнаружен в частных владениях, собственники земли не имеют права охотиться на этих животных, стрелять в них, ставить капканы, преследовать, ловить и вообще как-то им вредить. Неудивительно, что эти строгие правила ежегодно приводят к сотням сложных юридических случаев, в которых закон противоречит правам собственников. Поскольку защитники природы сталкиваются с практически постоянными юридическими трудностями, среди них наметилась тенденция избегать ненужного риска и придерживаться стратегий сохранения видов, которые ограничивают человеческую деятельность, способную плохо повлиять на перечисленные в законе виды. Однако сегодня становится все очевиднее, что подобные пассивные стратегии не замедлили темпов утраты биологического разнообразия, поэтому наша роль как защитников природы предполагает активное вмешательство.

Именно активное вмешательство человека помогло спасти один из самых знаменитых исчезающих видов Северной Америки. Флоридские пумы – это экотип пум, крупных кошачьих, у которых много названий, в том числе кугуар и горный лев. Они славятся леденящими душу воплями, которые издают самки в поисках брачного партнера. Когда европейцы прибыли в Америку, пумы были распространены практически повсеместно – от канадского Юкона до южной оконечности Чили. Но к середине XX века охота, вырубка леса и сельское хозяйство сократили ареал обитания этих животных до отдельных островков-рефугиумов. В 1973 году, когда была проведена перепись, оказалось, что в живых осталось меньше двадцати особей флоридской пумы, и все они обитают на самом юге Флориды.

Перенесемся немного вперед – в 1981 год, когда разработку плана спасения флоридской пумы возглавил биолог Крис Белден из Флоридского управления по охоте и рыболовству. Для начала группе Белдена предстояло определить, какие физические особенности отличают флоридских пум от прочих пум, чтобы и сотрудники природоохранных организаций, и обычные люди могли их легко узнавать. За несколько лет группе Белдена удалось отловить около десятка пум-отшельниц из Национального парка Биг-Сайпресс и собрать данные, описывающие их конституцию и состояние здоровья. Ученые отметили у этих пум широкие плоские лбы и резко выгнутые носовые кости – именно такие особенности упомянул палеонтолог Аутрам Бэнгс, когда в 1899 году выделил флоридских пум в отдельный подвид. Однако группа Белдена выбрала две другие черты, определяющие флоридских пум: длинную шерсть на загривке и изогнутый хвост.

Обычно участки длинной шерсти и изогнутые хвосты не считаются особенностями, позволяющими выделить животных в особую группу. С точки зрения эволюции это исчезающие в здоровой популяции в результате естественного отбора уродства, а не эволюционные новшества, которые бывают либо нейтральными, либо благоприятными. Разумеется, популяция флоридских пум не была здоровой. После десятилетий изоляции они могли выбирать в брачные партнеры только собственных братьев и сестер, родителей и других близких родственников. Поколения близкородственного скрещивания снизили генетическое разнообразие и повысили частотность неадаптивных особенностей вроде изогнутых хвостов. Были у этих пум и более серьезные генетические отклонения. К началу девяностых 90 % самцов в Биг-Сайпресс страдали крипторхидизмом – при этом расстройстве одно из яичек не опускается, – и более 90 % их сперматозоидов были аномальными. Кроме того, у пум часто встречались пороки сердца и слабость иммунной системы, что мешало им противостоять болезням.

Определять видовую принадлежность флоридских пум по шерсти и хвостам было спорным решением еще по одной причине. Эти черты присутствовали у всех пум из Национального парка Биг-Сайпресс, но не наблюдались у большинства пум, которые жили дальше к югу, в Эверглейдсе. Если шерсть на загривке и форма хвоста – это определяющие черты флоридских пум, выходит, популяцию из Эверглейдса надо относить к какому-то другому подвиду?

Эволюционный биолог Стив О’Брайен и ветеринар из рабочей группы по спасению флоридских пум Мелоди Рёльке решили, что эту таксономическую путаницу разрешит анализ ДНК, и сравнили ДНК пум из Эверглейдса и других пум. Результаты едва не остановили все работы по восстановлению популяции флоридских пум: оказалось, что пумы из Эверглейдса не то чтобы флоридские. В недавней эволюционной истории этих пум отыскался момент, когда они обменялись генами с пумами из Коста-Рики.

Проведя некоторые изыскания, Рёльке и О’Брайен обнаружили, что несколько десятков лет назад рейнджеры из Национального парка Эверглейдс попросили Леса Пайпера, директора придорожного зверинца в Бонита-Спрингс, выпустить нескольких флоридских пум, которых он держал в неволе, чтобы пополнить редеющую популяцию. Пайпер не сообщил им, что к этому времени тоже пополнил свою популяцию – особями из Коста-Рики. Он поступил так ради того, чтобы его пумы лучше размножались, и даже не ожидал столь потрясающего успеха. Это натолкнуло исследователей вот на какую мысль: поскольку у нечистокровных пум из Эверглейдса дела явно шли успешнее, чем у чистокровных пум из Биг-Сайпресс, то, возможно, флоридских пум удастся спасти, если обеспечить генетическое разнообразие за счет другой популяции.

К сожалению, Управление по охоте и рыболовству США придерживалось неписаного правила, запрещающего защищать гибриды, а нечистокровные флоридские пумы наверняка считались бы именно таковыми. Чиновники боялись, что защита гибридов может обернуться порчей генофонда исчезающего вида и смазыванием его определяющих черт (даже если эти определяющие черты – особенности вроде пучка шерсти или изогнутого хвоста). Некоторые члены рабочей группы по спасению пум так перепугались, что попросили О’Брайена и Рёльке держать свое открытие в тайне, поскольку опасались, что само существование гибридов поставит под угрозу охранный статус флоридских пум. Внутри группы возник раскол, и ситуация во Флориде вышла из-под контроля. Пошли слухи, что пумы с юга Флориды – не настоящие флоридские пумы, а значит, их можно убивать. Судебный иск из-за отлова одной пумы (которую затем съели) был отклонен по таксономическим основаниям, ибо юристы ответчика заявили, что если даже специалисты не могут договориться, что такое флоридская пума, то нельзя требовать этого от непрофессионала. А тем временем популяция флоридской пумы продолжала сокращаться.

Стив О’Брайен говорил мне, что тогда он был уверен: единственный способ спасти флоридскую пуму – это убедить Управление по охоте и рыболовству США изменить отношение к гибридам. И он поставил себе целью этого добиться. О’Брайен привлек в союзники эволюционного биолога Эрнста Майра – ученого, который еще в 1940 году первым сформулировал теоретическую концепцию биологического вида, – полагая, что у подобного светила достаточный авторитет для привлечения внимания законодателей. Вместе они написали письмо в журнал Science, где подчеркнули, что гибридизация между подвидами, которые по определению принадлежат к одному и тому же виду, происходит в естественной среде, и отметили, что гибридные зоны – места, где ареалы обитания родственных групп пересекаются и происходит скрещивание, – явление весьма распространенное, однако же не приводящее к тому, чтобы различные формы сливались и образовывали единую форму. А еще Майр и О’Брайен предложили новое определение подвида как совокупности особей, которые обладают уникальной естественной историей, обитают в конкретных местообитаниях или областях и имеют общие наследуемые признаки на молекулярном или физическом уровне. Суть аргументации сводилась к тому, что подвиды, даже если они время от времени и смешиваются с другими видами, сохраняют узнаваемые черты, которые легко распознает не только специалист по охране природы, но и непрофессионал.

Управление по охоте и рыболовству согласилось с этими доводами и разрешило отловить и переселить в Биг-Сайпресс-Суомп восемь здоровых самок техасских пум, поскольку их популяция географически и эволюционно была ближайшей к флоридским пумам. Через четыре года родилось первое поколение детенышей-гибридов. Из них выжило пятнадцать, а из восьми самок техасских пум – шесть. В течение нескольких следующих лет родилось еще больше гибридов. Они были здоровыми и крепкими. Частотность тяжелых болезней и физических уродств пошла на спад, и популяция флоридских пум выросла более чем на 50 %.

Отказ от политики запрета гибридов, произошедший безо всякого официального изменения правил, пошел на пользу и другим видам. Пестрая неясыть при распространении на запад, поперек Северной Америки, иногда скрещивается с северной пятнистой неясытью, которая находится под угрозой исчезновения. В 2011 году при пересмотре плана спасения северной пятнистой неясыти было отмечено, что гибридизация с пестрой неясытью хотя и происходит, но редко и не имеет никакого значения для восстановления численности северной пятнистой неясыти. Примерно так же естественная гибридизация исчезающего белого лопатоноса и более распространенного обыкновенного лопатоноса в нижнем течении рек Миссисипи и Атчафалайя не считается угрозой восстановлению численности белого лопатоноса. Гибриды могут оставаться под охраной закона об исчезающих видах 1973 года, пока сохраняются их признаки.

Беда в том, что иногда гибридизация эти признаки стирает. Красногорлый лосось Кларка – Льюиса водится по всему северному побережью Тихого океана. Десятилетиями в водоемы, где обитает эта рыба, выпускали огромное количество выращенной в питомниках радужной форели – ее тысячами вываливали в озера и реки из самолетов для спортивной рыбалки. Данные виды охотно скрещивались, но при этом и радужная форель, и гибриды были приспособленнее чистокровного красногорлого лосося и могли его вытеснить. Несколько десятилетий назад объединения защитников природы выступили за то, чтобы красногорлый лосось Кларка – Льюиса попал под защиту закона об исчезающих видах. Но когда ученые провели оценку численности популяции, оказалось, что они не могут отличить чистокровного красногорлого лосося от гибридов, а значит, не могут и порекомендовать придать ему охранный статус. Эта проблема так и не решена, хотя исследования древней ДНК сулят некоторую надежду. Моя лаборатория совместно с Карлосом Гарсой и Девоном Пирсом из Исследовательского центра юго-западного рыбного хозяйства при Национальном управлении океанических и атмосферных исследований сейчас занимается секвенированием ДНК лосося, пойманного в начале XX века, то есть до того, как начались масштабные бомбардировки радужной форелью с самолетов. Мы надеемся найти в музейном чучеле рыбы генетические маркеры, которые отличают местные виды от завозных, выращенных в питомнике, и на их основе разработать подход, который специалисты по охране природы смогут применять, чтобы выявить, какие популяции следует охранять в первую очередь. Если у нас все получится, похожие методы помогут Управлению по охоте и рыболовству находить выход из сложных ситуаций с другими гибридами.

Поскольку никакой официальной политики по обращению с гибридами не существует, чиновники из Управления по охоте и рыболовству США рассматривают каждый случай по отдельности. Сегодня генетические данные показывают, что гибридизация распространена больше, чем думали биологи до начала эпохи секвенирования ДНК. А эволюционные последствия гибридизации могут быть разными, и потому представить себе действенную и одновременно универсальную политику по гибридам довольно трудно. Иногда гибридизация не оказывает никакого воздействия, как в случае северной пятнистой неясыти и белого лопатоноса. А иногда, как в случае красногорлого лосося Кларка – Льюиса, она оказывается губительной, поскольку размывает определяющие особенности и угрожает выживанию исчезающего вида. Впрочем, она может быть и полезной, поскольку дает своего рода бустерную дозу ДНК, которая спасает популяцию от вредных последствий близкородственного скрещивания, как это произошло с флоридской пумой.

Сейчас, по прошествии 25 лет с тех пор, как Управление по охоте и рыболовству приняло меры по спасению флоридских пум при помощи скрещивания с техасскими пумами, популяция «флоридцев» здоровее, чем в 1995 году, и в ней больше животных, чем до начала гибридизации. Но наша работа не закончена. В 2019 году Стив О’Брайен попросил мою исследовательскую группу секвенировать ДНК трех флоридских пум, которых его сотрудники отловили в начале девяностых. Две особи были из популяции Биг-Сайпресс, а одна – из популяции Эверглейдс, которая, увы, вымерла до того, как во Флориду завезли техасских пум. Мы сравнили геномы каждой особи с большими базами данных по геномам пум, собранным по всему современному ареалу обитания этого вида. Как и ожидалось, у пум из Биг-Сайпресс были явные признаки близкородственного скрещивания, а геном пумы из Эверглейдса указывал на недавнюю гибридизацию. Часть генома пумы из Эверглейдса была похожа на геномы пум из Биг-Сайпресс, причем некоторые длинные участки ДНК ясно показывали, что отец и мать этой особи были близкими родственниками. Другие части генома содержали вариации, полученные от центральноамериканских предков. Когда мы подробно рассмотрели хромосомы пумы из Эверглейдса, оказалось, что количество вариаций колеблется между двумя этими пределами – их либо очень много (состояние после генетического спасения), либо нет вообще (состояние в результате близкородственного скрещивания). Эти два полюса показывают, что происходит после генетического спасения. Всего за несколько поколений у всех пум из Эверглейдса появились длинные участки ДНК, где вариации, привнесенные неродственным скрещиванием, были утрачены. Польза от гибридизации сошла на нет из-за постоянного близкородственного скрещивания.

Мы не проверяли, не утрачено ли за это время разнообразие, которого удалось добиться, когда в Биг-Сайпресс завезли техасских пум (ведь в этой популяции тоже шло близкородственное скрещивание), но, думаю, что так оно и произошло. Генетическое спасение помогло, однако популяция по-прежнему мала и изолированна и у флоридских пум по-прежнему нет выбора – им приходится спариваться с близкими родственниками. Хотя сейчас популяция на вид здорова, к статье, опубликованной на сайте New York Times в августе 2019 года, прилагались видео с несколькими флоридскими пумами, которые страдают каким-то неврологическим расстройством, мешающим им управлять задними лапами. Пока что специалисты не знают, чем вызвана эта новая напасть – очередной генетической мутацией или чем-то еще, например, какими-то токсинами в окружающей среде. Но очевидно одно: будущее этих животных – наша ответственность. Мы должны понять, что именно вызывает эту новую угрозу выживанию флоридских пум, и найти выход из положения. Иначе флоридские пумы исчезнут, невзирая на десятилетия попыток спасти их.

Без нашего активного вмешательства популяция флоридских пум не восстановилась бы. Люди изменили среду их обитания настолько, что отдельные особи уже не могли ни покидать популяцию, ни вливаться в нее, и как бы мы ни старались оставить их в покое, это не решило бы проблему вырождения из-за близкородственного скрещивания, которое приводило к болезням и бесплодию. Другие исчезающие популяции пум могут быть спасены, если создать для них природные коридоры, по которым особи получат возможность перемещаться естественным путем. А там, где этого сделать нельзя, специалисты по охране природы должны имитировать такой процесс, физически перемещая животных из одной популяции в другую, – причем с той же регулярностью, что и в природе, иначе подобное вмешательство не приведет к успеху.

Флоридские пумы – обнадеживающий пример того, чего может достичь природоохранная деятельность, когда люди готовы вмешаться, но это еще и напоминание, что все человеческие поступки имеют свои последствия. Сегодняшние флоридские пумы – уже не те, что были раньше, и не те, какими стали бы без нашего вмешательства. В сущности, люди и спасли, и создали подвид, который мы теперь называем флоридскими пумами.

Гиацинтовая напасть

Сегодня темпы вымирания животных высоки, но, безусловно, они были бы еще выше, если бы люди продолжили двигаться по той же траектории эксплуатации, что и в XIX веке. На всех континентах запущены программы охраны природы от промышленного использования. Возникли сотни природоохранных организаций, как стихийных, так и государственных, которые ставят перед собой самые разные задачи, – одни защищают те или иные виды и экосистемы, другие борются с браконьерством и китобойным промыслом и ведут просветительскую деятельность с целью убедить коммерческие предприятия и общество в пользе сохранения биоразнообразия. Хотя освоение земель не прекращается, а население планеты растет, люди учатся ценить биоразнообразие, а благодаря этому старания защитить его встречаются более благосклонно и с каждым годом находят все больше поддержки. Конечно, предстоит еще многое сделать. И хотя существующие подходы к охране природы принесли свои плоды, их недостаточно. Чтобы решить природоохранные задачи современности, нам нужны более совершенные и хитроумные технологии и большая готовность вмешаться. Миру необходима очередная научно-техническая революция.

Взять хотя бы историю с водяным гиацинтом.

После того как «Кузен Боб» в 1910 году предложил свой проект, жители Луизианы пытались избавиться от водяного гиацинта любыми средствами, кроме бегемотов. Они вытаскивали растения из воды вручную, жгли их, заливали нефтью, обрабатывали пестицидами. Когда же физические и химические методы не помогли, было решено привлечь к делу другой биологический вид. В Луизиану завезли белого амура, который с удовольствием подъел несколько других водяных сорняков, но водяной гиацинт по достоинству не оценил. Тогда подключили три вида насекомых – двух долгоносиков и мотылька, – которые в ходе эволюции приучились специализироваться на водяном гиацинте. Насекомые попортили растения настолько, что те стали восприимчивы к болезням и начали хуже цвести, но распространяться тем не менее не прекратили. И сегодня плотные зеленые одеяла из гиацинта, блокирующие солнце, истощающие кислород в воде, губящие рыбу, запруживают реки и вызывают экологические и экономические бедствия на всех континентах, кроме Антарктиды. Эту проблему нужно как-то решать.

Инвазионные виды – явление не новое. Биологические виды распространяются естественным образом и иногда переносятся на большие расстояния. Перелетные птицы переносят икру рыб и семена растений через целые континенты. Бури и течения распространяют растения и животных на плавучих островах из водорослей. Несколько лет назад мы с Логаном Кистлером, специалистом по древней ДНК, который специализируется на одомашненных растениях, показали, что тыквы-горлянки переплыли из Африки в Америку по трансокеанским течениям, – причем, хотя плавание продолжалось сотни дней, их семена сохранили всхожесть в достаточной степени, чтобы основать популяции, которые впоследствии обнаружили и окультурили индейцы.

Изобретя путешествия на дальние расстояния, люди тоже стали служить транспортом для распространения видов, иногда преднамеренно, иногда нет. По мере совершенствования технологий темпы распространения при участии человека выросли. Европейские колонисты привозили с собой виды, которые напоминали им о доме; ну а в дальнейшем люди уже ввозили виды с конкретной целью. Например, растение кудзу (пуэрарию дольчатую) ввезли в США из Азии в конце XIX века, чтобы контролировать эрозию почвы. В некоторых областях США кудзу добилось такого успеха, что его прозвали «вьюнком, сожравшим юг», – за склонность глушить растительность, портить линии электропередачи и оплетать дорожные знаки, стоящие машины и все прочее, что встретится на пути, со скоростью до 30 сантиметров в день.

Мы и сегодня перемещаем виды с места на место за экзотическую наружность или вкус, за то, что они, по нашему мнению, могут так или иначе пригодиться, или даже не подозревая, что что-то вообще переносится. В 2016 году инспектор из Министерства сельского хозяйства США перехватил в аэропорту Сан-Франциско посылку с гнездом азиатских огромных шершней, так называемых шершней-убийц, внутри которого были очень даже живые куколки. Иногда огромных шершней едят как деликатес или болеутоляющее средство, поэтому инспекторы решили, что посылка предназначалась все-таки в подарок, а не для экологического теракта. Да, этим инспекторам удалось успешно предотвратить вторжение шершней-убийц в 2016 году, однако в 2019-м взрослых огромных шершней заметили и в штате Вашингтон, и в Британской Колумбии, что вызвало вполне обоснованную панику, поскольку они могли истребить местных медоносных пчел. Виды не способны учитывать политические границы и соблюдать человеческие законы, поэтому продолжают распространяться в ареалы, где их считают инвазионными. Если климат в этих ареалах их устраивает, если они находят там достаточно пищи и могут сделать так, чтобы их самих не ели, то потенциально они могут закрепиться на новом месте.

Сегодня специалисты по охране природы сосредоточены в основном на борьбе с видами, чье появление нанесло экологический или экономический ущерб. Тогда ученые не стесняются вмешаться и пытаются предотвратить закрепление вида, создавая среду, к которой он не приспособлен. В число подобных методов входит отравление инвазионного вида химическими гербицидами и пестицидами – и за это временное снижение численности инвазионного вида приходится платить ухудшением качества воды и почвы, – а также ввоз видов, которые едят или вытесняют вид-разрушитель. Иногда ученые даже пытались устранить инвазионный вид вручную.

Случалось, что подобные меры приводили к поразительным успехам. В 1993 году ученые выпустили божьих коровок на островок Св. Елены на юге Атлантического океана, где южноамериканские щитовки, попавшие на остров двумя годами ранее, пожирали местные деревья Commidendrum robustum. Божьи коровки – хищники, прекрасно истребляющие щитовок, и с 1995 года на острове не было ни одной вспышки заражения щитовками, а деревья Commidendrum robustum чувствуют себя великолепно. Программа регулируемой охоты под эгидой Службы национальных парков США истребила кабанов на островке Санта-Крус у побережья Калифорнии чуть больше чем за год, начиная с 2005-го. В отсутствие кабанов снова начала расти численность туземных растений и животных, среди которых есть восемь видов из списка исчезающих.

Конечно, устранение вручную – наименее рискованная из существующих стратегий, поскольку она вряд ли нанесет долгосрочный экологический ущерб, однако достигнутое с таким трудом снижение распространенности инвазионного вида сохраняется лишь ненадолго. С 2017 по 2019 год охотникам платили за то, чтобы они по ночам прочесывали район Эверглейдс во Флориде в поисках инвазионного темного тигрового питона. Инвазионные питоны добились в Эверглейдсе сенсационного эволюционного успеха. Их маскировочный окрас идеален, а едят они всех подряд, от мелких млекопитающих и птиц до белохвостых оленей и даже аллигаторов. Неудивительно, что тигровые питоны – настоящая катастрофа для местной фауны, особенно для птиц. За два года кампании охотники изловили в Эверглейдсе более двух тысяч темных тигровых питонов, в том числе особей, достигавших пяти и более метров в длину. Однако все эти старания оказались для инвазионной популяции питонов не страшнее комариного укуса. Значит, нужно искать другой выход из положения.

В начале 2019 года некоммерческая организация Island Conservation доложила, что ей удалось успешно ликвидировать крыс на островке Теуауа в архипелаге Маркизские острова. Теуауа стал шестьдесят четвертым островом, на котором Island Conservation успешно вывела инвазионных крыс. Экологическое возрождение в каждом случае поражало воображение. Стремительно росли популяции туземных морских птиц, поскольку крысы больше не ели их яйца. Возвращалась туземная растительность, поскольку семена и молодые растения теперь тоже никто не пожирал. Пользу получили и люди – повысились урожаи, исчезли болезни, переносимые грызунами. Однако методы уничтожения грызунов, которые практикует Island Conservation, вызывают споры. Они делают ставку на родентициды – посыпают острова шариками крысиного яда с дронов и вертолетов. Родентициды дают нужный результат, но у них есть неприятные побочные эффекты: они не могут быть нацелены на какой-то отдельный вид и убивают в том числе и птиц, которые едят отравленных грызунов. К тому же любой химикат или яд потенциально может загрязнить почву и воду. Хотя сегодня местные общины убеждены, что потенциальная опасность родентицидов окупается прекрасными результатами, и команда Island Conservation согласна с ними, но она думает и о новом, более безопасном выходе из положения: о синтетической биологии. Вместе с международной группой ученых и некоммерческими организациями компания разработала программу «Генетический биоконтроль над инвазионными грызунами». Цель программы – методами генной инженерии лишить крыс способности размножаться, поскольку в их ДНК будет введена мутация, делающая их бесплодными.

Синтетическая биология как метод контроля над инвазионными видами наверняка окажется действеннее, чем попытки устранить вредителей вручную, а также более гуманной и безопасной для окружающей среды, чем отрава. Однако она еще глубже погружает нас в роль хозяев эволюционного будущего других видов. Впрочем, нас уже и так выбрали на эту роль, и вопрос лишь в том, как далеко мы зайдем. Позволим ли мы себе непосредственно изменить ДНК того или иного вида, чтобы спасти его или другой вид от вымирания? И насколько отличается этот подход от всего, что мы применяем сегодня?

Пока мы раздумываем над этими вопросами и над доступными нам вариантами, на болота Юго-Востока США каждый год выезжают волонтеры, чтобы поучаствовать в плановой расчистке местных прудов, озер и рек. Они заходят по пояс в мутную стоячую воду, пучками выдирают водяной гиацинт и заталкивают его в большие пластиковые корзины, чтобы освободить дорогу каякам, пловцам и рыбе. И каждый год сорняк вырастает снова.

Часть II

Как могло бы быть

Глава шестая

Безрогие

Как-то раз осенью 2019 года, сразу после полудня, я забралась на пассажирское сиденье кроссовера «Хонда» Элисон ван Эненнаам, чтобы прокатиться на ферму при Калифорнийском университете в Дейвисе, где разводили коров. На номерной пластине внедорожника значилось BIOBEEF – «биоговядина», – а на торпеде стоял зеленый пластмассовый крокодильчик, ностальгический сувенир в память об австралийском происхождении Элисон.

– Быкомобиль, – сообщила мне, устраиваясь за рулем, Джози Тротт, глава лаборатории Элисон и ее незаменимая помощница. – Элисон просила с ним поаккуратнее.

Я приехала в Дейвис, чтобы прочитать хэллоуинскую лекцию в Центре геномики, и согласилась на это отчасти потому, что получала возможность познакомиться с Элисон. Элисон – одна из ведущих специалистов по биотехнологиям в животноводстве, а кроме того, она прекрасно умеет общаться с людьми и потому стала лицом этих исследований. Я хотела узнать из первых рук не только о подробностях работы Элисон, но и о ее методах коммуникации с широкой публикой, – полагаю, я никого не обижу, если замечу, что этот вопрос редко стоит на повестке дня, когда речь заходит о применении биотехнологий в сельском хозяйстве. А еще, естественно, после событий последних нескольких месяцев я хотела познакомиться с ее племенной коровой Принцессой. К несчастью для меня, расписание Элисон никак не соответствовало таким планам, поскольку она улетела на Хэллоуин в Австралию на конференцию по генетике и животноводству. Однако Джози вызвалась от имени Элисон помочь мне и познакомить с другими участниками рабочей группы, а может быть, и показать их коров.

Нашей первой остановкой был ланч. Пока мы ждали, когда принесут еду, Джози и двое ее коллег, примкнувших к нам, – Джои Оуэн и Том Бишоп – рассказали мне, над какими проектами они сейчас работают. Джои и Том изучали разные способы применения биотехнологий, которые дали бы фермерам больше возможностей влиять на пол будущих телят. Понятно, что владельцы молочных ферм предпочли бы, чтобы в их хозяйстве рождалось больше телочек, поскольку от быка молока не дождешься. Генетический подход, ограничивающий рождение бычков, избавил бы их от хлопот, связанных с продажей бычков на мясо, и от необходимости забивать их при рождении.

Я слушала Джои и Тома и думала о Принцессе: мне было очевидно, что новые биотехнологии – молекулярные инструменты, которые отключают гены, меняют буквы в коде ДНК, берут ген у одного вида и вставляют его в геном другого, – вплотную подвели нас к очередному перевороту в наших отношениях с растениями и животными. Но мне было не так очевидно, сколько еще – по мнению тех, кто работает в сфере синтетической биологии, – нам осталось ждать этого переворота. Сегодня нас побуждают к применению новых технологий те же стимулы, которые двигали нашими предками: улучшить жизнь человека, жизнь наших домашних животных и среду, в которой мы все обитаем. Но новые технологии порождают некое новое ощущение: они кажутся… не такими естественными, что ли. Хуже того – их применение вызывает смутную неловкость, которую всячески разжигают и подпитывают щедро финансируемые глобальные кампании, насыщенные дезинформацией, цель которой – не дать широкой публике понять, на что эти биотехнологии способны, а на что нет. Последствия таких кампаний нельзя недооценивать: сегодня общество настолько поляризовано, что простая попытка обсудить проект с применением этих инструментов может вызвать недоверие, гнев и даже вспышку насилия.

Исследования Элисон – яркий пример того, как трудно работать в этой новой области. Элисон стремится сделать жизнь животных благополучнее, избавить их от страданий – и одновременно улучшить экономическую ситуацию в животноводстве. И хотя она всю свою карьеру посвятила пропаганде этих технологий, будущее видится ей туманным.

Когда Джои и Том описывали мне свои эксперименты, в их голосах тоже не звучало особого энтузиазма. Я чувствовала, что они изо всех сил стараются не падать духом, несмотря на все препятствия, с которыми столкнулась команда в предыдущие несколько месяцев. Но после того как ученым пришлось иметь дело с реакцией общества на историю с Принцессой, им стало трудно рисовать себе будущее, где их работа окажет желаемое воздействие.

Мы поели и направились обратно к машине. Следующая остановка – ферма и, возможно, Принцесса. По пути мы болтали о карьерном росте в науке (вообще) и в биотехнологиях (в частности) и о том, что может ожидать каждого из нас. Джои вот-вот должен был закончить диссертацию и сейчас решал, куда податься – в науку или в промышленность. Выбор предстоял не из простых. Работа в университете обеспечивает больше творчества и независимости, однако найти финансирование для научных исследований вроде тех, которыми занимается Элисон, практически невозможно, – во многом из-за неясного законодательства, регулирующего применение биотехнологий в сельском хозяйстве. А без законодательной основы такие ученые, как Элисон, Джози, Джои и Том, могут потратить годы на работу над проектом только ради того, чтобы в последнюю минуту узнать, что кто-то передумал или какое-то правило истолковали по-новому – и теперь нужно преодолевать новые барьеры. Государственные учреждения вроде Калифорнийского университета в Дейвисе не настолько богаты, чтобы платить за бесконечные серии экспериментов, которых требует нынешнее капризное законодательство. Чтобы продолжать заниматься подобными исследованиями, Джои, возможно, придется искать работу в промышленности.

Когда мы остановились у стойла, наша маленькая компания умолкла. Я думала о Принцессе и ее сложных отношениях с существующим законодательством. Принцесса – по крайней мере, с моей точки зрения – была обычной дойной коровой. Но еще она была продуктом эксперимента, который, насколько я знала из прессы, прошел не совсем по плану. Я знала, что братьев Принцессы кремировали и что пощадили только ее – до поры до времени. Будет ли мне очевидно с первого взгляда, что Принцесса – продукт генной инженерии?

Мы выбрались из внедорожника и направились через главное здание к дальней двери, которая вела во внутреннюю часть фермы. Там повсюду были коровы. Вдали стадо доедало остатки травы. Ближе к нам находился лабиринт из десятков загончиков, где держали коров разного возраста и разных пород, должно быть, участвовавших в самых разных экспериментах. Мы прошли мимо загона с двумя коровами и их маленькими телятами, один из которых упорно, но без особого успеха пытался допроситься молока хотя бы у одной из матерей. Свернув за поворот, мы миновали загон, где жевали жвачку и тупо глядели в пространство десятка два телок, и еще один, в котором содержалось примерно столько же мирных с виду бычков. Но вот наконец и Принцесса – в третьем и последнем загоне в ряду. Ее загон был по размеру такой же, как у всех, но она делила кров лишь с одним животным – мускулистым быком. Оба пристально посмотрели на нас, когда мы подошли и остановились перед ними.

– Это ее муженек, – усмехнулась Джози, показав на быка, и пояснила: – Его задача – чтобы она забеременела.

Джози порылась в корыте с кормом, выбрала из сухого овсюга несколько стеблей люцерны и предложила Принцессе полакомиться.

Я растерялась и осторожно уточнила:

– Я думала, эксперимент завершен?

– Нам надо сделать анализ ее молока, – ответила Джози. – Для Управления по контролю за продуктами питания и лекарствами.

– Анализ на что? – спросила я, не сдержавшись.

Джози повернулась ко мне со смесью досады и недоумения на лице.

– Вот именно, – процедила она, а Том раздраженно прищелкнул языком и отвернулся.

ГМО – это плохо! А что такое гмо?

Не будет преувеличением сказать, что генная инженерия в сельском хозяйстве – больная тема. Одни открыто возражают против применения инструментов синтетической биологии для модификации культурных растений и домашних животных, напирая на «неестественность» процесса и на риск непредсказуемых последствий. Другие считают генную инженерию всего лишь простым и точным методом, позволяющим манипулировать с видами точно так же, как мы манипулировали с ними с момента зарождения земледелия. Истина где-то посередине.

Цель генной инженерии та же, что и у традиционной селекции: сделать так, чтобы животные и растения стали вкуснее или полезнее. Однако сам процесс происходит иначе. При традиционном подходе мы скрещиваем двух особей и надеемся, что у кого-то из их потомства проявится желаемая черта. При генной инженерии непосредственно редактируется ДНК организма, что гарантирует проявление нужной черты уже в следующем поколении. Поэтому генная инженерия быстрее селекции, причем иногда процесс сокращается на десятилетия. А если учесть, что население планеты растет и всем людям надо что-то есть, более быстрый и действенный метод усовершенствования культурных растений и домашних животных не может не пригодиться.

Конечный продукт генной инженерии нередко идентичен тому, чего можно было бы ожидать после нескольких поколений селекции, однако же это не обязательно. Методами генной инженерии можно создать так называемые трансгенные растения и животных (организмы, сочетающие черты разных видов). Казалось бы, трансгенные организмы – это что-то из области фантастики, но на самом деле нет. Сегодня у трансгенных растений экспрессируются гены бактерий, что придает им свойства инсектицидов. У трансгенных коров и коз экспрессируются человеческие гены, которые меняют состав молока, повышая его антимикробные качества или делая его пригодным для тех, у кого аллергия на любое молоко, кроме человеческого. У трансгенной гавайской папайи экспрессируются гены вирусов, которые обеспечивают иммунитет к вирусу кольцевой пятнистости папайи. И это лишь несколько примеров реально существующих трансгенных организмов.

На заре синтетической биологии большинство организмов, полученных методами генной инженерии, даже те из них, создатели которых ставили себе целью создать то же самое, что можно было получить при помощи традиционной селекции, были трансгенными, пускай и в минимальной степени. Дело в том, что тогда была распространена практика интегрировать фрагменты бактериальной ДНК, чтобы проверить, что необходимое редактирование состоялось (об этом мы подробно поговорим позже). Это привело к тому, что все продукты, полученные методами генной инженерии, стали обобщенно называть Frankenfoods, в примерном переводе «еда Франкенштейна» – именно такой безапелляционный эпитет употребил в письме в New York Times в 1992 году профессор английской филологии из Бостонского колледжа Пол Льюис, которому претила сама мысль о генно-модифицированных помидорах.

Более современные подходы к генной инженерии не оставляют в геноме никаких следов процесса редактирования. Поэтому новые организмы, созданные генной инженерией, обычно не трансгенные, а цисгенные, то есть не содержат ДНК других организмов. Чтобы это подчеркнуть, о таких продуктах часто говорят, что они не «получены методами генной инженерии», а просто – «с отредактированным геномом». Цисгенные генно-модифицированные организмы с отредактированным геномом легче находят путь на рынок, чем трансгенные, и поэтому многие компании переключились с создания новых комбинаций организмов (то есть с трансгеники) на усиление или искоренение уже существующих признаков.

Хотя многие организмы с отредактированным геномом, в сущности, тождественны продуктам традиционной селекции, общественное мнение продолжает связывать все организмы, подвергшиеся генной инженерии (иногда их называют генно-модифицированными организмами или ГМО), с трансгеникой, причем с трансгеникой, о которой и думать противно: Льюис, к примеру, представлял себе генно-модифицированные помидоры с фрагментами ДНК рыб, но подобных помидоров не было тогда и нет сейчас. Такой рефлекторный «фу-фактор» и привел к тому, что вокруг ГМО царят путаница и домыслы, причем ситуация лишь усугубляется. Производители продуктов и маркетологи, рассчитывая нажиться на отвращении покупателей, украшают свой товар утешительно-яркими зелеными наклейками, гласящими «Без ГМО», даже если никаких аналогичных генно-модифицированных продуктов не существует и сравнивать не с чем. Зайдя в любой супермаркет, покупатель увидит наклейки «Без ГМО» на апельсинах, лимонах, помидорах, фасоли, оливках и бесчисленном множестве других продуктов, для которых сегодня не существует коммерческих генно-модифицированных аналогов. Кроме того, покупатель – возможно, к своему удивлению – обнаружит наклейки «Без ГМО» на упаковках соли, а между тем соль – минерал и у нее нет ДНК, так что модифицировать тут нечего. Тогда что же означает эта ярко-зеленая наклейка «Без ГМО»? Да в общем-то, ровным счетом ничего.

Определить, что такое генно-модифицированный организм, непросто. Я бы сказала – вслед за многими, – что все, что мы едим, генно-модифицированное, учитывая тысячелетия селекции, в результате которых были созданы наши культурные растения и домашние животные. Но и это не то определение, которое предполагает термин ГМО, и такое превратное толкование не дает увидеть подлинные различия между инструментами генной инженерии и традиционной селекцией.

Несколько суженное определение ГМО охватывает только организмы, полученные людьми в результате применения иных методов, нежели традиционная селекция. Однако и такое определение слишком широко. Апельсины навель, яблоки ханикрисп, арбузы без косточек и фундук – не продукты традиционной селекции, но и не ГМО. Они созданы при помощи прививок: части растений разных видов или линий сращивают друг с другом. Без прививок не получить некоторые наши любимые продукты с наклейкой «Без ГМО». Скажем, виноградники живут под постоянной угрозой филлоксеры, болезни, которую вызывает тля. Люди завезли тлю в Европу из Америки случайно, в XIX веке, из-за чего европейскому виноделию едва не пришел конец, поскольку тля стремительно уничтожала виноградники. Но когда европейские лозы привили к корням американских сортов винограда, устойчивых к филлоксере, европейские виноградники выжили и вино осталось столь же вкусным. Сегодня почти все виноградные лозы в мире получены прививками на американские корни, но вряд ли кто-нибудь станет утверждать, что их надо называть ГМО.

Поскольку прививки не влияют на ДНК отдельных клеток растений, такие организмы можно исключить из числа ГМО, если сузить определение и ввести в него прямое указание на то, что речь идет об организмах с модифицированной ДНК. С учетом этого Евросоюз определяет ГМО как организмы с ДНК «с изменениями, которые не могут произойти естественно в результате скрещивания или природной рекомбинации». Однако, что любопытно, под это определение не подпадают многочисленные сорта фруктов, овощей и злаков, которые получены в прошлом веке в результате мутационной селекции – метода создания новых сортов растений путем преднамеренного облучения рассады мутагенной радиацией или обработки химикатами. Мутационная селекция вызывает множество изменений в последовательности ДНК в случайных местах по всему геному и таким образом меняет фенотип растения. В число продуктов мутационной селекции входят, в частности, бурый рис, популярная пшеница сорта ренан, устойчивая к болезням, и красные грейпфруты, но если верить ярко-зеленой наклейке на бутылке сока из красных грейпфрутов в моем холодильнике, они не считаются ГМО. Почему? Евросоюз утверждает, что хотя, безусловно, во время мутационной селекции одномоментно возникает множество мутаций, но те же полезные мутации, вероятно, могло бы вызвать и достаточно длительное воздействие природных мутагенов (например, ультрафиолетового излучения). А поскольку такие сорта могли возникнуть и естественным путем, они не подпадают под определение ГМО, которое дал Евросоюз.

Внесу ясность: я не утверждаю, что продукты мутационной селекции надо считать ГМО. И не думаю, что для них нужно принимать какие-то дополнительные законы, не те, которым подчиняются сорта, выведенные традиционными методами. Мутации – это не всегда опасно. Каждый раз, когда клетка делится, создается новая копия генома этой клетки, и в этой копии всегда есть ошибки. Например, у каждого ребенка в геноме есть около 40 новых мутаций, которых не было у родителей, и большинство из них никак не повлияют на носителя. Я рассказала об этих продуктах не в качестве аргумента за более строгое регулирование продуктов мутационной селекции, а именно для того, чтобы подчеркнуть, что это все же лукавство – игнорировать тысячи невыявленных случайных генетических изменений, возникающих при мутационной селекции, и при этом требовать изъятия с рынка продуктов, содержащих несколько конкретных и целенаправленно внесенных мутаций, на том основании, что побочные эффекты этих мутаций могут оказаться опасными.

Если определение ГМО, которое дает Евросоюз, сосредоточено на процессе инженерного создания организма, то США предпочли подвергнуть регулированию конечный продукт. Однако из этого не следует, что все генно-инженерные организмы равны перед законом. В США законодательством по генно-инженерным организмам занимаются три управления, составляющие единую Федеральную координационную структуру. Растениями занимается Министерство сельского хозяйства, животными и кормом для них – Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами, а пестицидами и микроорганизмами – Агентство по охране окружающей среды. Каждое из них придерживается особого подхода к регулированию. Например, Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами относится к генно-инженерным животным и корму для животных как к лекарствам и требует для них тех же испытаний безопасности и эффективности, как, скажем, для нового лекарства от рака. Напротив, министерство сельского хозяйства предпочитает никак не регулировать генно-инженерные растения, если конечный продукт неотличим от растения, полученного в результате традиционной селекции. Благодаря позиции министерства создатели генно-редактированных растений в США чувствуют себя свободнее, чем в любой другой стране, однако отсутствие глобальной координации действий при регулировании этих продуктов в долгосрочной перспективе окажется пагубным. Что произойдет, когда растение, созданное в Штатах при помощи редактирования генома, высадят на ферме в Европе? Оно внезапно превратится в ГМО? А поскольку конечный продукт невозможно распознать как ГМО, то кто сможет это определить? А главное – неужели это и правда важно?

Безрогие голштинцы

Бури, отец Принцессы, появился на свет в 2015 году на ферме в Миннесоте. Он был одним из нескольких бычков, родившихся той весной в результате процесса переноса ядра соматической клетки, проще говоря, клонирования. Клонирование – это создание организма целиком не из клетки, которая формируется, когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, а из другой клетки, соматической, которую берут из какой-то другой ткани организма. На суперупрощенном уровне клонирование происходит примерно так: забирают неоплодотворенную яйцеклетку, из нее изымают ядро, где находится ДНК, а вместо него вставляют ядро соматической клетки. Затем, на этапе репрограммирования, белки яйцеклетки обманывают геном соматической клетки, заставляя его забыть, какого типа была эта клетка (скажем, кожи или молочной железы), и превратиться в ту клетку, которая формируется, когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, – то есть в клетку, которая способна делиться и дифференцироваться, порождая все многообразие клеток, составляющих организм. Клонирование в животноводстве не было редкостью, и к 2015 году рождение здоровых клонированных телят являлось событием хотя и радостным, но уже не сенсационным. Однако Бури был не просто клоном. Он был клоном с редактированным геномом.

Геном Бури редактировали ученые из биотехнологической компании Recombinetics. Их задачей было на раннем этапе развития эмбриона изъять короткую последовательность букв ДНК из первой коровьей хромосомы и вставить вместо нее другую последовательность букв ДНК, немного длиннее. Нередко геномы отдельных особей обладают несколько разными вариантами одного и того же отрезка ДНК, и эти варианты называются «аллели». При удачной замене одного аллеля на другой у компании Recombinetics должно было получиться животное, у которого в дальнейшем не вырастут рога.

Безрогость, она же комолость, наблюдается у крупного рогатого скота тысячелетиями. Древнейшее свидетельство существования безрогих коров мы находим в искусстве Древнего Египта: на одном изображении таких коров доят дети – свидетельство того, что отсутствие рогов ассоциировалось с мирным нравом. В Европе археологи нашли безрогие черепа крупного рогатого скота на десятках стоянок за последние 4000 лет, а это показывает, что во многих культурах земледельцы предпочитали комолый скот рогатому. Аллель, с которым работала Recombinetics, по оценкам ученых, возник в ходе эволюции лишь 1000 с небольшим лет назад – это одна из нескольких мутаций безрогости, обнаруженных у современных пород скота.

Легко представить себе, почему скотоводы и земледельцы на протяжении всей истории предпочитали безрогий скот. Безрогих животных легче пасти, перегонять и доить. Рога острые, и напороться на них бывает больно и другим животным, и людям, оказавшимся на пути рогатого зверя. Безрогие животные могут жить более скученно, и скотовод, чье богатство измеряется поголовьем скота на его земле, может держать больше голов, если на этих головах нет рогов. Сегодня безрогий скот ценится так высоко, что фермеры часто решают удалить рога хирургически (а иногда их даже принуждают к этому законы).

В США обезроживают около 15 миллионов телят ежегодно. Обезроживание – процедура дорогостоящая, болезненная и (что естественно) вызывающая большие сомнения в благополучии животных на фермах. Когда Recombinetics занималась редактированием генома Бури, это делалось как раз с целью избавить животных от процедуры обезроживания или по крайней мере снизить необходимость в ней. Вставив комолый (безрогий) аллель из генома абердин-ангусской породы (элитной мясной породы, которая в ходе эволюции утратила рога) в геном голштинцев (черно-белой породы, превалирующей в молочной индустрии), Recombinetics хотела создать безрогого голштинского быка, которого можно было бы спаривать с голштинскими коровами, чтобы повысить долю комолых особей в этой важной для сельского хозяйства породе.

Но постойте! Ведь безрогость у абердин-ангусской породы уже имеется! Более того: у многих пород скота, в том числе у молочных, иногда рождаются безрогие от природы телята. Можно же взять кого-то из них и скрестить с голштинцами. Так почему не пойти нормальным путем?

Потому что это привело бы к экологической и финансовой катастрофе.

Передать аллель комолости от ангусов голштинцам вполне можно было бы и при помощи традиционного скрещивания или искусственного осеменения. Если осеменить голштинскую корову спермой комолого абердин-ангусского быка, теленок наследует комолый аллель от отца и, поскольку для желаемого эффекта достаточно только одной копии, вырастет безрогим. Но беда в том, что от отца теленок унаследует не только комолый аллель. Он получит от ангуса ровно половину своего генома – то есть одна из копий каждого гена будет версией, оптимизированной для получения говядины. Для молочной фермы это катастрофа. Сегодня элитные голштинские коровы дают на 25 % больше молока, чем десять лет назад, и при этом им требуется меньше корма, воды и пространства. А кроме того, поскольку больше пищи перерабатывается ими непосредственно в молоко, они производят меньше навоза и меньше метана. Если же скрестить голштинских коров с абердин-ангусскими быками, то вся оптимизация будет утрачена. Геномы родившихся в результате телят будут представлять собой случайную смесь голштинских и ангусских аллелей, и из них не получится ни хороших молочных коров, ни элитных мясных. Ценные черты молочной породы можно было бы восстановить, если несколько поколений спаривать безрогих, но не самых оптимизированных голштинцев с элитными представителями той же породы, однако на это потребуются десятилетия, и фермер понесет значительные экономические потери.

Редактирование генома позволяет улучшать породу прицельно и избирательно, а не смешивать наугад два генома, надеясь на удачу. Мы точно знаем, какие генетические изменения нам нужны, чтобы добиться желаемого фенотипа (комолости), и можем добиться этой перемены с идеальной точностью. Редактирование генома позволяет передать естественный безрогий фенотип от абердин-ангусской породы голштинцам за одно поколение и тем самым повысить уровень благополучия животных, не мешая развитию особенностей, которые делают голштинских коров такими рекордсменками по надоям. Безрогие голштинцы с отредактированным геномом – не трансгенные организмы, так как эта черта возникла у крупного рогатого скота естественным образом. А поскольку комолый аллель был у наших коров на протяжении сотен поколений, мы точно знаем, какого фенотипа ожидать: здоровое и плодовитое безрогое животное, чье мясо и молоко можно употреблять в пищу совершенно так же, как и все эти тысячи лет, ничего не опасаясь.

Заманчиво, правда? Любой, кто, знакомясь с семейством новых биотехнологий, услышит рассказ о безрогих голштинцах, пожалуй, даже удивится: казалось бы, что здесь может не понравиться? Однако история генной инженерии, как и история движения ее противников, началась не с этого. Чтобы все узнать, нам придется вернуться почти на пятьдесят лет назад.

«Теперь мы можем составить любую ДНК»

В 1973 году Герберт Бойер наговорил лишнего на научной конференции. Возможно, случайно: Бойера пригласили рассказать об открытии, сделанном в его лаборатории. Речь шла о молекуле EcoRI из семейства обнаруженных незадолго до этого рестрикционных ферментов, которые позволили ученым изучать ДНК с беспрецедентной точностью. Фермент EcoRI был главным героем рассказа Бойера, но вниманием аудитории завладели совсем другие подробности, которые ученому разглашать не полагалось, и это запустило цепочку событий, по сей день доставляющих множество хлопот.

Бойер был биохимиком из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Его лаборатория одной из первых выделила и описала рестрикционные ферменты. Эти соединения можно считать молекулярными ножницами, которые предназначены эволюцией для того, чтобы находить и вырезать конкретные последовательности ДНК. Как и было принято в семидесятые, открыв EcoRI, Бойер принялся щедро делиться им с коллегами, чтобы у них была возможность пользоваться ферментом в своих исследованиях. Для нашего сюжета важно, что он отправил EcoRI Полу Бергу, биохимику из расположенного неподалеку Стэнфордского университета.

Лаборатория Берга разрабатывала инструменты для выявления функций генов. Для этого, в частности, можно добавить ген в геном клетки и измерить, меняется ли она, – не стала ли клетка, к примеру, из-за появления нового гена вырабатывать больше белка или расти в другом темпе? Берг мог выращивать культуры (колонии) клеток в чашках Петри в лаборатории, но ему требовался какой-то способ перемещать гены, которые он хотел изучать, в геномы этих клеток. Тут-то ему и пригодился фермент EcoRI с его умением резать ДНК. Берг предполагал при помощи EcoRI разрезать геном, чтобы потом вставлять туда другую ДНК, а затем с помощью другой недавно открытой молекулы лигазы запаивать разрывы.

Берг собирался сплайсировать (срастить) геномы двух вирусов – SV40, небольшого, хорошо изученного вируса, который заражает обезьян, и лямбда-вируса, который заражает бактерии. Главным был выбор лямбды. Вирусы вроде SV40 копируют сами себя, взламывая компоненты механизмов репликации ДНК хозяина, а лямбда-вирус, напротив, воспроизводится, встраивая свой геном непосредственно в ДНК хозяина. Если бы Бергу удалось сплайсировать два вируса вместе, лямбда-вирус вписал бы получившийся комбинированный геном вирусов в геном клетки-хозяина. В случае успеха Берг получил бы новую методику ввода ДНК в геном, идеально подходящую для изучения функций генов.

В 1972 году в лаборатории Берга разрезали кольцевые геномы SV40 и лямбда-вируса и сплайсировали два генома вирусов. Так была создана первая в мире рекомбинантная ДНК – геном, в котором в результате вмешательства генной инженерии сочетаются (то есть, на жаргоне генетиков, рекомбинируются) ДНК больше чем одного организма. Ученые собирались ввести эту рекомбинантную ДНК в бактерию Escherichia coli, поскольку именно ее в природе поражает лямбда-вирус. Однако еще до назначенной даты эксперимента Джанет Мерц, аспирантка, игравшая одну из важнейших ролей в команде Берга, рассказала об их планах ученым из лаборатории Колд-Спринг-Харбор, где проходила курс обучения. Реакция ученых была жесткой. Они напомнили, что E. coli бурно растет в человеческом кишечнике, а SV40, как известно, вызывает рак у мелких млекопитающих. Не исключено, что, проводя подобные эксперименты, команда Берга подвергает себя, а возможно, и весь мир ненужному риску. Мерц сообщила Бергу об этих опасениях, а он обсудил свою работу с другими исследователями и выяснил, что у многих возникают такие же соображения. Тогда Берг прекратил эксперименты. При всей важности этой работы безопасность превыше всего.

Пока Мерц, Берг и прочие сплайсировали вирусы, Стэнли Коэн, еще один ученый из Гарварда, которому Бауэр послал EcoRI, изучал, способен ли EcoRI сплайсировать плазмиды бактерий – маленькие кольцевые молекулы ДНК, которыми бактерии обмениваются, чтобы передать друг другу гены. К радости Коэна, оказалось, что EcoRI и правда может резать бактериальные плазмиды. Воспользовавшись этим открытием, Бойер и Коэн рекомбинировали ДНК из двух бактериальных плазмид и предприняли следующий шаг, введя рекомбинированные плазмиды в клетки E. coli. Они выбрали плазмиды, которые делают E. coli невосприимчивыми к антибиотикам, причем каждая плазмида содержала гены устойчивости к своему антибиотику. Это означало, что ученые могли проверить, увенчался ли успехом их эксперимент, обработав свои бактерии E. coli (как они надеялись, рекомбинантные) обоими антибиотиками. Если колонии выживут, ученые будут знать, что в геном бактерий попали обе плазмиды.

Когда Бойер и Коэн обработали бактерии антибиотиками, колонии выжили. Эксперимент увенчался успехом. Так был создан первый самовоспроизводящийся генно-модифицированный организм, хотя тогда ученые еще не использовали этот термин, в наши дни сильно скомпрометированный.

Вот об этом-то эксперименте с успешным сплайсингом плазмид и введением рекомбинантной плазмиды в E. coli Байер и проговорился на конференции в 1973 году. Кто-то в задних рядах даже якобы воскликнул: «Теперь мы можем составить любую ДНК!» Однако этот рассказ, как и откровения Джанет Мерц в Колд-Спринг-Харбор, был встречен отнюдь не только восторгом. Участники конференции занервничали. ДНК можно сплайсировать, и это, конечно, здорово. Но это были лишь первые эксперименты, а ученые уже успели поработать с вирусами, потенциально способными вызвать рак, и создали бактерии, устойчивые к нескольким антибиотикам. Очевидно, что это мощная технология – но насколько мощная? Ученые стремились узнать больше, однако при этом хотели, чтобы никто не пострадал.

Ближе к концу конференции ее участники написали и отправили письмо в Национальную академию наук и в Медицинский институт с просьбой создать комиссию для оценки риска исследований рекомбинантной ДНК. В письме подчеркивалось, что эксперименты с рекомбинантной ДНК обладают огромным потенциалом и для научного прогресса, и для улучшения здоровья человека, но заставляют задуматься об опасности пока еще неясных результатов рекомбинирования ДНК в лаборатории. Ученые хотели лучше понимать, какие контролирующие и сдерживающие протоколы необходимы, чтобы защитить и людей, работающих в лаборатории, и общество в целом. Они намеревались не дожидаться осложнений, а действовать профилактически.

Тут же были предприняты соответствующие шаги. Сформировали комиссию, объявили мораторий на исследования по созданию рекомбинантных организмов и запланировали международную конференцию, чтобы решить, какое будущее ждет исследования рекомбинантной ДНК. Все эти меры должны были успокоить озабоченное общество, но, увы, возымели обратный эффект. Многие почувствовали, что ученые опасаются худшего, и протесты против технологии рекомбинирования ДНК вспыхнули даже раньше, чем саму технологию смогли оценить по достоинству. Джереми Рифкин, которого следует считать основоположником движения против ГМО, собирал деньги на свою кампанию, запугивая общество и убеждая его, что ученые собираются клонировать людей (технология рекомбинирования ДНК не имеет отношения к клонированию). Озабоченные граждане избирали в Конгресс тех, кто обещал прекратить исследования. Ко времени международной конференции по этим вопросам уже наметилась четкая грань между теми, кто желал успеха исследованиям рекомбинантной ДНК, и теми, кто хотел вообще их запретить.

Конференция, от которой зависело будущее технологии рекомбинирования ДНК, состоялась в феврале 1975 года в Калифорнии, в Асиломарском конференц-центре в Пасифик-Гроув. В числе участников были ученые, специалисты по этике и юристы. Большинство выступило за то, чтобы разрешить продолжать исследования рекомбинантной ДНК, – но не без оговорок. Многие беспокоились о том, что будет, если гены растения или животного вставить в геном бактерии. Вдруг новые гены заставят бактерию как-то вредить растениям или животным? Если животное съест рекомбинантную бактерию, то не смогут ли новые гены перескочить в его геном и потенциально навредить новому хозяину? В итоге собравшиеся согласились, что исследования обладают колоссальным потенциалом и должны продолжаться. Однако все настаивали на строгом регулировании и протоколах сдерживания потенциальных биологических угроз. Участники разъехались после конференции с чувством, что проложили путь к безопасным исследованиям рекомбинантной ДНК.

Итоги Асиломарской конференции обсуждались и в научных кругах, и в популярной прессе. Побывавшие на ней ученые были довольны достигнутым согласием и ожидали того же от общества. Но – нет: активисты-противники биотехнологий воспользовались результатами конференции, целью которых было снизить риск, и постарались еще сильнее всполошить общество. Пошли слухи, что в результате технологии рекомбинирования ДНК вскоре будут созданы супер-бактерии или даже сверхлюди. Раскол между сторонниками и противниками углубился.

После Асиломарской конференции исследования рекомбинантной ДНК возобновились, но под строжайшим надзором. В Кембридже в штате Массачусетс местные политики потребовали, чтобы исследователи работали в изолированных лабораториях, предназначенных для инфекций, распространяющихся по воздуху, несмотря на то, что E. coli по воздуху не распространяется (а даже если бы утечка и произошла, данный штамм все равно не был приспособлен к жизни в человеческом кишечнике). У ученых не было другого выхода, кроме как согласиться с такими ограничениями, хотя это лишь укрепило подозрения общества в том, что исследования очень опасны. И все же в практических возможностях технологии рекомбинантной ДНК никто не сомневался: да, бактерии и впрямь можно заставить делать новые трюки и экспрессировать гены, ради которых люди их создали. Ученые могли при помощи технологии рекомбинирования ДНК изучать функции генов и тем самым ускорять декодирование генома. А если превратить бактерии в живые фабрики белков, то эта технология смягчит нашу зависимость от животных как от источников биологических продуктов.

Не прошло и трех лет после Асиломарской конференции, а биотехнологический стартап Genentech, который основал Бойер, уже открыл способ создания при помощи генной инженерии бактерий, вырабатывающих человеческий инсулин – белок, регулирующий уровень сахара в крови. Больные диабетом первого типа не могут самостоятельно вырабатывать инсулин и вынуждены делать себе инъекции, иначе они умрут. До появления рекомбинантного инсулина его брали из поджелудочных желез свиней и коров, ради чего каждый год забивали более 50 миллионов животных. Фармацевтическая компания Eli Lilly, которая продавала бо́льшую часть инсулина на рынке, сразу оценила рекомбинантный инсулин. Eli Lilly купила технологию у Genentech и принялась расширять производство, так что в итоге рекомбинантный инсулин быстро опередил животный. Клинические испытания рекомбинантного инсулина начались в 1980 году и увенчались потрясающим успехом. Инсулин действовал как положено; более того: некоторые диабетики плохо переносили животный инсулин, а при переходе на человеческий, производимый рекомбинантными организмами, их состояние улучшалось. Началась эпоха синтетической биологии.

Рекомбинантные растения

Хотя медицинская промышленность первой оценила коммерческий потенциал технологии рекомбинирования ДНК, сельское хозяйство отстало от нее ненамного. Задержка объяснялась тем, что ученым предстояло найти способ рекомбинировать ДНК растений. К счастью, в ходе эволюции возникло семейство бактерий, которое для этого прекрасно подходит.

Агробактерии – это бактерии, обитающие в почве и заражающие растения через поврежденные корни, стебли и листья. Попав в клетку растения, они вводят плазмиду (частицу своей ДНК) в геном растения – подобно тому, как лямбда-вирусы и бактериальные плазмиды внедряются в геном бактерий. Затем у зараженного растения экспрессируются гены введенной в геном плазмиды агробактерии так, словно это гены самого растения. Но это никакие не гены растения, а самые настоящие захватчики. Гены агробактерий заставляют растение образовывать галлы – подобия опухолей, где бактерии живут и размножаются. Кроме того, они заставляют растение вырабатывать гормоны, которые подрывают его способность сопротивляться болезни, и молекулы опины, при помощи которых бактерии размножаются. Согласитесь, это исключительно ловкий трюк, если, конечно, вы не на стороне растения. Кроме того, это тот самый трюк, при помощи которого легко создавать рекомбинантные растения.

Сегодня ученым известно, какие фрагменты плазмид агробактерий необходимы, чтобы они интегрировались в геном растения. А еще ученым известно, какие фрагменты вызывают болезнь, и благодаря рекомбинантным технологиям ДНК они могут отсекать эти фрагменты (поскольку не хотят, чтобы растение болело), а вместо них вставлять другие ДНК. Затем ученые задействуют возникший в ходе естественной эволюции механизм заражения поврежденных растений, чтобы ввести в геном растения модифицированную плазмиду.

В 1983 году на одной из сессий биохимической конференции «Зимний симпозиум в Майами» три независимые исследовательские группы, годами конкурировавшие друг с другом, в трех сделанных подряд докладах объявили, что успешно редактировали геномы растений при помощи агробактерий. Все три группы убрали из плазмид агробактерий болезнетворные фрагменты и вставили ген, который должен был сделать растения невосприимчивыми к антибиотикам. Ген сопротивляемости антибиотикам служил своего рода маркером и позволял понять, удалось ли заразить и изменить какие-то клетки растения, и если да, то какие именно. В течение следующего года все три лаборатории опубликовали статьи с описанием своего подхода к генной инженерии растительных клеток.

На протяжении нескольких лет после «Зимнего симпозиума в Майами» 1983 года развитие технологий рекомбинирования ДНК для сельского хозяйства щедро финансировалось. Академические и коммерческие лаборатории совместно выясняли, какие гены растений вызывают те или иные черты (какой ген заставляет шкурку картофеля стать коричневой), и придумывали генетические фокусы, чтобы изменить функции генов (как отключить ген, который заставляет шкурку картофеля стать коричневой) и повысить эффективность передачи ДНК при посредстве агробактерий (как вставить подправленный ген в геном картофеля). Так называемая генная пушка, изобретенная в 1987 году, стала главным двигателем инноваций. До ее появления ученые, чтобы ввести модифицированные плазмиды в клетки растения, опирались на природную инфективность агробактерий со всей ее непредсказуемостью – и инфицировалось слишком мало клеток растения. Генная пушка выстреливает частицами, покрытыми ДНК плазмид, непосредственно в ткани растения, что повышает темпы интеграции плазмид. Мало того: при применении генной пушки модифицированная ДНК часто интегрируется в каждый геном растения по нескольку раз.

Вскоре растения, созданные при помощи системы с участием агробактерий, росли уже на фермах, а не в теплицах. В первых таких растениях были методами генной инженерии усилены черты, полезные для фермеров. В 1986 году растения табака с искусственно созданной устойчивостью к гербицидам испытали одновременно на французских и американских фермах. Теперь фермеры, выращивавшие генно-инженерные растения, могли вместо не слишком эффективных гербицидов, которые долго сохраняются в окружающей среде, пользоваться более мощными и быстро разлагающимися гербицидами. Год спустя были высажены первые Bt-культуры – растения, экспрессирующие ген бактерии Bacillus thuringiensis. Эта бактерия вырабатывает белок, токсичный для насекомых, что позволяет фермерам применять меньше инсектицидов. Вскоре после этого Китай начал первым в мире использовать генно-модифицированную культуру в коммерческих целях: там одобрили продажу табака, невосприимчивого к вирусу табачной мозаики, от которой листья зараженного растения обесцвечиваются и морщатся, что останавливает рост растения и снижает прибыль.

Поскольку первые эксперименты с генетической модификацией растений делались не ради улучшения качества самих растений, а ради повышения урожайности, общество (то есть конечные потребители этих продуктов) было, можно сказать, исключено из дискуссий о научной основе происходящего. Обычный человек не мог ни уяснить себе пользу генной инженерии, ни понять, что – благодаря дальнейшему развитию этих технологий – получит лично он. В частности, никто не удосужился доходчиво объяснить людям, что годы исследований подтвердили: Bacillus thuringiensis токсична только для некоторых насекомых, а для человека и других млекопитающих не токсична. Лишь немногие знали, что существуют инструменты контроля над экологическими последствиями разведения генно-модифицированных семян. А кампании дезинформации против этих технологий между тем набирали обороты. Распространялись фейки, порочащие новые культуры, – и при этом почти никто не пытался хоть как-то уточнить информацию, которая становилась достоянием публики. Необходимо было срочно создать генно-инженерный продукт, нацеленный на потребителя, а не на производителя, – нечто крайне масштабное, что оправдало бы эту технологию в глазах общества, позволило бы разъяснить ее научную основу и доказало безопасность генно-модифицированных растений. Промышленности нужен был сюжет, который обезоружил бы противников ГМО. И это оказался сюжет о помидоре – о восхитительно вкусном, кругленьком и крепеньком помидоре, который можно будет найти на полках магазинов даже в разгар зимы.

Самый вкусный помидор

Я обожаю помидоры. Особенно мелкие и сладкие. Но и большие мясистые, и разномастные деревенские, и диковинные зеленые в крапинку. Однако мне то и дело попадаются помидоры… ну, скажем, так себе. Нередко помидор, не оправдывающий моих ожиданий, выглядит очень аппетитно: ярко-красный, с тугой безупречной кожицей, идеально-сочный. Но стоит мне надкусить его – и оказывается, что он мягкий и мучнистый, или слишком водянистый, или просто безвкусный. К счастью, в последнее время такие помидорные разочарования случаются редко. Но в восьмидесятые и девяностые почти все томаты на полках магазинов меня огорчали, особенно не в сезон. Между тем каждому хотелось помидоров, которые оправдывали бы ожидания круглый год, и именно поэтому они были идеальными кандидатами на улучшение методами генной инженерии.

С помидорами есть одна сложность, которую и предстояло преодолеть: они печально знамениты тем, что плохо хранятся. Спустя несколько дней восхитительный вкус свежего помидора улетучивается, мякоть теряет упругость, и плод начинает гнить. Чтобы обойти это препятствие, нужно выращивать огромное количество помидоров в теплых краях и собирать их зелеными, твердыми, как камень, поскольку зеленые помидоры можно хранить в ящиках и перевозить на дальние расстояния. Затем, прямо перед тем, как отправить их со склада в магазин, плоды окуривают газом этиленом, который подражает природным стимулам, вызывающим созревание плода, и от него помидоры аппетитно краснеют и начинают размягчаться. Однако внешность обманчива. Когда помидоры созревают не на кусте, а под воздействием газа, вкус у них остается как у зеленых, а это не оправдывает наших ожиданий.

В августе 1988 года небольшая биотехнологическая компания из Дейвиса в Калифорнии под названием Calgene объявила, что решила проблему безвкусных помидоров благодаря возможностям генной инженерии. Ученые (причем не только из Calgene) наблюдали в своих теплицах, что по мере созревания у помидоров повышается концентрация белка полигалактуроназы, сокращенно ПГ. Кроме того, они заметили, что мутантные помидоры, которые не становились мягче при созревании, содержали мало ПГ. Эти наблюдения легли в основу гипотезы, что мягкость вызывается именно ПГ, и в Calgene решили поискать способ помешать экспрессии ПГ при созревании. Целью ученых стало создать помидор, который покраснеет, но не загниет. Чтобы контролировать экспрессию ПГ, ученые из Calgene ввели в геном помидора лишнюю копию гена ПГ, но только перевернули ее задом наперед. Перевернутую копию назвали антисмысловой, поскольку она лишала первоначальную копию возможности вырабатывать ПГ. В получившихся помидорах при созревании не накапливалась ПГ, а главное – после сбора они оставались крепкими на несколько недель дольше обычных. В компании Calgene предположили, что их новые помидоры можно собирать уже спелыми, а потом развозить на дальние расстояния. Прощайте, загазованные зеленые помидоры!

Компания Calgene сразу поведала миру о своем долговечном помидоре, который впоследствии был назван «Флавр Савр», однако путь этого плода в соусы и салаты оказался долгим. Calgene была маленькой компанией, а примеров продвижения на рынок генно-инженерных продуктов еще не существовало и опереться было не на что. Вдобавок нашелся конкурент, который тоже разрабатывал антисмысловую технологию ПГ. Компании предстояло порадовать совет директоров обнадеживающими финансовыми прогнозами, а юристов – тщательно отобранными лабораторными журналами. Требовалось овладеть навыками выращивания и транспортировки помидоров. И, разумеется, нужно было проложить путь к коммерциализации первого в мире генно-инженерного пищевого продукта, предназначенного именно для людей.

Естественно, в Calgene знали о движении противников ГМО и о распространенном в обществе недоверии к генной инженерии, которое посеяло это движение. Однако ее помидор отличался от других ГМО, и в компании считали, что общество по достоинству оценит эти отличия. Помидор подвергся генной инженерии вовсе не для того, чтобы экспрессировать токсины бактерий или вирусов, и не для того, чтобы быть устойчивым к гербицидам. А задача, которую решал помидор – избавить всех и каждого от огорчений из-за загазованных зеленых помидоров, – была понятной и актуальной для людей. Так что помидор компании Calgene вполне мог стать продуктом, который пробьет собой заслон движения противников ГМО.

В Calgene были убеждены, что путь к общественному одобрению для помидоров Флавр Савр лежит через законодательство, а точнее – через его изменение: нужно было, чтобы органы, ответственные за охрану общественного здоровья, заявили, что продукт не просто безопасен, но еще и настолько похож на традиционные сорта, что никаких дополнительных ограничений не требуется. Учитывая агрессивность движения противников ГМО, компания понимала, что и сам продукт, и ее намерения вызовут подозрения. Она решила подойти к этому прямо и открыто и сделать все свое взаимодействие с органами государственного регулирования предельно прозрачным и доступным – обнародовать всю документацию, все данные и описания всех экспериментов. В компании хотели действовать с осторожностью, так как под угрозой находился не просто новый сорт помидоров, а будущее индустрии в целом.

Долгий путь к отмене ограничений начался для компании Calgene с доказательства безопасности самого спорного, как ей казалось, свойства новых помидоров – генов устойчивости к антибиотикам. Как и большинство генных инженеров того времени, Calgene включила эти гены в качестве маркеров в свои плазмиды агробактерий, чтобы получить возможность быстро проверить, насколько успешным был эксперимент, то есть в данном случае – удалось ли включить в геном помидора антисмысловой ген ПГ. Но это означало, что оба гена – и антисмысловой ген ПГ, и ген устойчивости к антибиотикам – экспрессировались в каждой клетке помидора. Чтобы убедить Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами, что употреблять в пищу помидоры с генами устойчивости к антибиотикам не опаснее, чем есть помидоры без них, сотрудникам Calgene требовалось представить себе все возможные варианты, когда употребление в пищу этих генов могло кому-то навредить, а потом проверить, возможно ли это в действительности.

Так какими же опасностями чревато употребление в пищу генов устойчивости к антибиотикам? Первая гипотеза: если человек (или животное) съест такие гены, он (оно) и сам (само) станет устойчивым к антибиотикам. К такому тревожному итогу теоретически можно прийти не через интеграцию этих генов в нашу ДНК (все, что мы едим, содержит ДНК, но мы не боимся отчасти превратиться в корову, съев котлету), а потому, что ДНК из нашей пищи, сохранившись непереваренной, интегрируется в геномы бактерий в нашем кишечнике. Возможно ли такое? Или же ДНК в процессе пищеварения распадется и усвоится, как все остальное? Компании Calgene предстояло это выяснить.

Чтобы измерить, насколько быстро распадается ДНК из нашей пищи, Белинда Мартино из исследовательской группы Calgene подвергла ДНК воздействию синтетических пищеварительных жидкостей. После десяти минут, проведенных ДНК в синтетическом желудочном соке, и десяти минут – в синтетическом кишечном соке (обычно нашей пище требуется гораздо больше времени, чтобы пройти через пищеварительный тракт) она проверила, что осталось от ДНК. Ничего, кроме фрагментов, которые были короче гена устойчивости к антибиотикам! Поскольку поврежденный ген функционировать не может, результаты Мартино означали, что шансы, что ген устойчивости к антибиотикам сохранится непереваренным и встроится в геном микроба, живущего в нашем кишечнике, очень-очень-очень малы. Но насколько малы? Чтобы приблизительно ответить на этот вопрос, Мартино измерила сохранившиеся фрагменты ДНК и дала следующую консервативную оценку: на каждую тысячу человек, съевших по помидору Флавр Савр, приходится один случай, когда ген устойчивости к антибиотикам попадает в кишечник невредимым, что позволило бы одному микробу инкорпорировать его в свой геном. Поскольку в кишечнике человека живут миллиарды микробов, многие из которых уже устойчивы к антибиотикам, Мартино сочла (и Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами с ней согласилось), что ее эксперимент доказал: употребление помидоров Флавр Савр в пищу не повысит устойчивость к антибиотикам у наших кишечных бактерий сколько-нибудь значимым образом.

Раз и навсегда решив больной вопрос с устойчивостью к антибиотикам, Calgene перешла к сорту Флавр Савр как таковому. Требовалось, чтобы его одобрило и Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами (подтвердило, что его можно есть), и Министерство сельского хозяйства США (которое должно было подтвердить, что он не вытеснит другие растения). Для начала ученые из Calgene составили список всего того, чем Флавр Савр должен был отличаться от других помидоров согласно планам его создателей. Например, у этих помидоров имелась дополнительная антисмысловая копия гена ПГ и наблюдалась сниженная экспрессия ПГ по сравнению с помидорами, не подвергавшимися генной инженерии, и оба этих показателя поддавались измерению. Кроме того, у сорта Флавр Савр было несколько отличительных черт – плоды были плотнее на ощупь, дольше хранились и меньше портились после сбора урожая; все это являлось следствием подавления ПГ и тоже без труда измерялось. Сложнее было выяснить, к каким непредвиденным последствиям может привести внедрение в геном помидора антисмыслового гена ПГ, оценить их масштаб и доложить о них. В числе таких последствий могли оказаться снижение питательности или повышение концентрации гликоалкалоидов (ядовитых веществ, которые накапливаются в кожице зеленых помидоров). Неожиданные побочные эффекты могли дать и непредвиденные взаимодействия между антисмысловым геном ПГ и другими генами или, например, ситуация, когда введение плазмиды агробактерии (или плазмид, поскольку при применении генной пушки в один и тот же геном могло попасть много копий) мешает функции другого гена.

Чем меньше изменений в геноме, тем ниже вероятность непредвиденных последствий, поэтому Calgene решила разыскать и коммерциализировать только те растения, в которые была введена одна копия антисмыслового гена ПГ. Современные технологии секвенирования генома упростили бы эту задачу, но в те годы их еще не было. Поэтому Мартино разработала метод молекулярного анализа, позволивший ей подсчитать количество введенных генов в каждой линии помидора Флавр Савр. Результаты показали, что из 960 первоначально полученных растений, в которые удалось успешно ввести антисмысловой ген ПГ (операция увенчалась успехом лишь у менее чем 5 % семян), ровно одна копия этого гена была лишь у восьми. Они-то и стали родоначальниками линий помидоров, от которых зависело будущее Calgene.

От этих восьми линий Calgene получила тонны помидоров – буквально тонны. Ученые разослали помидоры в независимые лаборатории, чтобы измерить содержание в них питательных веществ и концентрацию гликоалкалоидов. В одной из лабораторий огромное количество пюре из этих помидоров скормили крысам, после чего животных вскрыли и посмотрели, все ли ладно в их организмах. Calgene провела испытания вкуса – правда, дегустаторам не разрешалось ни глотать помидор, ни пробовать локулы (камеры, где содержатся зернышки, а также сахара, кислоты и большинство ароматизирующих веществ), чтобы непереваренные зернышки не попали в окружающую среду. Ученые из Calgene проверили и прочность помидоров: на них роняли тяжелые гири, после чего измеряли, сильно ли плод сплющился, и тыкали в них острыми палочками, чтобы проверить, какое давление нужно, чтобы пробить кожицу. Были замерены и скорость и хронология созревания на кусте, и темпы гниения после сбора. Результаты были очевидны: помидоры Флавр Савр не отличаются от помидоров, полученных в ходе традиционной селекции, ничем, кроме того, что после сбора они медленнее портятся. Calgene подала заявление в Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами.

Управление потратило четыре года на оценку безопасности помидоров Флавр Савр и генов устойчивости к антибиотикам. Все это время Calgene прилежно исполняла бесчисленные требования Управления и Министерства сельского хозяйства, снабжая их дополнительной информацией и проводя новые эксперименты. Однако каждый день ожидания приносил Calgene только расходы и не давал никаких доходов – исследователи выращивали помидоры, но не продавали их.

При этом оставался без ответа еще один важнейший вопрос: достаточно ли крепки спелые помидоры Флавр Савр, чтобы выдержать хранение и транспортировку? Испытания на прочность обнадеживали, но судьбоносным моментом должна была стать именно проверка перевозкой. Чтобы проделать это последнее и самое важное испытание, Calgene высадила помидоры Флавр Савр на полях в Мексике. Когда урожай созрел, плоды собрали и сложили в большие корзины. Затем корзины погрузили в фуры и отправили за три с лишним тысячи километров в головную контору Calgene неподалеку от Чикаго. Через несколько дней, когда фуры припарковались возле Calgene, с них капал томатный сок. Картина прояснилась: помидоры сорта Флавр Савр обладали крепостью, стандартной для спелых помидоров, которые, как все мы знаем, нужно складывать очень аккуратно, а не то получишь томатную пасту. Они были не такие прочные, как зеленые.

От этого фиаско с транспортировкой Calgene так и не оправилась. Помидоры, которые хранятся дольше обычного, безусловно, хороши, и Calgene продолжила борьбу за отмену ограничений. У компании случались и удачные периоды, но по большей части обстоятельства были против нее. Прямой путь на рынок все не открывался, и производители помидоров разрывали договоренности с Calgene, предпочитая растить другие сорта для компаний, которые будут продавать их урожай. Каждый раз, когда в Calgene думали, что ограничения будут вот-вот сняты, органы государственного регулирования требовали новых данных, а для них нужны были новые плоды и эксперименты… и все это время компания не могла торговать своими помидорами.

Восемнадцатого мая 1994 года Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами наконец официально одобрило помидоры Флавр Савр и гены устойчивости к антибиотикам, которые согласилось классифицировать как пищевую добавку. Это вызвало ликование по всей стране. СМИ (по большей части) превозносили помидор, который неделями хранится спелым, и только одна газета сообщила (ошибочно), что он содержит ДНК рыбы. О помидорах нового сорта благосклонно отозвался даже Фонд защиты окружающей среды, хотя эта организация в целом не приветствует биотехнологии. Однако тогда она решила, что готовность, с которой Calgene предоставляла свой продукт на экспертизу, доказывает его безопасность. Правда, сторонники Джереми Рифкина продолжали протестовать (в основном против введения гена устойчивости к антибиотикам) и даже организовали пикеты, демонстрации и показательное уничтожение помидоров, но и это не погасило энтузиазм по поводу первого в мире полноценного генно-инженерного пищевого продукта. Более того – спрос на Флавр Савр настолько превышал предложение, что продавцы были вынуждены отпускать ограниченное количество помидоров в одни руки.

Теплый прием, оказанный помидорам Флавр Савр, объясняется двумя решениями, которые компания Calgene приняла в самом начале работы над ними. Во-первых, она сама предложила Управлению по контролю за продуктами питания и Министерству сельского хозяйства представить помидоры на экспертизу, хотя и знала, что пересмотр ограничений будет стоить компании времени и денег. Этот шаг со стороны Calgene дал обществу возможность оценить риски, связанные с генно-инженерными помидорами. Во-вторых, компания не пыталась скрыть, что помидоры были генно-инженерные. Покупая Флавр Савр, потребитель видел объявления и значки, где с гордостью говорилось, что это генно-модифицированный продукт. В объявлениях кратко описывался процесс выведения сорта и указывался бесплатный контактный телефон для получения более подробной информации. Покупателю не давали шанса заподозрить, будто купить что-то его вынуждают обманом. Теперь не только фермер, но и покупатель мог принимать обоснованные решения по поводу помидора Флавр Савр.

Увы, даже стабильный спрос на официально безопасные помидоры Флавр Савр уже не мог спасти Calgene. Поскольку это были помидоры премиум-класса, они оказались самыми дорогими на рынке – около двух долларов за фунт (за 400 с небольшим граммов). Однако процессы выращивания и транспортировки были не до конца отлажены, и поэтому на то, чтобы доставить свой товар на полки магазинов, Calgene тратила 10 долларов на фунт. Несмотря на все сложности, качество помидоров росло – новые сорта с геном Флавр Савр были и вкуснее, и устойчивее к транспортировке. Но сочетание нескольких неурожайных лет и плохой организации работы на полях привело к тому, что компании стало трудно доставлять помидоры продавцам. В июне 1995 года, всего через год после начала продаж сорта Флавр Савр, Calgene согласилась продать половину компании фирме Monsanto, которая интересовалась не самим помидором Флавр Савр, а патентами Calgene на методы генной инженерии растений. Calgene попыталась при помощи инвестиций Monsanto остаться на плаву, но денег было слишком мало, да и появились они слишком поздно. В январе 1997 года Monsanto купила остаток акций Calgene, и компании пришел конец.

Помидоры Флавр Савр потерпели неудачу на рынке не потому, что были продуктом генной инженерии. Это случилось из-за череды неудачных коммерческих решений, объяснявшихся, во-первых, плохим знанием Calgene рынка свежих овощей, а во-вторых, тем, что Calgene была маленькой компанией (в сравнении с гигантами промышленной генной инженерии растений), отважившейся потратить львиную долю капитала и времени на то, чтобы проложить дорогу в будущее биотехнологическим пищевым продуктам. Во многом именно благодаря экспериментам Calgene – тщательно продуманным, исполненным и описанным – Министерство сельского хозяйства США и Министерство сельского хозяйства, рыболовства и продовольствия Великобритании признали безопасными технологии антисмыслового гена и гена устойчивости к антибиотикам в качестве маркера. Поэтому Calgene, безусловно, добилась огромных успехов – она заложила основы новой индустрии.

Прицельное редактирование генома

Пример сорта Флавр Савр ясно показывает, что главный недостаток генной инженерии при посредстве агробактерий – то, что этот метод не годится для введения ДНК в заранее заданное место генома. Плазмида может попасть куда угодно – слишком далеко от гена, с которым ей нужно провзаимодействовать, чтобы получить желаемый результат, или внутрь какого-то гена, где она нарушит что-то важное. В дальнейшем это препятствие удалось преодолеть благодаря новым технологиям – более того, в наши дни появились уже три разные технологии, обеспечивающие точность и целенаправленность редактирования генома. Эти технологии называются «программируемые нуклеазы». Каждую из программируемых нуклеаз можно синтезировать в лаборатории и направить точно в назначенное место в геноме, где она свяжется с цепью ДНК и рассечет ее. Тогда ученые смогут сплайсировать два организма, вставить в геном новую ДНК или еще как-то отредактировать ДНК. Проблема с рестрикционными ферментами состоит в том, что последовательность ДНК, которую они распознают, коротка, обычно всего несколько букв. Рестрикционный фермент, доставленный в клетку, разрезает геном во всех местах, где обнаруживает эту последовательность ДНК из нескольких букв, и в результате получаются тысячи фрагментов. Это никуда не годится. Идеальные «ножницы», разрезающие ДНК для точного редактирования генома, рассекают геном только в одном заданном месте. К счастью, чем длиннее последовательность, которую ножницы запрограммированы распознавать, тем выше точность. Чтобы задать одно нужное место в геноме, обычно хватает последовательности длиной примерно 20 букв ДНК и больше.

Первый инструмент для разрезания ДНК, способный достигать такой точности, появился в 1996 году. Это цинково-пальцевые нуклеазы (ЦПН), созданные из цинковопальцевых белков, каждый из которых распознает последовательность из трех букв ДНК, и рестрикционного фермента (ножницы ДНК) Fok1, не нацеленного ни на какую последовательность (он разрежет что угодно). Цинковопальцевые белки были открыты у лягушек, но есть почти во всех геномах эукариотов, в том числе и в нашем; их задача – связываться с ДНК таким образом, что это меняет экспрессию ближайшего гена. Как только ученые выяснили, как устроены механизмы распознавания и связывания у цинковопальцевых белков, они начали получать в лабораториях новые цинковые пальцы, специально настроенные на то, чтобы связываться с конкретными триплетами ДНК. Вскоре ученые разработали синтетический алфавит цинковопальцевых белков, из которых можно составлять «фразы» для распознавания длинных последовательностей ДНК. В сочетании с рестрикционным энзимом Fok1 цинковопальцевые нуклеазы способны находить точно заданные инженерами места в ДНК, связываться с ней и разрезать ее.

Применение цинковопальцевых нуклеаз в качестве настраиваемого инструмента для редактирования генома стало стандартом в мире науки почти на 15 лет, однако и они не совершенны. Они дорогие, их очень хлопотно создавать, и для этого требуется специализированное оборудование, которое есть далеко не во всех лабораториях. Точность у них хорошая, но этого, однако, недостаточно. Большинство ЦПН запрограммированы на распознавание последовательностей из 18 букв ДНК – по девять букв с каждой стороны от предполагаемого разреза. Вероятно, этого хватает, чтобы точно соответствовать одному участку генома или нескольким участкам, но все же у цинкового пальца остается слишком большое пространство для маневра при распознавании последовательности, а значит, трудно спрогнозировать, будут ли лишние разрезы и сколько их окажется. Кроме того, поскольку не у всякого триплета ДНК есть белок цинкового пальца, некоторые участки генома недоступны для данного метода. Тем не менее ЦПН – это настоящий прорыв в генной инженерии. Они заложили основу для следующего поколения инструментов.

В 2010 году к списку программируемых ножниц для ДНК добавились TALE-нуклеазы (transcription activator-like effector nucleases). TALE-нуклеазы, как и ЦПН, представляют собой наборы молекул, распознающие специфические буквы ДНК, и Fok1, чтобы разрезать ДНК. Опять же, как и в случае ЦПН, их роль в организмах, где их обнаружили (у бактерий Xanthomonas), заключается в том, чтобы связаться с ДНК и повлиять на экспрессию соседних генов. Однако, в отличие от ЦПН, компоненты TALE-нуклеаз распознают не триплет, а одну-единственную букву ДНК – следовательно, их проще создавать. Беда в том, что молекулы TALE-нуклеаз огромных размеров, и внедрять их в ядро клетки трудно. Но пока ученые работали над этим, появилась третья программируемая нуклеаза, которая изменила все.

В 2012 году группы исследователей, руководимые Дженнифер Даудной из Калифорнийского университета в Беркли и Эмманюэль Шарпантье, возглавляющей теперь один из Институтов Общества Макса Планка в Берлине, завершили процесс создания системы редактирования генома, которая, можно сказать, демократизировала генную инженерию. Все началось двадцатью годами ранее, когда Ёсидзуми Исино и его коллеги из Осакского Университета заметили в геноме бактерий необычные наборы повторяющихся последовательностей. Эти повторяющиеся последовательности, известные сегодня как короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами (clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR), входят в систему, которая возникла у бактерий в ходе эволюции, чтобы отражать атаки вирусов. Даудна и Шарпантье придумали способ задействовать эту систему для редактирования геномов и в 2020 году получили за свое открытие Нобелевскую премию по химии.

В системе CRISPR палиндромные повторы разделяют короткие фрагменты ДНК, которые соответствуют вирусам, инфицировавшим бактерию в прошлом. Вместе с другими молекулами, закодированными геномом бактерии (CRISPR-ассоциированные белки, они же Cas), эти фрагменты составляют адаптируемую иммунную систему бактерии. Представьте себе армию, поднятую по боевой тревоге, причем у каждого солдата в руках флаг, обозначающий его цель. Cas-белки – это солдаты, а флаги – последовательности между повторами, то есть последовательности, соответствующие заразным вирусам. Если в бактерию вторгнется новый вирус с последовательностью, очень похожей на любой флаг, последовательность (флаг) свяжется с этим вирусом, а Cas-белок порежет его на куски и обезвредит.

Даудна и Шарпантье работали с Cas-белком под названием Cas9, который в ходе эволюции начал вырабатываться у стрептококков, и придумали, как сделать флаг, который направит Cas-белок к желаемой геномной цели, из любой последовательности. Если, скажем, я хочу разрезать ген ПГ в геноме помидора, я создаю последовательность-проводник (флаг), опираясь на свои знания о составе последовательности гена ПГ. Когда я введу свою последовательность-проводник и Cas-белок в клетку, Cas9 доставит ее к гену ПГ. Там моя последовательность свяжется с такой же последовательностью гена ПГ, а Cas9 разрежет ДНК – точно так же, как Fok1 режет ДНК при применении ЦПН и TALE-нуклеаз. Однако, в отличие от ЦПН и TALE-нуклеаз, последовательности-проводники CRISPR дешевы и их просто проектировать, поскольку они состоят не из искусственных белковых комплексов, а из букв ДНК. Кроме того, они меньше и доставлять их в клетку несколько проще. А еще они гибче. В дальнейшем были открыты и другие Cas-белки с самыми разными способностями – например, они режут только одну цепь ДНК или связываются с ДНК, но ничего не разрезают, а просто остаются на месте и подавляют экспрессию гена. Теперь, когда у нас есть инструменты редактирования генома на базе CRISPR, генным инженером может стать каждый.

Технологии программируемого разрезания ДНК преобразили ландшафт генной инженерии. Сегодня мы можем не просто вставлять ДНК в заданное место генома, но и изымать отдельные буквы ДНК, а также находить, взламывать и отключать конкретные гены. Точное редактирование генома снижает количество непредсказуемых последствий генной инженерии, поскольку сводит к минимуму вероятность, что разрез будет сделан не в одном месте генома, а в нескольких. Однако, что примечательно, единственное, что делают эти программируемые нуклеазы – это ищут и иногда разрезают последовательности ДНК. Когда ДНК уже разрезана, генные инженеры применяют различные приемы, чтобы проверить, действительно ли желаемое редактирование состоялось. А тут не всегда все идет по плану.

Случайная трансгенность

Когда биотехнологическая компания Recombinetics решила создать безрогих голштинцев, она намеревалась изменить геном только в одном месте – заменить одну версию гена другой. Задача создать что-то новое не ставилась. Комолый аллель, создающий безрогий фенотип, возник у коров в ходе эволюции много сотен, а то и тысяч лет назад. В компании понимали, что комолый аллель можно внедрить голштинцам при помощи традиционной селекции, но это приведет к потере качества голштинской породы как молочной, и на восстановление потребуется несколько поколений. Идеальным решением была точная генная инженерия при помощи программируемой нуклеазы. А поскольку и сам аллель, и его фенотип были прекрасно описаны и уже занимали место в пищевой цепочке, можно было рассчитывать, что Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами почти наверняка согласится присвоить генно-отредактированным голштинцам статус «признанный безвредным».

С последним пунктом могли возникнуть сложности. В 2015 году, когда эксперимент уже шел полным ходом, и Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами, и Министерство сельского хозяйства только еще решали, как быть с новой категорией генно-инженерных организмов – с организмами, в чей геном в результате редактирования были внесены изменения, которые могли произойти и в результате традиционной селекции. В эту категорию по определению входили только цисгенные организмы, поскольку любое перемещение ДНК между видами (что создает трансгенные организмы) вне лабораторных условий невозможно. Было ясно, что если эксперимент Recombinetics пройдет по плану, то безрогие голштинцы идеально впишутся в эту категорию. А вот принятие их сельскохозяйственной промышленностью напрямую зависит от решения органов государственного регулирования.

Ученые из Recombinetics разработали TALE-нуклеазу, которая должна была связываться с участком первой хромосомы, содержавшим подлежащий замене аллель. При помощи бактериальной плазмиды в качестве вектора исследователи доставили в линии клеток коров ДНК, закодированную для TALE-нуклеазы и абердин-ангусской версии комолого аллеля. Дальше, как они надеялись, в каждой линии клеток должно было произойти следующее: (1) клеточные механизмы создадут кучу копий TALE-нуклеазы и комолого аллеля, (2) TALE-нуклеазы отыщут обе копии первой хромосомы в клетке и свяжутся с соответствующими последовательностями, (3) Fok1 из TALE-нуклеаз разрежет ДНК в обеих копиях первой хромосомы и создаст в каждой по разрыву. Повреждение ДНК приведет в действие клеточные механизмы реагирования, которых у клетки два: негомологичное соединение концов, когда цепь ДНК просто сращивается обратно и при этом нередко теряются два-три основания, и гомологичная рекомбинация, когда в качестве лекала для восстановления ДНК используется вторая копия хромосомы. Ученым нужно было добиться, чтобы клетка предпочла гомологичную рекомбинацию, взяв при этом за образец для сращивания ДНК не вторую копию первой хромосомы (которую, как рассчитывали исследователи, TALE-нуклеаза тоже разрежет), а абердин-ангусскую версию аллеля, введенную в клетку вместе с TALE-нуклеазой. В случае удачного исхода обе копии первой хромосомы были бы восстановлены этим методом точной генной инженерии – и больше бы ничего не произошло.

Когда эксперимент завершился, ученые обследовали 226 клеточных линий – все, которые они пытались модифицировать, – чтобы оценить результаты. В пяти оказалось по одному комолому аллелю, а в трех он имелся в обеих копиях первой хромосомы. Затем ученые клонировали те клеточные линии, которые удалось модифицировать, и создали эмбрионы – с расчетом впоследствии получить из них безрогих бычков. Долгие месяцы спустя на свет появились два здоровых бычка – Бури и Спотиджи.

Тогда ученые проверили свою работу. Произошли ли в ходе эксперимента изменения в последовательности комолого аллеля? Не случилось ли такого, что TALE-нуклеаза связалась не только с намеченным местом в первой хромосоме, но и с другими местами генома, внедрив комолый аллель и туда тоже? Ученые полностью секвенировали геномы клеточных линий, из которых создали Бури и Спотиджи, и обнаружили, что комолый аллель и в самом деле заменил некомолый в обеих хромосомах в обеих клеточных линиях. Исследователи пристально изучили все участки генома, напоминавшие те, на поиск которых была запрограммирована TALE-нуклеаза (всего 61 751 участок), и не нашли никаких признаков дополнительного включения комолого аллеля или его фрагментов. И ни у Бури, ни у Спотиджи не выросли рога.

В дальнейшем Бури и Спотиджи перевезли с фермы Recombinetics в Калифорнийский университет в Дейвисе, где Элисон ван Эненнаам и ее команда продолжили наблюдать за их развитием. В 2016 году Спотиджи был принесен в жертву, поскольку требовалось оценить качество его мяса, а у Бури забрали и заморозили сперму. Часть спермы Бури Элисон применила для искусственного осеменения рогатых коров, чтобы проверить, передастся ли безрогий фенотип следующему поколению без неожиданных побочных эффектов. В январе 2017 года были подтверждены шесть беременностей.

И тут последовал первый сокрушительный удар. Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами выпустило постановление, согласно которому все животные, подвергнутые редактированию генома, независимо от того, можно ли или нельзя было добиться тех же изменений традиционными путями, должны рассматриваться как новые лекарства животного происхождения. Соответственно, Бури и все его потомки не могли включиться в пищевую цепочку, не получив предварительно одобрения как лекарства животного происхождения, а это долгий и затратный процесс, в который не хотели ввязываться ни команда Элисон, ни компания Recombinetics. Такого не ожидал никто. За несколько месяцев до этого Министерство сельского хозяйства решило, что редактирование данной категории нужно считать ускоренным методом нормальной селекции, и все полагали, что Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами последует его примеру. Элисон была очень огорчена, но сохраняла надежду, что сведения о телятах – как она рассчитывала, совершенно здоровых – заставят Управление передумать.

В сентябре на свет появились одна телочка, Принцесса, и пятеро бычков. Все шестеро родились здоровыми и безрогими, но поскольку Управление классифицировало их как лекарства, были обречены на кремацию. Сотрудники Элисон провели физическое обследование, взяли кровь для анализов и секвенировали ДНК каждого теленка. Когда телятам было чуть больше года, Элисон отправила все полученные данные в Управление, приложив их к просьбе разрешить этим животным включиться в пищевую цепочку, несмотря на то, что они подпадают под категорию новых лекарств животного происхождения. По всем показателям телята были совершенно нормальные, и это никого не удивляло. Группа Элисон принялась писать отчет о близившемся к концу эксперименте, делая акцент на том, что поставленные задачи были успешно решены.

Но тут пришла очередь второго удара. В марте 2019 года Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами связалось с Элисон, чтобы сообщить ей неприятные новости. Ученые из Управления еще раз просмотрели данные секвенирования генома Бури, с 2016 года находившиеся в открытом доступе. Они искали комолый аллель (который нашелся там, где и положено), а также любые последовательности ДНК, соответствовавшие бактериальной плазмиде, которую применяли в Recombinetics, чтобы доставить в клетку инструменты редактирования генома. И бактериальная плазмида неожиданно обнаружилась прямо рядом с комолым аллелем. Видимо, ДНК бактерии инкорпорировалась туда случайно вместе с комолым аллелем в процессе редактирования генома. Ни исследовательская группа из Recombinetics, ни сотрудники Элисон не заметили этот фрагмент ДНК бактерии в геноме Бури. Да они его и не искали. Но последствия были очевидны: геном Бури содержал ДНК не только коровы, но и бактерии. По закону Бури был трансгенным, и обращаться с ним следовало как с трансгенным организмом.

Теперь, когда Элисон знала, что должна искать бактериальную ДНК, она пересмотрела геномные данные остальных телят, чтобы проверить, не трансгенные ли они тоже. Оказалось, что у четырех телят рядом с комолым аллелем есть бактериальная ДНК. У двух телят бактериальной ДНК не было и трансгенными они не считались, хотя и родились от трансгенного отца. Следовательно, ошибка произошла только в одной из хромосом Бури, а два цисгенных теленка унаследовали другую хромосому. Принцесса, с которой я познакомилась во время визита в Дейвис на Хэллоуин два с половиной года спустя, получила от отца хромосому, содержавшую плазмиду. И случайно оказалась трансгенной.

Пока Элисон заново перечитывала свою рукопись о телятах, где говорилось о том, какие они здоровые и как успешно удалось передать потомству безрогий фенотип без вредных последствий для животных, Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами опубликовало на сайте, где научные статьи появляются в открытом доступе до рецензирования, статью об обнаруженной в геноме Бури ДНК бактерии. За это тут же ухватилась пресса. Сенсационные заголовки не оставили камня на камне от трудов Элисон и Recombinetics. «В ДНК генно-инженерной коровы вкралась фатальная ошибка», – писал Антонио Реджаладо в MIT Technology Review. Робби Берман в статье для веб-сайта Big Think говорил о «серьезных проблемах знаменитых генно-инженерных коров». В этих публикациях делался упор и на еще одно обстоятельство: бактериальная последовательность в геноме Бури содержала два маркерных гена устойчивости к антибиотикам. Ни тот, ни другой у коровы экспрессироваться не мог, поскольку в геном не включили ту часть бактериального генома, которая сделала бы подобное возможным, но эта важная подробность не упоминалась. Рассказы в СМИ, последовавшие за публикацией статьи Управления по контролю за продуктами питания и лекарствами, пугали и дезинформировали читателей и вредили делу. В Бразилии органы государственного регулирования были поначалу настроены на сотрудничество с Recombinetics с целью создания собственного стада безрогих молочных коров, поскольку там, по примеру Министерства сельского хозяйства США, посчитали, что такая категория редактирования геномов не нуждается в особом контроле. Бразильские животноводы планировали оценить потомство Бури и, если все пройдет, как предполагалось, создать дополнительные линии комолых молочных коров. Но когда появилась новость о бактериальной ДНК в геноме Бури, этот план рухнул. Никого не интересовало, что в Recombinetics отказались от применения бактериальных плазмид и перешли на новые методы доставки механизмов редактирования в клетку при помощи видов ДНК, которые не могут случайно инкорпорироваться в геном хозяина. Также никого не интересовало ни то, что, по результатам Элисон, бактериальная ДНК никак не влияет на здоровье животных, ни то, что через поколение она исчезнет. Научные данные не играли никакой роли.

Улучшенные эксперименты и больше данных

При оценке новых технологий главное – отделять мнения от фактов. «ГМО безопасны» – это мнение, точно такое же, как «ГМО опасны». «По статистике, витамина С в помидорах сорта Флавр Савр не больше и не меньше, чем в традиционных сортах, с которыми их сравнивали» – это факт. Факты выясняются в результате экспериментов, проводящихся для сопоставления конкурирующих гипотез. Если я буду кормить лабораторных крыс генно-инженерной пищей, то либо они будут заболевать раком чаще точно таких же крыс, с которыми обращаются точно так же, но только кормят не генно-инженерной пищей, либо обе когорты будут заболевать раком с одинаковой частотой. Если эксперимент проводится правильно, его результат обеспечивает новый факт, на основании которого можно формировать мнение.

Увы, иногда эксперименты оказываются некорректными. В 2012 году доктор Жиль-Эрик Сералини, профессор из Университета Кан-Нормандия во Франции, опубликовал результаты исследования, подобного тому, что я только что описала. Он заявил, что крысы, которых кормят генно-инженерной кукурузой, устойчивой к гербицидам, заболевают раком чаще, чем крысы, питающиеся обычной, не генно-инженерной кукурузой. Пресса, встревоженная этими результатами, потребовала немедленного запрета на производство и продажу генно-модифицированных продуктов. Однако такое настроение прессы, вероятно, было спровоцировано самим Сералини. Обычно журналисты, прежде чем сообщать о новых результатах, наводят справки у независимых ученых. А Сералини в нарушение этих норм обеспечил журналистам доступ к своим результатам при условии, что они пообещают не делиться ими с другими учеными до его пресс-конференции. Когда грянула сенсация, многие представители научного сообщества забили тревогу и сообщили о недостоверности объявленных результатов; среди таких ученых были и те, кто ратовал за обязательную маркировку генно-модифицированных продуктов. Они указали, что Сералини взял для эксперимента линию крыс, которые за два года (именно столько продлился эксперимент) должны были заболеть раком почти неизбежно, причем животных было слишком мало, чтобы эти результаты могли считаться статистически значимыми. Сералини отказался показывать свои данные ученым и правительственным организациям, которые их потребовали, жалуясь на «крайне бесчестные нападки со стороны лобби, которое выдает себя за научное сообщество»[17].

Недавно группа ученых, финансируемая Евросоюзом, повторила исследование крыс Сералини. У многих предрасположенных к раку крыс действительно, как и ожидалось, начался рак. Но поскольку в каждой экспериментальной группе было в пять раз больше крыс, чем у Сералини, статистически строгие результаты нового исследования показали, что вероятность заболеть раком у крыс была одинаковой и не зависела от их рациона. На сегодня исследование Сералини – единственное из множества долгосрочных исследований, охвативших несколько поколений, в ходе которого обнаружились хотя бы какие-то различия между подопытными крысами и контрольной группой. Исследование Сералини подверглось осуждению научного сообщества и органов государственного регулирования по всему миру и в дальнейшем было отозвано. Тем не менее оно возымело воздействие – запустило страшилку про ГМО, которая на слуху до сих пор, несмотря на то, что исследование было полностью сфальсифицировано.

Иногда эксперименты проводились, когда было уже слишком поздно. В 1999 году, спустя более десяти лет после первых полевых испытаний Bt-хлопка, группа исследователей из Корнельского университета в Нью-Йорке направила в журнал Nature статью, где утверждалось, что разносимая ветром пыльца Bt-кукурузы угрожает выживанию бабочек-монархов – самого знаменитого вида североамериканских бабочек. Бактерии Bacillus thuringiensis в ходе эволюции научились убивать насекомых, родственных монархам, поэтому никого не должно было удивлять, что гусеницы монархов, поев листьев, покрытых пыльцой Bt-культуры, чувствовали недомогание. Тем не менее активисты движения против ГМО сочли это открытие надежным доказательством того, что генно-инженерные растения наносят вред окружающей среде. Два года спустя участники шести более масштабных полевых исследований пришли к единодушному выводу, что Bt-кукуруза на самом деле не представляет для монархов особой опасности – и не потому, что Bacillus thuringiensis не ядовиты для бабочек (они ядовиты), а потому, что экспрессия генов этих бактерий в пыльце кукурузы слишком низка, чтобы отравить гусениц, да вдобавок посевов Bt-кукурузы совсем мало. Но зато эти новые исследования показали, что одна разновидность Bt-кукурузы повышает смертность парусников аяксов – других американских бабочек. В дальнейшем эту разновидность изъяли с рынка. Если бы тесты на ядовитость проделали до одобрения этих Bt-культур, и этой ошибки, и гибели парусников аяксов, вероятно, удалось бы избежать. Однако прежде чем винить во всем генно-модифицированные растения и выступать в защиту традиционных пестицидов, вспомним, что инсектицидные спреи с Bacillus thuringiensis, которые применяются в сельском хозяйстве значительно чаще генно-инженерных Bt-культур, также ядовиты для монархов и парусников аяксов.

Поскольку эксперименты иногда бывают плохо продуманы и проведены (или их не проводят вообще), в нашем распоряжении не всегда имеются все желаемые факты, на которых можно было бы основывать свои решения. Однако что-то решать все равно нужно, и потому мы, очевидно, берем на себя некоторый риск. Насколько мы готовы рисковать – это личное дело каждого и одновременно вопрос обстоятельств. Мой младший сын годами умолял меня разрешить ему покачаться на тарзанке, которая висит на гигантском дубе неподалеку от нашего дома. Чтобы забраться на тарзанку, сыну нужно было подняться на крутую горку, вскарабкаться на деревянную доску, приколоченную на уровне плеч, а потом, спрыгнув оттуда, раскачиваться над тропой внизу. Высоко и страшно. Я понятия не имею, кто сделал эту тарзанку и насколько она прочная, так что первым моим побуждением было запретить ему качаться. Однако недавно, когда сыну исполнилось семь и стало ясно, что он мальчик спортивный и склонен к разумной осторожности (к тому же я неоднократно убеждалась, что на тарзанке качаются люди значительно крупнее и тяжелее его), я разрешила ему покачаться. И не жалею об этом (ну, почти, ибо теперь мне несколько раз в неделю приходится таскаться с ним на тарзанку), хотя и понимаю, что другой человек на основании тех же фактов принял бы другое решение. То же самое относится и к решениям по поводу новых технологий: у каждого из нас свой порог допустимого риска, и мы способны изменить мнение, когда появляется новая информация.

Порог допустимого риска зависит и от обстоятельств. Скажем, диабетик не имеет ничего против ГМО-инсулина, а онкологический больной охотно соглашается попробовать экспериментальный ГМО-препарат, но те же люди могут быть не готовы обменять традиционный сорт яблок на генно-инженерный. Другое соотношение риска и вознаграждения. Для больного потенциальное личное вознаграждение от приема ГМО-лекарства перевешивает ощущаемый риск. А когда здоровый человек выбирает яблоки для фруктового салата, он, вероятно, не настолько ценит красоту будущего блюда, чтобы это перевесило те риски, которые в его сознании связаны с употреблением в пищу генно-инженерных продуктов. Чтобы к ГМО-пище относились так же благосклонно, как к ГМО-лекарствам, индустрия пищевых биотехнологий должна убедить потребителей, что ее продукция, во-первых, безопасна, а во-вторых, обладает некими новыми качествами, по-настоящему ценными для потребителя.

Какими могут быть эти качества? Кому-то достаточно узнать, что генно-инженерные продукты способны решить проблему голода в глобальном масштабе, сделать пищу полезнее и питательнее и позволить фермерам использовать меньше химических пестицидов, – и это уже перевесит потенциальный риск, связанный в его представлениях с такими продуктами. Кому-то нужна личная выгода. Скажем, продукт значительно дешевле, поскольку почти не портится, дает более обильные урожаи и требует от фермеров меньше затрат. Вероятно, важную роль играют и эстетические качества, и вкус, и аромат. Я была бы счастлива, если бы получила возможность покупать помидоры, которые не теряют свежести неделями, и класть во фруктовый салат яблоки, которые и назавтра и на вид, и на вкус словно только что нарезанные. Оговорюсь: я была бы рада таким продуктам, если бы знала, что есть их так же безопасно, как и их аналоги, которые быстро размякают и буреют на срезе. Эти риски можно оценить и измерить, подобно тому, как в Calgene оценили риски, связанные с употреблением в пищу генов устойчивости к антибиотикам. Естественно, как только все нужные анализы будут проделаны, информацию следует довести до потребителя. А в наши дни это непросто.

Пожалуй, самый известный пример генно-модифицированного продукта, созданного из гуманитарных соображений, – это золотой рис. Золотой рис содержит два трансгена, один – от нарцисса, другой – от бактерии в почве, которые заставляют его экспрессировать в зерне бета-каротин, предшественник витамина А. Если бы золотой рис высевали повсеместно, он ежегодно избавлял бы от слепоты более чем 250 000 детей – дети слепнут, потому что в их рационе недостает витамина А, причем половина из них умирает в течение года после того, как их постигает это несчастье. Несмотря на то, что золотой рис спасает от смерти, группы противников ГМО не останавливаются ни перед чем, чтобы разубедить общество в его полезности. Все началось с того, что Greenpeace заявил, будто каротина в золотом риса слишком мало, чтобы принести пользу. Когда были созданы новые сорта и содержание каротина возросло двадцатикратно, Институт науки и общества (тоже противник ГМО) заявил, что для решения проблемы плохого питания этого все равно недостаточно и что возникает риск отравления. Другие группы ухватились за идею, что бета-каротин ядовит сам по себе (это не так: выработав весь нужный витамин А, наш организм выводит излишки бета-каротина), и на этом основании призвали запретить золотой рис, настаивая, что просто нужно есть больше других растений, богатых бета-каротином. Параллельно активисты утверждали, что: золотой рис ждет неудача, поскольку никто не захочет есть желтый рис (на самом деле во всем мире едят рис самых разных цветов); золотой рис обречен на провал, потому что он появился в результате заговора крупных западных компаний, жаждущих обогащения (руководители проекта – представители научных и правительственных кругов и некоммерческих организаций – намерены раздавать семена даром); золотой рис добьется такого успеха, что его начнут подделывать, а значит, появятся люди, которые посчитают, будто едят золотой рис (и, соответственно, получают витамин А), а на самом деле этот рис будет обычным. То есть в ход шли любые доводы (самые надуманные!), любые конспирологические теории (самые нелепые!) – и хотя речь идет о спасении детских жизней, ни один эксперимент не может заставить таких людей изменить свою точку зрения.

В 2008 году китайские ученые дали небольшие порции золотого риса 24 детям, чтобы сравнить, как усваивается витамин А из золотого риса по сравнению с овощами, богатыми бета-каротином. Оказалось, что одна детская порция золотого риса обеспечивает 60 % рекомендованной для детей суточной дозы витамина А – больше, чем порция шпината. Эти данные и эксперименты проверены несколькими независимыми комиссиями, и все они подтвердили, что результаты достоверны. Однако в 2013 году, уже после публикации результатов, гринписовцы уничтожили поле золотого риса на Филиппинах, где от авитаминоза А страдают 20 % детей.

Впрочем, некоторые перспективы у золотого риса все же есть. В 2018 году органы государственного регулирования Канады, США, Австралии и Новой Зеландии разрешили выращивать золотой рис как пищевой продукт для людей и животных. В 2019 году Филиппины одобрили золотой рис для массового потребления.

Большинство организмов, созданных при помощи инструментов синтетической биологии, не предназначены для решения гуманитарных проблем, и тем не менее многие из них обладают в этом отношении значительным потенциалом. Генно-модифицированные бананы, которые разрешено культивировать в Уганде с конца 2017 года, обогащены витамином А и устойчивы к бактериальному увяданию, бичу местных посевов, – а это сулит выход из продовольственного кризиса в стране. В ЮАР ученые из Кейптаунского университета работают над тем, чтобы методами генной инженерии внедрить способность к спячке при засухе, естественно эволюционировавшую у растения Myroflammusflabellifolius (скальный плаун), в геном туземного злака тэффа, чтобы создать тэфф, устойчивый к засухе. А на Гавайях удалось добиться разрешения культивировать генно-модифицированную радужную папайю, в которой экспрессируется часть белка оболочки вируса кольцевой пятнистости, и это спасло местную индустрию выращивания папайи, а также, возможно, вразумило кое-кого из тех, кто относился к ГМО скептически.

На рынках США постепенно становятся доступны цисгенные ГМО – генно-инженерные разновидности, которые можно было бы получить путем традиционной селекции. Сегодня в магазинах США продаются яблоки сорта арктик и шампиньоны, которые не темнеют на срезе: у обоих продуктов подавлена экспрессия одного и того же «коричневого» гена, и им обоим не требуется дополнительное регулирование министерства сельского хозяйства, ибо оно считает, что эти яблоки и грибы опасны для окружающей среды не больше, чем их собратья, полученные путем традиционной селекции. Казалось бы, отсутствие потемнения на срезе – чисто внешняя черта, однако чуть ли не половина пищевых продуктов, выращенных в США, выбрасывается, и нередко просто потому, что они утратили аппетитный вид. Учитывая, что по прогнозам ООН к 2050 году сельское хозяйство планеты должно производить на 70 % больше пищи, чем сегодня, технология, которая мешает выбрасывать то, что у нас уже есть, явно не приносит ничего, кроме пользы.

Безусловно, создание продуктов, преимущества которых очевидны потребителям, улучшает репутацию ГМО, однако люди должны иметь возможность оценивать риск, то есть вычленять факты из какофонии вранья и искаженной полуправды о ГМО. Нет никаких данных, свидетельствующих о том, что употребление в пищу ГМО вызывает рак, и никто еще не выявил механизм, который в принципе мог бы сделать это возможным. На рынке нет ни одного генно-модифицированного овоща с генами рыбы. А ярко-зеленая наклейка «Без ГМО» не означает, что в вашей пище нет никаких новых незамеченных мутаций, возникших в процессе селекции.

Да, генная инженерия меняет генетический код, это и есть ее цель и суть. Но неверно сваливать все генно-инженерные и негенно-инженерные продукты в одну кучу и утверждать, что покупатели должны выбирать из этих двух категорий. Попытки разделить генно-модифицированные продукты на разные категории и рассказать о них делаются, но их заглушает шумная пропаганда противников биотехнологии как таковой.

Есть признаки того, что отношение к ГМО меняется. В Африке и Южной Азии в законах против генной модификации появляются послабления, а иногда их даже отменяют. В США разрабатываются более четкие алгоритмы получения государственного одобрения. Некоторые ГМО-культуры одобрены в Евросоюзе. Эти перемены указывают на то, что нынешняя тупиковая ситуация не вечна. Путь к более широкому общественному признанию инструментов синтетической биологии может пролегать и вне границ сельскохозяйственного царства, поскольку подобные технологии уже восстанавливают здоровье экосистем и спасают биологические виды от вымирания.

Но даже если эти изменения и произойдут, для Принцессы и ее теленка, который, как выяснилось, не унаследовал комолый аллель Бури, будет уже слишком поздно. Принцесса отелилась 31 августа 2020 года. Элисон и Джози провели анализы ее молока в поисках каких-либо следов воздействия комолого аллеля Принцессы и, как и ожидалось, ничего не обнаружили, поскольку нет никаких оснований предполагать, что комолый аллель как-то проявится в молоке. Эти данные они добавили к длинному списку всего того, что у Принцессы было совершенно нормальным для обычной коровы голштинской коровы, – даже если это случайно ставшая трансгенной голштинская корова, у которой не выросли рога.

Глава седьмая

Предвиденные последствия

Как-то раз я спросила у своих слушателей:

– Как изменится мир, если мы оживим мамонтов?

Поднялось множество рук.

– Ух ты, это был бы просто улет!

– Мы на них посмотрим, и они будут огромные и мохнатые, и их можно будет погладить!

– Я бы взяла мамонтенка домой, но, наверное, от него много грязи, так что в зоопарке ему будет лучше. И на них можно будет кататься!

– Они будут жить в Сибири и дружить с северными оленями, а люди, которые там живут, смогут их есть и делать одежду из их меха!

Пожалуй, стоило сразу предупредить, что моими слушателями были второклассники, соученики моего сына. Их учительница миссис Джонас пригласила меня рассказать о моей работе и в этот момент, возможно, сильно об этом жалела.

Я демонстрировала фото и видео из своих экспедиций по поискам останков мамонтов в Сибири, чтобы показать детишкам, что ученый – это далеко не всегда старик в белом халате. И даже принесла несколько кусков мамонтового клыка и костей, чтобы пустить по классу.

Когда дети стали передавать окаменелости между партами в битком набитом помещении, я почувствовала, что атмосфера изменилась. Дети по-прежнему поднимали руки, но на этот раз робко, и совсем перестали галдеть.

– А вдруг слоны обидятся, что теперь всем интересно только про мамонтов?..

Несколько ребят согласно закивали.

– Мамонты, наверно, захотят жить в диких местах, но ведь людей там мало, и о них будет некому заботиться…

Было ясно, что их энтузиазм поутих.

– Их же будет сто или двести, и они потопчут все деревья! – воскликнул один мальчик. Чтобы подчеркнуть разрушительную силу сотни мамонтов, он стукнул кулаком по парте, и лежавшие на ней цветные карандаши раскатились в разные стороны.

Девочка напротив поморщилась, когда один карандаш подкатился прямо к ней, сердито посмотрела на мальчика и возразила:

– А вот и нет, потому что в Сибири деревья не растут!

Это было сильно. Мало того что девочка сдержалась и не стала швырять карандаш обратно в своего не в меру экспансивного одноклассника, она еще и запомнила мелкие подробности моего выступления: на фотографиях нашего лагеря в арктической тундре деревьев и правда не было.

– Да?! А что им тогда есть?! – не сдавался разрушитель карандашных пирамид.

Тут вмешался мальчик за соседней партой, постаравшийся разрядить обстановку:

– Наверно, им надоест голодать, и они вымрут обратно.

Кругом снова закивали.

После неловкой паузы подала голос еще одна девочка – на этот раз она даже не стала поднимать руку.

– Может быть, у них тут будет не очень хорошая жизнь? Тогда нам, наверно, не надо их оживлять.

Мы с второклассниками замолчали, задумавшись о том, на что мы обрекли этих прекрасных животных всего за несколько минут разговора: вот они восстанут из мертвых, на сей раз рукотворные, но после второго расцвета их ждет второй упадок. Новое рождение и новая смерть. Ведь очень может быть, что в современном мире мамонтам нет места, какой бы восхитительной ни казалась поначалу мысль вернуть их.

Зазвенил звонок – началась перемена. Я стояла у двери, пока дети выбегали из класса в залитый солнцем двор, благодарила за то, что слушали меня, и изо всех сил старалась не дать им уволочь окаменелости, которые принесла показать. Дети проталкивались мимо, кто-то говорил мне спасибо, кто-то нет: у них появились более насущные задачи – первыми добежать до лазалки или занять позицию «короля» на поле для игры в квадрат.

Выходившая последней девочка остановилась и глянула на меня снизу вверх:

– Если мамонты вымерли, потому что мы их убили, как вы думаете, может, мы обязаны дать им второй шанс?

Я глубоко вздохнула, придумывая умный ответ.

– Не знаю, – сказала я наконец. – Думаешь, с нашей стороны было бы честно возрождать их, если мира, в котором они жили, больше нет?

Она неуверенно пожала плечами и посмотрела себе под ноги.

– Грустно, – шепнула она своим туфлям и шагнула за порог.

– Да, – согласилась я, а когда она побежала на детскую площадку, крикнула ей вслед:

– Зато у нас есть слоны!

Вымирание – это навсегда

Большинство из нас, тех, кто работает в области древней ДНК, привыкли к вопросам о возрождении вымерших видов – предположительно, с помощью биотехнологий. Приходилось ли нам уже это делать? Нет? Тогда насколько ученые близки к тому, чтобы это осуществить? Возможно ли вообще воскресить вымерший вид? Как устроен процесс возрождения? Отвечаю я все время одно и то же – нет, пока нет, в ближайшем будущем вряд ли. Создать точную копию вымершего вида невозможно и, скорее всего, никогда не будет возможно. Но существуют технологии, которые когда-нибудь, вероятно, позволят нам возродить компоненты вымерших видов – их вымершие черты. Скажем, ученый может модифицировать слона, добавив фрагмент ДНК, возникший в ходе эволюции у мамонтов, и у слона отрастет шерсть и образуется толстый слой подкожного жира, в результате чего он сможет пережить арктические морозы. Можно модифицировать полосатохвостого голубя так, чтобы окраской оперения и формой хвоста он стал похож на странствующего голубя. Но будут ли эти модифицированные слоны и полосатохвостые голуби настоящими мамонтами и странствующими голубями? Мне так не кажется.

Почему же мы не можем вернуть вымершие виды? Есть тысячи причин, по которым давно вымершие виды трудно возродить: от чисто технических сложностей до этических вопросов по поводу манипуляций с биологическими видами и экологических задач, связанных с необходимостью выпустить возрожденные виды в среду, где их не было, вероятно, уже десятки тысяч лет. Одни технические проблемы можно преодолеть (отредактировать зародышевую линию птиц, пересадить эмбрион слона матери, содержащейся в неволе), другие едва ли когда-нибудь будут решены (восстановить микрофлору кишечника вымершего шерстистого носорога, найти суррогатную мать стеллеровой корове).

Возьмем, к примеру, мамонтов. Я знаю три исследовательские группы, которые в настоящий момент работают над воссозданием мамонтов. Из них две – под руководством Хван У-Сока из южнокорейского Суамского биотехнологического исследовательского фонда и под руководством Акиры Иритани из Университета Киндай в Японии – стремятся клонировать мамонтов, то есть возродить их при помощи процесса, самым знаменитым результатом которого было рождение овечки Долли. Поскольку для клонирования нужны живые клетки, Хван рассчитывает найти живые клетки мамонта, сохранившиеся в замороженных тушах, которые сейчас (благодаря глобальному потеплению) оттаивают в сибирской вечной мерзлоте. Его институт финансирует свою работу, предлагая клиентам за 100 000 долларов клонировать их любимых собачек и пуская эти деньги на взятки русской мафии, чтобы получить доступ к свеженайденным мамонтам. Недостаток такого метода в том, что в замороженных тушах мамонтов не может быть живых клеток, поскольку процесс клеточного распада начинается сразу после смерти. Рабочая же группа Иритани признает, что живые клетки мамонта едва ли удастся найти, и обращается к молекулярной биологии, дабы оживить мертвые клетки мамонта или по крайней мере добиться такого подобия жизни, чтобы их можно было клонировать. План Иритани таков: заставить белки из яйцеклеток мышей, предназначенные для восстановления поврежденной ДНК, реконструировать сломанные ДНК в клетках мамонтов. В 2019 году Иритани и его коллеги опубликовали статью, в которой описывают, как они попытались проделать это с клетками из особенно хорошо сохранившейся туши мамонта по имени Юка. В популярной прессе эту статью немедленно объявили предвестником неизбежного воскрешения мамонта, но данные, по-видимому, говорят об обратном. Несмотря на то, что клетки Юки сохранились просто превосходно по сравнению с клетками других мумифицированных мамонтов, мышиные белки не сумели достичь особых успехов в восстановлении ДНК клетки. Клонировать мамонтов невозможно, потому что все клетки мамонтов мертвы.

Третьей группой, которая надеется возродить мамонтов, руководит Джордж Чёрч из Института биологической инженерии Висса при Гарвардском университете. Ученые признают, что найти живые клетки мамонтов не удастся, – учитывая, что последние мамонты умерли три с лишним тысячи лет назад. Однако Чёрч не согласен, что это исключает возможность оживить мамонтов. Он подчеркивает, что в нашем распоряжении имеется бесконечный запас живых клеток почти что мамонтов – индийских слонов, – которые можно выращивать в лаборатории и превращать из почти что мамонтовых в полностью мамонтовые при помощи инструментов синтетической биологии. С этой целью Чёрч запустил программу по использованию CRISPR для внесения в ДНК клеток индийского слона мелких изменений (по одному за раз) до тех пор, пока геном клетки не совпадет полностью с геномом мамонта.

Превратить геном слона в геном мамонта – задача устрашающих масштабов. Линии, ведущие к индийским слонам и шерстистым мамонтам, разошлись более пяти миллионов лет назад. Поскольку остатки мамонтов хорошо сохранились, ученые, работающие с древней ДНК, имели возможность реконструировать несколько геномов из этих остатков полностью. Когда их сравнили с геномами индийских слонов, оказалось, что в них около миллиона генетических отличий. На сегодня внести в ДНК клетки миллион модификаций сразу невозможно – этого не позволяет ни один из имеющихся методов редактирования генома. Чтобы сделать такое множество изменений, придется физически разбить геном на множество фрагментов одновременно, а это потенциальная катастрофа, от которой клетка едва ли оправится. Кроме того, каждая модификация (или совокупность модификаций) требует своего собственного механизма редактирования, и попытки доставить все их в клетку одномоментно явно ничем хорошим не кончатся. Пока что группа Чёрча делает по одной или по нескольку модификаций за раз, проверяет, что они внесены правильно, а потом берет клетки с правильной модификацией и подвергает их следующему раунду редактирования. Когда я в последний раз спрашивала Чёрча, как у них дела, он сказал, что его команда внесла в геном слона около 50 модификаций, заменив часть генов мамонтовыми вариантами, которые, как показывают исследования, делают мамонта больше похожим на мамонта, чем на слона. Сегодня у команды Чёрча есть живые клетки, и, если их клонировать, они будут содержать генетические инструкции, восстанавливающие некоторые черты мамонта. Это не мамонтовые клетки, а скорее мамонтообразные.

Можно ли клонировать мамонтообразные клетки Чёрча? Технологии клонирования, особенно для домашних животных вроде овец и коров, с 2003 года, когда родилась овечка Долли, значительно усовершенствовались. Однако в случае других видов куча времени уходит на уточнение всех необходимых подробностей: как и когда забирать яйцеклетки, как создать идеальную культуру для раннего развития эмбрионов, когда подсаживать их суррогатной матери. А главное препятствие – этап репрограммирования, на котором соматическая клетка забывает, как быть клеткой своего типа, и превращается в клетку того типа, который может стать целым животным. Этот шаг редко удается осуществить правильно – настолько редко, что доля успешных попыток клонирования едва ли превышает 20 % даже для тех видов, которые ученые клонируют постоянно.

Слонов не клонировали никогда – отчасти потому, что на рынке нет ниши для клонированных слонов. Рынок клонов наших домашних животных растет. Биотехнологическая компания Boyalife Genomics строит фабрику по клонированию крупного рогатого скота в Тяньцзине и утверждает, что на ней можно будет выращивать миллион клонированных коров породы вагю в год, чтобы удовлетворить растущий спрос на говядину на китайском рынке. В компании Хвана Sooam Biotech готовы клонировать вашу собачку[18], а в фирме ViaGen Pets, базирующейся в Техасе, – и собачку, и котика, и даже любимого скакуна[19]. Но почему-то мало кто стремится клонировать любимого слона.

Вероятно, клонировать слона и в самом деле невозможно. Слоны – огромные животные с соответственно огромной репродуктивной системой. Это осложняет важнейшие этапы процесса клонирования, в частности, забор яйцеклетки для ядерной передачи и введение развивающегося эмбриона в матку суррогатной матери, поскольку девственная плева у слоних между беременностями восстанавливается (в ней есть крошечное отверстие, в которое проникает сперма самца, но для эмбриона слона это существенное и, вероятно, непреодолимое препятствие). Индийские слоны тоже исчезающий вид, а значит, если эта технология все-таки не выходит за рамки возможностей науки, лучше всего было бы применить ее для размножения слонов.

Даже если клонирование слонов станет технически (и этически) осуществимым, не совсем понятно, сможет ли мама-слониха выносить мамонтенка. Пять миллионов лет – долгий эволюционный срок, а миллион отличий между ДНК – это очень много. В сущности, эволюционная разница между мамонтами и индийскими слонами примерно такая же, как между людьми и шимпанзе. Трудно представить себе, чтобы мама-шимпанзе выносила человеческого младенца (и наоборот).

Бывало, что суррогатные матери успешно производили на свет детенышей другого вида, так что эволюционная дистанция, возможно, не приговор. Домашние собаки рожали клонированных волчат, домашние кошки – здоровых детенышей степного кота, а одна домашняя корова родила здорового клонированного детеныша гаура. Эти эксперименты доказали то, что ученые подозревали с самого начала: чем дальше родство между двумя видами, задействованными в межвидовом клонировании, тем ниже вероятность успеха на каждой стадии процесса клонирования. На сегодняшний день самые дальние родственники, участвовавшие в успешном эксперименте по межвидовому клонированию, – это одногорбый и двугорбый верблюды (дромадер и бактриан), чьи эволюционные пути разошлись около четырех миллионов лет назад. Несмотря на такой долгий эволюционный срок, в 2017 году домашняя одногорбая верблюдица родила клонированного двугорбого верблюжонка. Это очень перспективно как для двугорбых верблюдов (они едва ли не первые в списке крупных млекопитающих, находящихся под угрозой исчезновения), так и для сохранения природы в целом, – ведь само это событие подчеркивает, насколько продвинулись технологии клонирования и как расширился диапазон видов, которые вполне может спасти такими методами. В 2003 году самочка пиренейского горного козла родилась через три года после того, как ее вид вымер. За четыре года до этого группа под руководством Альберто Фернандес-Ариаса, который сейчас возглавляет Министерство охоты, рыболовства и заболоченных территорий испанской автономии Арагон, собрал клетки Селии, последней особи пиренейского горного козла, и подверг их мгновенной заморозке, чтобы не повредить ДНК. Затем Фернандес-Ариас и его коллеги несколько лет разрабатывали стратегию возрождения горного козла. Они попытались забрать яйцеклетки для клонирования клеток Селии у других диких горных коз, но дикие животные не привыкли к людям и отлично умеют убегать, так что эксперимент провалился. К счастью, забрать яйцеклетки домашних коз оказалось проще. Ученые вместо ДНК домашней козы ввели в яйцеклетки ДНК замороженных соматических клеток Селии, после чего 57 трансформированных яйцеклеток имплантировали суррогатным матерям. Эти клетки были гибридами домашней козы и пиренейского горного козла. Семь эмбрионов прижились, и одна самка родилась живой. Увы, у клонированной самочки оказалась врожденная аномалия легких, вызванная, вероятно, сложностями процесса клонирования, и она умерла, не прожив и нескольких минут. Попытки возродить пиренейского горного козла из клеток Селии приостановлены, но эти клетки по-прежнему хранятся в замороженном виде.

Вероятно, когда-нибудь ученые смогут перекодировать геном слона в геном мамонта и клонировать эту клетку, подсадив ее маме-слонихе, однако воспрепятствовать возрождению мамонта может сам процесс развития. Клонированный мамонт, родившийся у матери-слонихи (или из искусственной матки, которую как решение проблемы клонирования слонов предпочитает Джордж Чёрч), вероятно, будет выглядеть как мамонт. Чуть ли не у каждого из нас среди знакомых есть идентичные близнецы, поэтому мы представляем себе, как сильно ДНК влияет на внешность. Но наши друзья-близнецы не взаимозаменяемы. У них разный жизненный опыт, разные стрессогенные факторы, разный рацион и разная среда… короче говоря, это абсолютно разные люди. Будет ли мамонтенок, прошедший слоновий путь внутриутробного развития, выращенный слонами, вскормленный слоновьим кормом и обладающий слоновьей микрофлорой кишечника, вести себя как мамонт – или все же как слон?

Это, разумеется, неважно, если наша конечная цель – создать слона с некоторыми чертами мамонта, а мы, вероятно, именно этого и хотим. Но если мы намерены создать мамонта, нам нужно воссоздать еще и всю среду обитания мамонта – с зачатия до смерти. А эта среда, увы, тоже вымерла.

Те же технологии, другие цели

Зачем нам вообще возрождать мамонтов? Кому-то, вроде моего сына-второклассника и его соучеников, просто хочется их увидеть. Кому-то хочется их изучать, одомашнивать, есть, охотиться на них. А вот Сергею Зимову, который вместе со своим сыном Никитой руководит заказником «Плейстоценовый парк» в Северо-Восточной Сибири, хочется, чтобы мамонты преобразили сибирскую экосистему и замедлили глобальное потепление.

Исследования Зимова показали, что при появлении крупных млекопитающих (а в Плейстоценовом парке живут привозные бизоны, овцебыки, лошади и северные олени) в регион вернулись травянистые равнины, которые когда-то были здесь очень распространены, а вечная мерзлота тает не так быстро. Если на первый взгляд это противоречит вашей интуиции, то задумайтесь, чем заняты эти животные. Они едят, испражняются и повсюду бродят. То есть рыхлят почву, удобряют ее навозом и распространяют семена. Зимой животные в поисках пищи в одних местах расчищают снег, оголяя землю и выставляя ее на арктический мороз, а в других, наоборот, утаптывают, создавая на поверхности почвы слой плотного льда. Сергей Зимов сообщает, что зимой температура почвы на тех участках парка, где есть животные, на 15–20 °C ниже, чем там, где животных нет. Значит, животные снижают темпы таяния вечной мерзлоты. Сейчас в арктической вечной мерзлоте заключено более 1400 гигатонн углерода (что почти в два раза больше количества углерода в сегодняшней атмосфере Земли), а значит, чем медленнее будет таять вечная мерзлота, тем медленнее будет расти доля парниковых газов в атмосфере.

Слоны – инженеры нашей экосистемы. Они производят 100 килограммов навоза ежедневно и преобразуют ландшафт, поскольку их стада уничтожают кусты и (как подсказал разрушитель карандашных пирамид) топчут деревья на своем пути. Мамонты, как предполагают отец и сын Зимовы, были такими же инженерами экосистемы. Поскольку пока играть эту роль в Плейстоценовом парке некому, младший Зимов ездит по его территории на старом советском танке, чтобы примять снег и повалить молодые деревца. Зимовы надеются, что группа Чёрча когда-нибудь добьется успеха и Плейстоценовый парк станет домом для стад диких мамонтов, которые будут делать свою работу по удержанию парниковых газов в вечной мерзлоте.

Я не могу подтвердить, что мамонты замедлят таяние вечной мерзлоты, и тем не менее резоны в пользу возрождения мамонтов, которые выдвигают Зимовы – создать устойчивую разнообразную популяцию диких животных, чтобы заменить утраченных исполнителей важной экологической роли и тем самым сохранить экосистему, – видятся мне самыми убедительными причинами для воскрешения мамонтов. Однако я не уверена, что для этого нужны именно мамонты, – может быть, ту же пользу принесут индийские слоны, которым при помощи генной инженерии придадут способность прекрасно себя чувствовать в Сибири? Иначе говоря, не стоит ли нам взять технологии генной инженерии, которые могли бы послужить для возрождения исчезнувших видов, и применить их с другой целью – с целью сохранить ту или иную среду обитания?

Биотехнологии во спасение (генетическое)

Рано утром 26 сентября 1981 года пес Джона и Люсиль Хогг по кличке Шеп с кем-то подрался. Схватка была краткой, а Шеп довольно часто с кем-нибудь дрался, поэтому Хогги не стали даже вставать с постели. Но выйдя утром на крыльцо, Джон обнаружил там результат этой драки – трупик какого-то зверька. Такого животного он еще никогда не видел. Его тельце было необычайно длинным, а черные лапки, черный кончик хвоста и черные кисточки на больших заостренных ушах оттеняли светлый мех. Кроме того, у зверька были маленький блестящий черный нос и полоса-полумаска черного меха поперек глаз. Хогг поднял тельце, осмотрел, швырнул в кусты и вернулся в дом.

Позже он описал зверька жене и детям – он не мог забыть полумаску и черные лапки. Наверное, какой-то подвид норки, решил он, а может быть, и нет. Люсиль Хогг заинтересовалась этим происшествием, и они решили, что трупик лучше не выбрасывать, а отдать таксидермисту в ближайшем городке Мититсе (дело было в Вайоминге), чтобы сделать чучело. Кроме того, таксидермист, возможно, скажет, кто это.

Они оказались правы. Местному таксидермисту Ларри Лафренчи достаточно было одного взгляда на черные лапки животного, чтобы догадаться, кто перед ним. Нахмурившись, Лафренчи скрылся с трофеем Шепа в задней комнате своей лавки и куда-то позвонил. Хогг помнит, что потрясенный Лафренчи, вернувшись через несколько минут, взволнованно выпалил:

– Господи боже, да вы же поймали черноногого хорька[20]!

Хогг впервые слышал о черноногом хорьке, но по поведению Лафренчи понял, что чучела ему не видать. И снова оказался прав. Лафренчи получил распоряжение конфисковать этот экземпляр и как можно скорее передать его чиновникам в Управление по охоте и рыболовству США.

Черноногие хорьки входят в Класс 1967 года – первый список видов, получивших охранный статус по закону об исчезающих видах. Благодаря этому закону были запущены программы спасения черноногого хорька как в дикой природе, так и в неволе, – но без особых успехов. Зверек Шепа оказался первым за семь лет черноногим хорьком, виденным в дикой природе.

Иногда черноногих хорьков называют охотниками на луговых собачек, и именно охотой на луговых собачек они и занимаются. В былые времена ареал их обитания тянулся от Канады до Мексики – черноногие хорьки водились в изобилии везде, где водились луговые собачки. Поэтому, когда численность луговых собачек упала, то же самое произошло и с черноногими хорьками. И первое, и второе – наша вина. Луговые собачки живут в городках луговых собачек, которые представляют собой лабиринты глубоких подземных ходов под холмиками из рыхлых отложений и подчас занимают больше площади, чем иные человеческие городки. Когда европейские колонисты и их потомки в начале XX века двинулись на запад, городки луговых собачек портили сельскохозяйственные угодья и мешали строить и ремонтировать дороги и населенные пункты, обслуживавшие эти угодья. Кроме того, луговых собачек было очень много – к началу XX века, возможно, миллиарды, – а значит, они были важными пищевыми конкурентами для крупного рогатого скота. Ради победы в этой конкуренции поселенцы массированно боролись с грызунами, разбрасывая отраву; одновременно по городкам луговых собачек распространялась новая европейская болезнь – туляремия. Сегодня никаких программ по истреблению грызунов уже нет, но туляремия продолжает поражать и убивать луговых собачек. Сейчас их популяция составляет около двух процентов от той, что была в начале XX века; правда, она все еще велика и генетически разнообразна. В некоторых группах луговых собачек есть даже признаки устойчивости к туляремии, что очень перспективно для дальнейшего восстановления и сохранности этого вида.

А вот у черноногих хорьков дело обстоит значительно хуже. Во времена истребления луговых собачек черноногим хорькам приходилось совсем туго, и вдобавок они тоже подвержены туляремии, которой заражаются, когда едят инфицированных луговых собачек. К концу пятидесятых годов прошлого века биологи предположили, что черноногие хорьки вымерли. Затем, в 1964 году, небольшую популяцию черноногих хорьков обнаружили в Южной Дакоте, возле городка Уайт-Ривер. Биологи решили подробно изучить эту популяцию в надежде узнать, какие методы восстановления могут оказаться полезными. Однако когда они понаблюдали за хорьками, то выяснилось, что многие зверьки явно больны. Биологи решили, что упускают время, и отловили девять хорьков для содержания в неволе. Увы, хотя несколько самок забеременели и родили детенышей, никто из потомства не выжил. Последнюю дикую особь из популяции в Южной Дакоте видели в 1974 году, а последняя особь в неволе умерла в 1979 году.

Когда Шеп в 1981 году обнаружил черноногого хорька близ Мититсе в штате Вайоминг, это дало возможность понять, чего не хватало хорькам в неволе, и предпринять еще одну попытку их спасти. Биологи из Министерства охоты и рыболовства Вайоминга и из Управления по охоте и рыболовству США несколько месяцев прочесывали те края и расставляли ловушки, после чего оценили, что в популяции в Мититсе около 120 особей, среди которых много молодняка, – а это, по мнению ученых, было хорошим признаком. Но вскоре все изменилось. Биологи перестали находить здоровых хорьков и обнаруживали только больных и мертвых. К 1985 году стало ясно, что и эта популяция вот-вот вымрет. Тогда было решено пойти на чрезвычайные меры: отловить как можно больше хорьков и содержать их в неволе.

Несмотря на все старания, биологи отловили всего 18 особей вайомингских черноногих хорьков. Они надеялись, что эти 18 особей послужат родоначальниками стабильной популяции, и объединили усилия с Американской зоологической ассоциацией, с природоохранными организациями на уровне штата и страны и с группой специалистов по содержанию животных в неволе из Международного союза охраны природы, чтобы составить совместный план. Увы, знаний по-прежнему не хватало. После долгих месяцев упорной работы похвастаться было нечем – но тут биологи изловили хорька по кличке Шрам. Он был последним черноногим хорьком, пополнившим колонию в неволе. К удивлению и облегчению ученых, Шрам тут же спарился с несколькими самками, и его детеныши выжили, в отличие от всех предыдущих пометов.

С появлением Шрама для черноногих хорьков забрезжила надежда. Заводчики поняли, какие приемы приводят к успеху, а какие нет, как обращаться с новорожденными детенышами и как готовить их к жизни на свободе. Сегодня программы по разведению черноногого хорька ведутся на всей территории США, причем большинство производителей в мире содержатся в пяти зоопарках-партнерах. Дабы минимизировать близкородственное скрещивание, решения по спариванию принимаются на основании родословных, собранных в студ-буки черноногих хорьков. Чтобы по возможности не терять генетического разнообразия популяции, самок иногда оплодотворяют спермой основателей колонии, замороженной десятилетия назад. Ежегодно в рамках сотрудничества между организациями на уровне штатов и государства, коренными племенами США и Канады и частными землевладельцами в естественную среду выпускают около 200 черноногих хорьков. Считается, что сегодня популяция диких черноногих хорьков составляет примерно 500 особей и по крайней мере в трех из 18 мест реинтродукции их численность поддерживается естественным путем.

История черноногого хорька – это по большей части история череды успехов. Она демонстрирует, чего можно достичь, когда специалисты объединяются для решения сложной проблемы, и учит, что согласованные старания по поиску и исследованию исчезающего вида и работы по его восстановлению вполне могут вернуть его, даже когда он готов перейти за грань вымирания. Она доказывает пользу таких методов сохранения видов, как разведение в неволе, искусственное осеменение (или опыление) и переселение. Беда в том, что, несмотря на все достижения, черноногие хорьки по-прежнему находятся под угрозой. Разведение в неволе позволило в целом сохранить изначальное генетическое разнообразие, но тем не менее все ныне живущие черноногие хорьки происходят от семи предков из одной популяции, так что это изначальное разнообразие было не слишком велико. Когда зверьков выпускают на волю, они живут маленькими популяциями, что приводит к дальнейшему близкородственному скрещиванию и еще сильнее снижает разнообразие. Кроме того, в дикой природе черноногие хорьки подвержены туляремии и чумке. Хотя отдельных особей можно прививать, программа сохранения вида, предполагающая отлов и вакцинацию, не дает устойчивости. Черноногие хорьки спасены от почти неминуемого вымирания, но если мы хотим исключить их из списка исчезающих видов, нам нужны новые технологии.

К счастью, такие технологии у нас, похоже, уже есть.

Похоже, в наших силах привнести в популяцию черноногих хорьков разнообразие, непосредственно воспользовавшись приемами, которые лежат в основе идей воссоздания видов. Замороженный зоопарк – как отделение Института природоохранных исследований Сан-Диего, – начиная с семидесятых годов прошлого века собирает и хранит ткани исчезающих видов. Коллекция Замороженного зоопарка, содержащаяся при бодрящей температуре минус 200 °C, включает и яйцеклетки, сперму и эмбрионы, а также культуры замороженных клеток, которые можно разморозить, оживить и вырастить. Эти живые клетки несут в себе генетическое разнообразие прошлого и подходят для клонирования. В коллекции Замороженного зоопарка есть и два черноногих хорька, самец и самка, чьи клетки биологи-специалисты по охране природы собрали и заморозили в восьмидесятые. Среди сегодняшних черноногих хорьков не сохранилось ни одного их потомка.

Однако внесения в популяцию разнообразия путем клонирования, вероятно, недостаточно, чтобы спасти черноногих хорьков от вымирания, если в естественной среде они по-прежнему заражаются туляремией. К счастью, и здесь можно найти выход из положения, опять же позаимствовав идею из области воссоздания вымерших видов. Подобно тому, как ученые могли бы придать черты мамонтов индийским слонам, чтобы те выживали в холодных широтах, черноногим хорькам можно придать устойчивость к туляремии, чтобы они выживали в эпидемиологически опасных районах. В этом случае гены устойчивости к туляремии не обязательно искать у вымерших видов. Можно взять близкого эволюционного родственника черноногих хорьков, домашнего хорька, который полностью невосприимчив к туляремии. А можно взять мышей – они с хорьками состоят в более дальнем родстве, но тоже приобрели устойчивость к туляремии. Как только мы поймем, какие генетические особенности обеспечивают эту устойчивость, мы сможем передать ее черноногим хорькам методами генной инженерии, и они тоже перестанут болеть.

Технологии редактирования генома черноногих хорьков уже существуют. Это те же технологии, при помощи которых ученые редактировали геномы культурных растений и домашних животных, стремясь обеспечить им устойчивость к болезням и гербицидам или, скажем, комолость. Задача в том, чтобы выяснить, какой участок генома редактировать. Это непросто, но общая идея понятна. Нужно секвенировать геномы домашних хорьков, мышей и черноногих хорьков, сравнить их и найти отличия. Особенно нас будут интересовать гены, задействованные в иммунной системе, поскольку именно они, скорее всего, отвечают за устойчивость к болезням. Одновременно ученые должны на основании лабораторных систем клеточных культур (а не на живых животных) изучить процесс взаимодействия туляремии с клетками иммунной системы при заражении. Генетические анализы и лабораторные исследования помогут сузить круг генов-кандидатов – генов, которые могут обеспечивать иммунитет к болезни. Затем ученые пройдутся по этому списку при помощи инструментов синтетической биологии, меняя по одному гену-кандидату в геноме за раз и проверяя последствия каждой модификации, пока какая-то из них не сработает. В результате этого процесса будет создан генно-инженерный черноногий хорек, идентичный современным черноногим хорькам, разведенным в неволе, во всем, кроме одного: он не будет болеть туляремией.

Эта работа уже началась. В 2018 году некоммерческая организация Revive & Restore, цель которой – способствовать биотехнологическим решениям природоохранных задач, получила разрешение Управления по охоте и рыболовству США на то, чтобы рассмотреть, какие методы синтетической биологии помогут спасти черноногих хорьков от вымирания. В сотрудничестве с Зоопарком Сан-Диего, ViaGen и несколькими партнерами из мира науки компания оценила, годятся ли для клонирования клетки из Замороженного зоопарка, и начала эксперименты, чтобы определить, какие изменения в геноме обеспечат наследуемую устойчивость к туляремии. В декабре 2020-го родился детеныш черноногого хорька – клон самки Уиллы, чьи клетки были заморожены в 1983 году. Клонированную самочку назвали Элизабет Энн – вместе с ней количество основателей популяции в неволе достигло восьми; ей предстоит сделать долгожданный и очень важный вклад в генетическое разнообразие популяции.

Хотя это всего лишь первый шаг в процессе научных исследований, экспериментов и одобрения (а процесс этот обещает быть долгим), можно считать его большой победой для черноногих хорьков и их генетического спасения. Кроме того, это первый шаг к созданию устойчивой популяции черноногих хорьков, иммунных к туляремии, которые когда-нибудь будут рыскать по Северо-Американскому континенту в поисках луговых собачек.

Итак, предвиденные последствия генного модифицирования черноногих хорьков очевидны: спасти их от вымирания, обеспечив иммунитет к болезни, которая их убивает. Но как насчет предвиденных последствий? Скажем, вдруг процесс редактирования или сами модификации вызовут какие-то сложности с экспрессией генов или развитием животного? Что ж, если при редактировании генома произойдут ошибки, которые сломают тот или иной ген или еще как-то навредят черноногим хорькам, эти особи будут отбракованы из популяции естественным отбором. А поскольку туляремия уже отбраковывает черноногих хорьков из мира живых, хуже, чем сейчас, точно не будет.

Но вдруг модифицированные гены просочатся в окружающую среду? Этим вопросом обязательно нужно задаваться при разработке любого проекта, предполагающего, что ГМО придется выпустить в естественную среду, поскольку риск, что гены проникнут в среду, зависит от репродуктивной стратегии организма. Некоторые линии сосуществуют с близкородственными линями и могут с ними, например, скрещиваться, а это откроет для модифицированной ДНК двери в другую линию – не в ту, для которой ее разрабатывали.

Самый близкий родственник черноногого хорька – степной хорек. Степные хорьки могли бы скрещиваться с черноногими, но не скрещиваются, потому что ареалы их обитания разделены Беринговым проливом. Домашние хорьки – тоже близкие родственники черноногих, и если они никогда не скрещивались между собой (а нам такие случаи неизвестны), из этого не следует, что подобное не случится в будущем. Если домашний хорек оставит уютный дом и благополучно доберется до какого-нибудь городка луговых собачек, у него, вероятно, будет возможность спариться с черноногим хорьком. Но и в такой маловероятной ситуации вряд ли произойдет утечка генов: у домашних хорьков, скорее всего, есть совокупность генов, отвечающих за смирный нрав, так что и сами они, и их гибриды едва ли достигнут успехов в жизни в дикой природе. В сущности, именно поэтому редактирование генома предпочтительнее обычного скрещивания: при редактировании генома передаются только аллели устойчивости к болезни, а при скрещивании – вообще все, включая врожденную любовь к тому, чтобы тебе чесали пузико и гладили лобик.

А вдруг решение одной проблемы вызовет другую? Вдруг, например, черноногие хорьки, спасенные от неминуемой смерти, до того размножатся, что съедят всех луговых собачек и нарушат равновесие в экосистеме? Сомневаюсь, что это вызовет какие-то сложности, – ведь черноногие хорьки уже существуют в данной экосистеме и занимают там примечательно узкую экологическую нишу. Поскольку эти животные охотятся почти исключительно на луговых собачек, природный рост их популяции ограничивается размерами популяции луговых собачек. А ее держат в рамках ястребы, орлы, совы, барсуки, койоты, рыжие рыси и гремучие змеи, и всем им безразлично кого есть – черноногого хорька или луговую собачку.

По моим представлениям, в том, чтобы выпустить генно-модифицированного устойчивого к туляремии черноногого хорька в ареал его обитания, нет ничего опасного – раз уж есть на свете такое животное. Так что же нам мешает? Оказывается, на сегодня главное препятствие на пути прогресса – недостаток основных представлений о генетике этого вида. Для исчезающих видов геномные ресурсы доступны в значительно меньшей степени, чем для домашних животных. Это касается и «образцовых» геномных последовательностей, от которых можно отталкиваться при поисках признаков близкородственного скрещивания, и карт, связывающих определенные гены или наборы генов с фенотипами. Поэтому нам трудно выявить у исчезающего вида предполагаемые аллели устойчивости к туляремии и вообще любые участки ДНК, кодирующие те или иные черты.

По моим прогнозам, с увеличением доступности геномных ресурсов для исчезающих видов будет расти и важность синтетической биологии в охране природы. Насущных задач у нас предостаточно, в этом сомнений нет. Может ли синтетическая биология передать устойчивость к синдрому белого носа от европейских летучих мышей американским? Или помочь коралловым рифам на всей планете адаптироваться к потеплению океанов? Или вылечить неведомый недуг, убивающий деревья охиа на Гавайях? Пока еще ответ «нет». Однако технологии, благодаря которым решить эти задачи в принципе возможно, существуют, а молекулярные биологи и специалисты по охране природы в сотрудничестве с единомышленниками из числа неравнодушных граждан буквально сеют семена грядущей – и, на мой взгляд, крайне своевременной – революции в сфере охраны природы.

Дерево, которое отказалось умирать

Несмотря на то, что синтетическая биология в природоохранной сфере внедряется медленнее, чем в сельском хозяйстве, у специалистов по охране природы уже есть в запасе одна примечательная история успеха. Причем в этой истории рассказывается не только о том, как трансгенный организм вернули в отдельные области его исконного ареала обитания, – это еще и история о воскрешении вымершего вида. Ну, не то чтобы совсем вымершего: данный вид вымер лишь функционально и почти сто лет, несколько уподобляясь зомби, цеплялся за жизнь только подземными корнями и редкими побегами – обычно чахлыми и недолговечными. И, как оказалось, такие живые зомби-деревья – идеальный материал для начала технологической революции.

На рубеже XX века леса Аппалачей на востоке США состояли в основном из высоких, раскидистых, быстрорастущих и плодоносных деревьев зубчатого каштана – Castanea dentata. Зубчатые каштаны были неотъемлемой частью пейзажа сотни тысяч лет, и их массивные стволы и кроны и богатые урожаи обеспечивали одним кров, другим пищу – и белкам, и сойкам, и индейкам, и белохвостым оленям, и черным медведям, и странствующим голубям, и десяткам других видов, в том числе и людям. А потом деревья вдруг начали гибнуть. На коре проступали мелкие оранжевые подпалины, они сливались в язвы, либо выпуклые и растрескавшиеся, либо вдавленные, словно древесина гнила изнутри. Язвы разрастались, опоясывали ствол, словно тугой пояс, и перекрывали приток воды и питательных веществ. Листья над язвами жухли и бурели, а ветви и сучья высыхали и обламывались. Дерево погибало через считанные месяцы после появления первого пятнышка.

Вскоре после начала этой эпидемии Уильям Меррилл, куратор Нью-Йоркского ботанического сада, выявил причину болезни – грибок Cryphonectria parasitica. Первые симптомы болезни в саду, где работал Меррилл, появились около 1904 года, однако сегодня ученые считают, что на самом деле грибок проник в США на много лет раньше, – приехал безбилетником вместе с популярными декоративными японскими каштанами, которые к нему невосприимчивы. Закрепившись в Нью-Йорке, болезнь стремительно распространилась. С каждым дождем из зараженных деревьев прорастали тоненькие желтые щупальца и выпускали миллионы спор, способных инфицировать соседние деревья. Не прошло и пятидесяти лет после гибели первого дерева, как грибком оказались поражены все четыре миллиарда американских каштанов во всем ареале их произрастания.

Хотя великолепные рощи американских каштанов исчезли из лесов на востоке США к середине XX века, сейчас, по прошествии 70 лет, отдельные деревья еще не окончательно мертвы. Под землей, куда грибок не проникает, сохранились корневые системы, из которых время от времени вырастают тоненькие деревца, – но эти деревца живут совсем недолго и обычно сразу, не успев даже зацвести, становятся жертвой болезни. Небольшие скопления американских каштанов есть и в некоторых уединенных местах на Среднем Западе и северо-западе США, где их посадили в XIX и начале XX века переселенцы. Крупнейшее на сегодня скопление американских каштанов – почти столетняя роща в Висконсине, близ города Уэст-Салем, – тоже заражено грибком, и первые признаки болезни появились там еще в 1987 году. Если говорить о заполнении экологической ниши, американский каштан как вид исчез. Но зомби-побеги и деревья-экспаты обеспечивают ученым именно то, о чем мечтает всякий, кто хочет воссоздавать вымершие виды: живые клетки.

Попытки заполнить опустевшую нишу американских каштанов в восточных лесах начались еще в двадцатые годы прошлого века. Когда привозные китайские каштаны, устойчивые к грибку, не выжили в американском климате, растениеводы попробовали создать гибрид этих деревьев и еще сохранившихся американских каштанов – это стандартный прием растительных биотехнологий. Они надеялись, что скрещивание американского и китайского каштана даст потомство, одновременно устойчивое к грибку и конкурентоспособное в американских лесах. Получившийся гибрид и правда унаследовал устойчивость к грибковой инфекции, но росли эти деревья плохо – должно быть, потому, что столь большая часть их генома сложилась в ходе эволюции совсем в других условиях. В 1983 году был основан Фонд американских каштанов, что подхлестнуло поиски лечения от инфекции, которые тянулись уже десятки лет. Фонд был создан как платформа для сотрудничества энтузиастов охраны природы и ученых, из которых многие работали в Колледже наук об окружающей среде и лесничества при Университете штата Нью-Йорк. Прежде всего они предприняли попытку улучшить гибридные деревья, повысив в их геномах долю ДНК американского каштана. Ученые из Фонда запустили рассчитанную на тридцать с лишним лет программу обратного скрещивания, в рамках которой скрещивали устойчивые к грибку гибриды с чистосортными американскими каштанами. С каждым поколением доля ДНК американского каштана в геноме каждого дерева повышалась. Сегодня, через три поколения, получены деревья, которые на 85 % американские каштаны и на 15 % китайские. Однако и устойчивость к грибку у них не такая надежная, как у деревьев, у которых больше ДНК китайского каштана, а это наводит на мысль, что ее обеспечивает не один какой-то ген, а совокупность генов, действующих согласованно. При всем своем несовершенстве эти деревья способствуют возвращению американского каштана. Сегодня под эгидой Фонда высажено уже 40 восстановительных рощ по всему изначальному ареалу произрастания американского каштана.

Гибридные деревья Фонда американского каштана – это хорошая, но не идеальная замена чистосортных американских каштанов. Беда в том, что гибридизация – метод медленный и неточный. Трудно контролировать, какие именно части генома наследуются, а успех каждого поколения невозможно оценить, пока дерево не достигнет достаточной зрелости, чтобы у него проявились симптомы грибковой инфекции. Направлять селекцию способна геномика, однако для этого нужно, чтобы растениеводы точно знали, какой именно участок генома обеспечивает черту устойчивости к грибку, – но как раз этого они и не знают. Естественно, если бы было известно, какие гены стоят за устойчивостью, никому не потребовалось бы возиться с гибридизацией и селекцией, из-за которых столько путаницы с геномами. Можно было бы сразу обратиться к генной инженерии. Чем, собственно, и занимаются еще с 1990 года Уильям Пауэлл и Чарльз Мейнард.

В сотрудничестве с Фондом американского каштана и необычайно разнообразной группой специалистов и энтузиастов Билл Пауэлл и Чак Мейнард, профессора из Колледжа наук об окружающей среде и лесничества Университета Сиракьюс в штате Нью-Йорк, разработали технологическое и биологическое ноу-хау для создания трансгенного американского каштана, устойчивого к грибковой инфекции, – а потом взяли да и создали такое дерево. Их трансгенный американский каштан сейчас проходит проверку Агентства по охране окружающей среды США перед тем, как его начнут высаживать в естественных условиях. Если его одобрят, это будет первое генно-инженерное растение, разработанное и применяемое для восстановления лесов.

Чтобы остановить каштановую болезнь, Пауэлл и Мейнард должны были пресечь распространение грибка в древесине. По мере разрастания язв в толще дерева распространяется перистая грибница, которая вырабатывает токсичное соединение – щавелевую кислоту. Кислота прожигает ходы через клетки растения, чтобы создать полости для дальнейшего распространения грибка. Пауэлл и Мейнард решили, что если как-то нейтрализовать кислоту, грибок не сможет разрастаться и дерево не погибнет.

Каштаны – не единственные растения, которым приходится иметь дело с кислотообразующим грибком. Такой же опасности подвергаются самые разные растения – от арахиса, бананов и земляники до мхов, трав и даже других грибов. У многих из них в ходе эволюции появились механизмы для борьбы с инфекцией. Пауэлл и Мейнард начали с того, что изучили, как другие растения противостоят кислотообразующим грибкам. Они перенесли несколько генов, нейтрализующих грибок, в геномы американского каштана и обнаружили, что один такой ген – ген пшеницы, вырабатывающий фермент оксалат-оксидазу, – особенно хорошо обеспечивает устойчивость к грибку у каштановых деревьев. Оксалат-оксидаза разлагает щавелевую кислоту и нормализует кислотно-щелочной баланс растительных тканей. Поскольку грибок при этом не погибает, данный метод еще и избавляет его от эволюционной необходимости найти способ выйти из-под контроля. То есть грибок может сосуществовать с американским каштаном так же, как и с китайским и японским. У этого трансгенного организма есть и другое симпатичное качество. Поскольку ген устойчивости взят у пшеницы – распространенного съедобного растения – и фермент оксалат-оксидаза, который он вырабатывает, вырабатывается и у многих других растений, важных для сельского хозяйства, мы его постоянно едим в больших количествах. И если кому-то захочется побаловать себя жареными американскими каштанами (а лично я собираюсь это сделать при первой же возможности), доля оксалат-оксидазы в его рационе едва ли изменится.

Общее обследование трансгенного американского каштана, которое проделали ученые, позволило выявить и другой отрадный факт: устойчивыми к грибку оказались даже деревья, унаследовавшие только одну копию гена оксалат-оксидазы. А поскольку деревья могут обойтись только одной копией трансгенной ДНК, трансгенные деревья можно скрещивать с дикорастущими – как целенаправленно, в лаборатории, так и в естественных условиях, и тогда устойчивость к грибку унаследует целая половина их потомства. А все генетическое разнообразие, сохранившееся у зомби-деревьев и у экспатов, легко передастся трансгенной популяции. И все разнообразие функционально вымершего американского каштана будет воссоздано без разбавления генома – за исключением добавления одного-единственного крошечного гена, эволюционировавшего у пшеницы.

Процесс официального одобрения американского каштана, устойчивого к грибковой инфекции, оказался непростым. Поскольку это первый трансгенный организм, нуждающийся в разрешении выпускать его в естественную среду, а не использовать на ферме или в качестве лекарства, регуляторных прецедентов на этот случай нет. Деревья трансгенны, а это означает, что Служба контроля здоровья животных и растений при Министерстве сельского хозяйства США имеет возможность классифицировать их как потенциальный сорняк. На самом деле вообще вся работа, в том числе создание экспериментальных посадок в контролируемой среде (ветви с цветами и плодами обертывали пластиковыми пакетами, чтобы не выпустить трансгенные клетки за пределы экспериментальных полей), проводилась в соответствии со специальными разрешениями министерства сельского хозяйства. Но ввести особые правила для этих деревьев, вероятно, захочет и Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами, поскольку и люди, и домашние животные почти наверняка будут есть их плоды, а задача Управления – обеспечивать безопасность нашей пищи. Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами предпочло не брать на себя главную роль в официальном одобрении каштанов, устойчивых к грибку, однако оно проверяет все документы и экспериментальные данные, предоставленные исследователями. Регулировать распространение американских каштанов, устойчивых к грибку, имеет право и Агентство по охране окружающей среды – по федеральному закону об инсектицидах, фунгицидах и родентицидах, так как добавка оксалат-оксидазы квалифицируется как «инкорпорированный протектант растений». А поскольку ареал произрастания американского каштана распространяется почти на весь восток континента, трансгенные каштаны должны получить одобрение и канадских регуляторов; правда, Пауэлл рассчитывает, что опыт получения одобрения в США поможет ему ускорить этот процесс.

Пока что работа по восстановлению популяции американского каштана продолжается. В 2019 году трансгенные каштаны, устойчивые к грибку, были высажены в нескольких штатах, что послужило началом долгосрочного исследовательского проекта, цель которого – на примере разных штатов изучить, как восточные леса отреагируют на возвращение американского каштана. Рабочие группы Фонда американского каштана и Университета Сиракьюс выращивают в питомниках трансгенные устойчивые к грибку саженцы, происходящие от первого поколения экспериментов со скрещиванием трансгенных и обычных деревьев, чтобы, как только будет получено одобрение, разослать их в парки, ботанические сады, другие древесные питомники и частные землевладения. А скрещивание с дикими деревьями повышает генетическое разнообразие восстановленной популяции, которую когда-нибудь, вероятно, удастся применить для возрождения целой лесной экосистемы.

Противники проекта возрождения американского каштана опасаются непредвиденных последствий эксперимента, бороться с которыми будет сложно или даже невозможно. Ведь американских каштанов в восточных лесах не было (функционально) почти сто лет, и леса, вероятно, успели адаптироваться к их отсутствию. А раз так, то возвращение американского каштана рискует непредсказуемым образом дестабилизировать нынешнюю экосистему. Но по моему мнению, экологические риски в данном конкретном случае минимальны и меркнут на фоне ожидаемой выгоды – возвращения в экосистему дерева, которое на самом деле полностью никогда не исчезало и у которого масса полезных качеств, как питательных, так и структурных.

Успех американского каштана показывает, насколько велики возможности синтетической биологии, когда речь идет о том, чтобы помочь видам адаптироваться и сохраниться, даже если для этого нужно перенести какие-то эволюционные находки с одной ветви древа жизни на другую. Но что если перед нами стоит противоположная задача – не сохранить вид, которому грозит исчезновение, а вернуть себе контроль над популяцией, которая чрезмерно разрослась? Можем ли мы использовать новый инструментарий для генной инженерии в обратную сторону?

Возвращение блицкрига

Комаров никто не любит. Они мелкие, везде лезут и мерзко пищат. Мое знакомство с Комарами с большой буквы «К» состоялось во время первой арктической экспедиции. Меня предупреждали, что тамошние кровососы – это прямо ужас-ужас, и я отнеслась к этому серьезно. Я выросла на юго-востоке США и представляла себе, что такое беда с кровососами, особенно по вечерам. Запаслась спреем от комаров, длинными штанами и ветровкой. И решила, будто готова ко всему.

Первые несколько дней прошли неплохо. Мы плыли на каноэ по реке Айкпайкпек на Северном склоне Аляски. Было начало июля, поэтому бурные вешние воды уже схлынули и река текла спокойно. Мы лениво сплавлялись по течению, собирая кости и зубы животных ледникового периода, которые как раз обнажились из-под слоя мерзлой грязи, смытой недавними потоками талой воды, и в изобилии лежали на берегах и песчаных отмелях. Было прохладно, но не холодно, на небе ни облачка, солнце светило круглые сутки. А еще дул приятный ветерок.

А потом ветер стих и нагрянули комары.

И начался сущий кошмар. Комары были мелкие-мелкие (мне сказали, что эти пикирующие бомбардировщики всегда налетают в конце сезона; очевидно, в начале сезона комары крупнее и неповоротливее и их проще убить) и принимались сосать кровь, не успев даже пристроиться на коже. Репелленты их не отпугивали, сколько ни обливайся. Они налетали тучами. Иногда мне удавалось пришлепнуть десяток-другой, просто хлопнув в ладоши перед лицом. Если бы я не носила накомарник (купленный в последнюю минуту в каком-то магазинчике в Фэрбенксе), меня бы, наверное, кусали и в глаза, и в ноздри.

В тот день мы были на реке не единственными страдальцами. Теплокровных животных на Аляске мало, и мучились все, кто мог поспособствовать кормежке комариной стаи. В какой-то момент я увидела, как по реке впереди нас бредет лось, то и дело с головой окунаясь в ледяную воду, чтобы полегчало хоть на секунду. Комаров не любят даже лоси.

Моя встреча с арктическими комарами была просто адом кромешным. Но у арктических комаров, по крайней мере пока, есть одна положительная черта. Они не переносят болезней. Их стаи причиняют массу мучений, но не убивают. Чего не скажешь о комариных стаях во многих других местах, где один укус может стать смертным приговором.

Болезни, переносимые комарами, – одна из главных угроз здоровью человека и животного во всем мире. Через комариные укусы передаются вирусы (в том числе лихорадка денге, лихорадка Западного Нила и желтая лихорадка), паразиты (в том числе возбудители малярии и лимфатического филяриатоза) и болезнетворные бактерии. По оценкам ВОЗ, болезнями, которые передаются через комаров и других переносчиков, ежегодно заражается миллиард человек и миллион из них умирает. Болезни, переносимые комарами, влияют на наши запасы пищи, поскольку ими заражается скот, и повинны в снижении численности и даже вымирании целых видов на всей планете, в частности, птиц. Проблему болезней, переносимых комарами, надо решать.

Первое, что приходит в голову, – нацелиться на сами патогены, но это непросто. Прививки предотвращают лишь некоторые болезни, переносимые комарами, к тому же даже существующие вакцины недоступны в большинстве сообществ, особенно страдающих от этих инфекций. Модернизация и глобализация медицинской инфраструктуры повысили способности выявлять, отслеживать и лечить инфекции, переносимые комарами, однако появление новых инфекций вроде чикунгуньи и вируса Зика показывает, что мы не успеваем за развитием событий. Нам необходим способ победить все эти болезни разом. Вместо того чтобы работать над искоренением каждой инфекции по отдельности, ученым следует сосредоточиться на искоренении переносчиков, то есть на том, как убивать комаров.

Контроль над комарами – идея не новая. Мы осушали болота, чтобы комарам было негде размножаться, обливались ядовитыми химикатами, ставили вокруг столов для пикников миниатюрные электрошокеры (электромухобойки). Это помогало, но либо недостаточно (мухобойки), либо обходилось настолько дорого, что мы не были на такое готовы (помните, как от ДДТ погибли все птицы?).

Несколько более экологичных методов контроля над популяциями комаров предлагает биология. Скажем, яйца и личинки комаров можно уничтожать растительными химикатами естественного происхождения. Можно выпускать в места размножения комаров хищников, которые питаются их личинками, – рыб, лягушек, сеноедов. В некоторых странах экспериментировали с бактериями и грибками, патогенными для комаров. Но у всех этих методов есть неприятные последствия. Привозные водоплавающие виды побеждают в конкуренции местные и еще сильнее расшатывают экосистему. А поскольку популяции комаров огромны (и поэтому естественный отбор становится мощнейшей эволюционной силой), велика вероятность, что распространится какая-нибудь новая мутация, из-за которой популяция станет устойчивой к привнесенному извне сдерживающему средству.

Тем не менее существует биологический метод контроля над комарами, который одновременно экологичен и не вызовет их сопротивления. Как ни странно, этот метод состоит в том, чтобы выпустить в популяцию еще комаров. Только не обычных комаров, а троянских коней, вооруженных невидимой суперсилой, что способна погубить комариную популяцию изнутри.

Одна из суперсил троянских комаров – вольбахии. Вольбахии – эндосимбиотические бактерии, живущие в клетках некоторых видов насекомых и передающиеся от матери к потомству через инфицированные яйца. Вольбахиями заражаются около 40 % видов насекомых, в том числе и несколько видов комаров. Эти бактерии не убивают зараженных насекомых, однако снижают их фертильность. Если неинфицированная самка комара спарится с инфицированным самцом, потомство не выживет. В конце шестидесятых годов прошлого века ученые выпустили в Мьянме (тогдашней Бирме) много выращенных в лаборатории самцов комаров, инфицированных вольбахиями. Эти самцы спаривались со здоровыми самками, но не давали потомства. Местная популяция комаров была уничтожена, что доказывает действенность такого метода. В дальнейшем комаров, зараженных вольбахиями, выпускали как средство биологического контроля в популяции комаров Австралии, Вьетнама, Индонезии, Бразилии и Колумбии.

Однако при всей перспективности применения вольбахий для контроля над комарами у этого метода есть несколько недостатков. Во-первых, разводить в лабораторных условиях только особей мужского пола очень трудно. А если случайно выпустить вместе с самцами инфицированных самок, то вольбахии распространятся по популяции, что сведет на нет их потенциал как средства стерилизации комаров, поскольку потомство зараженных вольбахиями самок выживает. Во-вторых, любое сокращение популяции комаров сохранится лишь ненадолго, если, скажем, места их обитания легко и непринужденно колонизируют комары из соседних популяций. Наконец, у некоторых видов-переносчиков самых тяжелых заболеваний вольбахии уже есть, а значит, этот метод для их контроля просто не годится.

Эксперименты с вольбахиями выросли из теории, разработанной еще в тридцатые годы прошлого века. Ученые из Министерства сельского хозяйства США Раймонд Бушленд и Эдвард Книплинг получили задание остановить бушевавшую в стране эпидемию заражения крупного рогатого скота личинками мясной мухи. Исследователи решили, что могут взять верх над инфекцией, если прервут репродуктивный цикл насекомого, насыщая популяцию бесплодными особями. Опираясь на те же исследования, которые легли в основу мутационной селекции в сельском хозяйстве, они обнаружили, что облучение насекомых рентгеновскими лучами вызывает в их ДНК мутации, которые при высоких дозах делают их бесплодными. После Второй мировой войны подход «стерилизуй и выпускай» был опробован на практике и имел шумный успех. С тех пор его применяли для борьбы с болезнями крупного рогатого скота и других домашних животных, культурных растений и людей. В 1992 году Бушленд и Книплинг получили Международную продовольственную премию за свою роль в разработке этой методики.

Стерилизация рентгеновским излучением, как и вольбахии, не оставляет никакого химического следа в окружающей среде и едва ли способна прямо влиять на другие виды. В отличие от вольбахий, стерилизация рентгеновским излучением теоретически годится для любых видов, а если даже случайно и будут одновременно выпущены и бесплодные самки, и бесплодные самцы, то единственное, что грозит, – это напрасная трата денег. Главный недостаток методики тот же, что и у мутационной селекции. Облучение вызывает случайные мутации по всему геному с непредсказуемыми последствиями. Высокие дозы рентгеновских лучей обеспечат бесплодие (а следовательно, и исключат распространение остальных индуцированных мутаций), но также способны вызвать столько мутаций, что особи окажутся слишком слабыми и больными, чтобы спариваться. А если доза излишне мала, то особи могут сохранить фертильность, достаточную для распространения их вызванных облучением мутаций на остальную популяцию вредителей.

К счастью, бесплодие у насекомых можно вызвать и целенаправленным редактированием генома. В 2013 году Oxitec, биотехнологическая компания, расположенная в Великобритании, начала выпускать в пригородах Жуазейру в бразильском штате Баия миллионы генно-инженерных бесплодных самцов комаров Aedes aegypti. Чтобы создать бесплодных комаров, Oxitec вводила в геном комаров ген, вынуждающий клеточные механизмы комара запускать неуправляемый, истощающий все ресурсы цикл, приводящий к быстрой гибели. Этот ген отвечает за выработку белка под названием «подавляемый тетрациклином трансактиватор» (tetracycline repressible transactivator protein, tTAV). Во время развития эмбриона tTAV связывается с элементом генома, отвечающим за самовоспроизводство, отчего вырабатывается еще больше tTAV. Выработанный tTAV тоже связывается с тем же элементом генома, запускает выработку нового tTAV – и так продолжается до тех пор, пока не кончатся ресурсы, нужные для выработки белков, необходимых для нормального развития. Поломка клеточного механизма приводит к тому, что генно-инженерные эмбрионы в яйцах комаров не могут развиться в кусачих взрослых насекомых.

Однако, спросит проницательный читатель, если личинки комаров гибнут в процессе развития, откуда возьмутся взрослые особи, способные спариваться и передавать дальше свою ДНК, убивающую личинки? Здесь ученые из Oxitec, чтобы обмануть систему tTAV, воспользовались некой уловкой: экспрессия tTAV подавляется в присутствии тетрациклина, распространенного антибиотика. Чтобы получить взрослых комаров, Oxitec растит своих генно-инженерных насекомых в лаборатории в присутствии тетрациклина. Зачем ученые отбирают только самцов (которые значительно мельче самок и к тому же не кусаются) и выпускают их в естественную среду. Там лабораторные самцы спариваются с дикими самками, и эмбрионы в их яйцах наследуют ген tTAV от отца. В отсутствие тетрациклина эмбрионы гибнут в процессе развития.

Применение генно-модифицированных комаров, получивших название OX153A, в Жуазейру – это второй случай, когда компания Oxitec использовала такой метод. Первые испытания прошли за несколько лет до этого в общине Вест-Бэй на острове Большой Кайман. Всего через четыре месяца после того, как в Вест-Бэй выпустили самцов OX153A, местная популяция Aedes aegypti сократилась до 20 % от прежней численности. В компании Oxitec надеялись, что бразильский эксперимент поможет узнать, даст ли метод OX153A такие же прекрасные результаты в континентальной популяции, более тесно связанной с соседними. Кроме того, ученые хотели наладить сотрудничество с местными исследователями (без чего было бы невозможно оптимизировать программу для бразильских условий), а главное – заручиться поддержкой местных жителей, а в дальнейшем и регулятивных органов. Эксперимент в Жуазейру привел к блестящему успеху. Через год популяция Aedes aegypti в Жуазейру сократилась на 95 %, причем в окружающей среде не осталось никаких токсинов и химикатов, а принятые меры не оказали непосредственного влияния ни на какие виды, кроме назойливых смертоносных комаров.

Через два года после начала бразильского эксперимента возникли некоторые опасения: секвенирование генома в масштабе популяции обнаружило небольшие количества ДНК, подобной OX153A, в геномах Aedes aegypti из Жуазейру. Следовательно, были какие-то фертильные комары OX153A, которые умудрились просочиться через процесс сортировки в Oxitec и привнесли свою ДНК в дикую популяцию. Однако ученые этого ожидали. Сортировать лабораторных комаров на самцов и самок по размеру – неточный метод, и еще до того, как выпускать комаров, компания признавала, что в каждой выпускаемой стае скорее всего окажутся и кусачие самки. Главное – что в дикой популяции не было найдено никаких трансгенов (гена tTAV или связанных с ним компонентов), а это показывало, что эксперимент идет по плану: те комары OX153A, у кого был трансген, не оставляли потомства, а те выпущенные комары, которые сумели оставить потомство, не являлись носителями трансгена.

Кроме того, высказывались опасения, что сократить популяцию при помощи OX153A удастся лишь ненадолго. Подобно другим методам с применением бесплодных комаров, успешные меры по подавлению популяции требуют регулярно выпускать насекомых повторно. Срок соглашения между местным комитетом по борьбе с комарами и компанией Oxitec на Большом Каймане истек в декабре 2018 года. Не прошло и нескольких месяцев, как жители тех мест, где проводились полевые испытания, стали жаловаться, что популяция комаров значительно возросла по сравнению с предыдущими годами. Этого тоже ожидали. Генно-инженерные бесплодные самцы живут не больше нескольких дней и за это время должны успеть спариться, чтобы оказать воздействие на дикую популяцию. После смерти они уже не могут ни на что влиять, и все достижения по сокращению популяции сводятся на нет, поскольку освободившееся место колонизируют комары из соседних регионов.

У компании Oxitec уже готова новая линия трансгенных комаров, которая решает и эти задачи. В 2018 году фирма объявила о создании комара второго поколения OX5034; тогда она отозвала свое заявление в Агентство по охране окружающей среды с просьбой разрешить выпустить комаров OX153A на островах Флорида-Кис, поскольку на подходе были новые, усовершенствованные трансгенные насекомые. Комары второго поколения Oxitec, как и OX153A, – носители гена tTAV, смертоносного расхитителя ресурсов. Однако участок ДНК с tTAV у OX5034 встроен в то место генома, где белки кодируются по-разному в зависимости от того, самка или самец получится из этого яйца. У самок tTAV транскрибируется, и насекомое погибает в процессе развития, если не получит тетрациклина. У самцов tTAV входит в геном, но не транскрибируется, и комар развивается нормально. Новая система – генно-модифицированные самки погибают, а генно-модифицированные самцы живут нормальной жизнью – имеет несколько преимуществ. Во-первых, перед тем, как выпускать насекомых, не нужно сортировать их в лаборатории на самцов и самок – можно просто помещать яйца в естественную среду и позволять личинкам вылупляться, поскольку яйца с самками просто не развиваются. Во-вторых, ген бесплодия наследуется. Поскольку самцы с трансгеном выживают, он передается по мужской линии, однако сам себя ограничивает и вскоре исчезает из популяции.

Механизм самоограничения гена бесплодия таков: самцы, вылупившиеся из яиц OX5034, несут в себе по копии tTAV в обеих хромосомах. Когда они спариваются с дикими самками, у всех их потомков есть по одной хромосоме с копией tTAV. У потомства женского пола tTAV экспрессируется, и самки погибают, а самцы развиваются нормально. Когда эти самцы с одной нормальной хромосомой и одной хромосомой с tTAV спариваются с дикими самками, половина их потомства наследует tTAV. Самки из этой половины умирают, а самцы развиваются нормально. Примерно через десять поколений, с каждым из которых доля самцов с tTAV в популяции сокращается вдвое, tTAV исчезнет. Поскольку количество особей с tTAV в каждом поколении снижается, его способность сокращать популяцию через саморегулирующееся бесплодие со временем падает. Тем не менее эффект от такого метода держится гораздо дольше, чем в случае, когда в популяцию просто выпускают бесплодных самцов.

В мае 2019-го Oxitec объявила, что первые испытания комаров OX5034, продлившиеся год, позволили снизить популяции Aedes aegypti в нескольких густонаселенных районах бразильского муниципалитета Индаятуба на 96 %. На волне этого успеха Oxitec развернула работу с другими регионами Бразилии с целью составить график дальнейших вливаний комаров OX5034 в местные популяции. Кроме того, Oxitec разработала план испытаний комаров за пределами Бразилии. В сентябре 2019 года Oxitec обратилась в Агентство по охране окружающей среды США с просьбой выпустить комаров OX5034 в нескольких местах во Флориде и Техасе, где местные власти все больше поддерживают биотехнологические решения проблемы болезней, переносимых комарами. В августе 2020 года, когда на юге Флориды участились случаи заражения вирусом денге, власти Флорида-Кис проголосовали за разрешение выпустить комаров OX5034 – впервые в США.

Ученые из Oxitec – не единственная группа специалистов по синтетической биологии, чья цель – избавить мир от болезней, переносимых комарами. Есть еще и проект Target Malaria – некоммерческое объединение университетских ученых, биотехнологов, государственных чиновников и других заинтересованных лиц, поставивших перед собой задачу полностью искоренить малярию. Проект Target Malaria сосредоточен на методах борьбы с комарами Anopheles gambiae – главными переносчиками малярии в Африке южнее Сахары. Над этим работают команды в нескольких странах, где комары Anopheles особенно распространены. В 2019 году организации удалось впервые выпустить генно-модифицированных комаров в Африке, в деревне Бана в Буркина-Фасо. Были выпущены бесплодные самцы – сделан, так сказать, лишь символический первый шажок. Однако это событие доказало, во-первых, что на местах многим интересно участвовать в научных разработках, а во-вторых, что данный метод и в самом деле позволяет сокращать локальные популяции комаров.

Генно-модифицированные насекомые могут также бороться с сельскохозяйственными вредителями. В 2019 году в сотрудничестве с учеными из Корнельского университета компания Oxitec выпустила на экспериментальное поле на севере штата Нью-Йорк капустную моль, способную к самоограничению. Капустная моль – главный сельскохозяйственный вредитель капусты и родственных культурных растений, в том числе брокколи и рапса, и славится умением быстро вырабатывать устойчивость к любым пестицидам. Генно-инженерная моль успешно конкурировала с дикой капустной молью, и на экспериментальном поле по сравнению с контрольными посадками появилось гораздо меньше гусениц. Кроме того, Oxitec разработала способные к самоограничению генетические варианты совки травяной, совки соевой и нескольких других вредителей. Метод вливания в популяцию само-ограничивающегося бесплодия мог бы ежегодно экономить фермерам миллиарды долларов и при этом снизить потребность в химических пестицидах. Любопытно, что он же может склонить чашу весов в диспутах вокруг генно-инженерных пищевых продуктов, поскольку для повышения урожайности вместо генно-инженерных культурных растений, устойчивых к сорнякам и вредителям, можно с тем же успехом применять генно-инженерные сорняки и вредителей (которых люди не едят).

Чтобы контролировать сорняки и вредителей, наследуемое бесплодие как стратегия лучше, чем методы, опирающиеся на постоянное вливание в популяцию бесплодных самцов. А поскольку мутации, вызывающие бесплодие, со временем исчезают из популяции, естественная экосистема не затрагивается. Мы вмешиваемся в дела природы, но чем больше времени проходит, тем менее заметны следы нашего вмешательства.

И все-таки…

Вероятнее простой случайности

В нашем геноме содержатся преступные элементы – элементы, нарушающие менделевский закон расщепления признаков, согласно которому у каждого аллеля равные шансы передаться следующему поколению, элементы, которые благодаря своей подрывной деятельности пробираются в следующее поколение чаще, чем следует. Одни такие элементы влияют на разделение хромосом во время мейоза (когда образуются гаметы – сперматозоиды или яйцеклетки), чтобы повысить свои шансы очутиться в клетке, из которой получится яйцеклетка. Вторые, став частью генома сперматозоида или яйцеклетки, уничтожают другие сперматозоиды или яйцеклетки. Эти элементы – эволюционные злодеи, и их так и называют – убийцы, исказители, суперэгоисты. А еще их называют генные драйвы.

Описанные элементы – это естественные генные драйвы. Но их можно создавать и искусственно, методами генной инженерии. Пока что ни один искусственный генный драйв не просочился в естественную среду, однако их вовсю разрабатывают и биотехнологические компании, и государственные институты, и биологи-специалисты по охране природы. О генных драйвах задумываются, когда нужно контролировать вредителей и сорняки, бороться с инвазионными видами и даже просто помогать видам адаптироваться к изменениям условий обитания. Генные драйвы привлекательны тем, что способны распространить ту или иную черту по всей популяции быстрее, чем естественный отбор. Но это в них и настораживает.

План проекта Target Malaria по искоренению малярии в Африке южнее Сахары состоит из трех этапов. На первом этапе ученые выпустили генно-инженерных бесплодных самцов – эта работа и началась в Буркина-Фасо в 2019 году. На втором этапе будет выпущен самоограничивающийся вариант Anopheles gambiae, который, подобно самоограничивающимся Aedes компании Oxitec, способен сохраняться в популяции несколько поколений, а затем исчезает. На третьем этапе Target Malaria собирается выпустить комара, который сократит количество самок вплоть до нуля. Для этого ученым нужно создать генный драйв.

Генные драйвы, необходимые для реализации честолюбивых планов третьего этапа проекта Target Malaria, разрабатывают Остин Барт и Андреа Кризанти из Имперского колледжа в Лондоне. С 2003 года Барт и Кризанти работают над созданием генного драйва, способного истребить всю популяцию комаров. Появление технологии редактирования генома CRISPR в 2012 году приблизило решение этой задачи. Если компоненты CRISPR – молекулярные механизмы, позволяющие найти и разрезать нужный участок ДНК при подготовке к редактированию генома, – внедрить в качестве части редактированной ДНК в геном, геном сможет, в сущности, редактировать сам себя. Модификация станет распространяться самостоятельно.

Для сравнения вернемся к тому, что обычно происходит с редактированной ДНК. При нормальном генно-инженерном сценарии геном особи, скажем, самца редактируется так, чтобы обе его хромосомы содержали в себе нужную модификацию. Когда этот самец спаривается с дикой самкой, их потомки будут гетерозиготными, то есть унаследуют один редактированный аллель от отца и один дикий аллель от матери. При спаривании гетерозиготных особей с дикими особями половина их потомства унаследует редактированный аллель, а другая половина – дикий аллель. Такое распределение наследственных признаков соответствует менделевскому закону расщепления.

При сценарии с участием генного драйва редактированный аллель наследуют все. Когда редактированный самец спаривается с дикой самкой, их потомство поначалу будет гетерозиготным – все унаследуют редактированный аллель от отца и дикий аллель от матери. Но на ранних стадиях развития компоненты CRISPR в редактированном аллеле будут транскрибированы, то есть изготовлены клеткой вместе со всеми остальными белками, необходимыми клетке для функционирования. Затем эти компоненты CRISPR будут находить, разрезать и редактировать дикий аллель, унаследованный от матери, и превращать его в редактированный. Все потомство станет гомозиготным по редактированному аллелю. А поскольку редактированный аллель (и CRISPR) окажется теперь в обеих хромосомах, то же самое будет происходить, когда эти особи станут скрещиваться с дикими особями. И в следующем поколении тоже. И в следующем. И так далее. В конце концов у каждой особи в популяции окажется по две копии редактированного аллеля.

При таком сценарии легко представить, что самораспространяющийся генный драйв может и правда быстро охватить всю популяцию. Но для этого нужно, чтобы аллель, соответствующий драйву, не менялся. Любые мутации, затрагивающие либо компоненты CRISPR, либо участок ДНК, который должны распознавать эти компоненты, уничтожат генный драйв. А если черта, распространяемая по популяции, снижает приспособленность каждой особи, например, делает ее бесплодной, то возникает мощное давление отбора, нацеленное на искоренение драйва. Ведь бесплодие, мягко говоря, эволюционно невыгодно.

Чтобы истребить всех комаров, Барту и Кризанти был нужен неуничтожимый драйв.

Для этого исследователи решили редактировать ген под названием даблсекс. У комаров Anopheles белки гена даблсекс соединяются по-разному – в зависимости от того, самец это или самка. Кроме того, даблсекс находится под надежной эволюционной защитой: любые изменения в его последовательности, скорее всего, убьют комара в зародыше. Благодаря такой эволюционной защите даблсекс практически неуничтожим.

Команда Кризанти, понимая, что даблсекс – верный кандидат на создание неуничтожимого генного драйва, решила взломать его крайне деликатно. Ученые при помощи CRISPR внесли модификацию, которая отключает выработку женской версии белка даблсекса. Эта модификация никак не влияет на самцов, которые развиваются нормально. Зато самки, унаследовавшие две копии редактированного аллеля, бесплодны. Если такую мутацию гена даблсекс ввести в популяцию комаров в составе генного драйва, она в конце концов сведет количество плодовитых самок к нулю.

В 2018 году рабочая группа Кризанти выпустила в небольшие вольеры редактированных и нередактированных комаров в разных пропорциях, чтобы посмотреть, работает ли ее генный драйв. Популяции во всех вольерах вымерли за одиннадцать поколений.

Группе Кризанти и проекту Target Malaria предстоит еще много работы, прежде чем комары будут готовы к тому, чтобы выпустить их в естественную среду на третьем этапе проекта. Предстоят эксперименты в больших полевых вольерах (и на полностью изолированных участках естественной среды), поскольку надо понять, каким образом на успех генного драйва влияют конкуренция, нападения хищников и другие факторы окружения. Но, пожалуй, еще важнее урегулировать все этические и юридические вопросы, безусловно, возникающие, если мы собираемся выпустить в дикую природу генный драйв, способный истребить целый вид или по крайней мере радикально снизить его численность. Target Malaria открыто делится своими новыми технологиями и обсуждает следующие этапы работы и с жителями регионов, страдающих от комаров, и с прочими заинтересованными сторонами. Такой подход позволяет проекту, во-первых, сплачивать союзников и создавать нужную инфраструктуру, а во-вторых, укреплять доверие к биотехнологиям в целом (и к генным драйвам в частности), что, возможно, в дальнейшем поспособствует успеху проекта.

А если все пойдет наперекосяк?

Кевин Эсвельт, профессор Массачусетского технологического института, охотно расскажет вам, почему генные драйвы крайне опасны. Эсвельт был первым, кто понял, как генные драйвы на основе CRISPR могут распространить ту или иную черту по всей популяции, и он убежден, что это единственный реальный способ искоренить в обозримом будущем болезни вроде малярии. Но еще он стоит во главе тех, кто призывает к жесткому регулированию применения технологий, связанных с генными драйвами, и параллельно разрабатывает в своей лаборатории новые генные драйвы, неизменно следя за тем, чтобы все они со временем самоуничтожались. В сущности, Эсвельта обуреваем смесью восторга и страха. И трудится он, насколько я могу судить, не покладая рук.

Эсвельт исследует генную инженерию мелких млекопитающих. Постоянно консультируясь с местными властями, он разрабатывает системы, позволяющие распространить устойчивость к болезни Лайма в популяциях белоногих оленьих мышей в Новой Англии и подавить популяции инвазионных грызунов в Аотеароа – Новой Зеландии. Эсвельт – энтузиаст технологии генных драйвов, однако он осознает, какими опасностями они чреваты. Кроме того, Эсвельт твердо уверен, что применение генных драйвов возможно лишь при соблюдении двух условий. Во-первых, жители тех мест, где предстоит применить генный драйв, должны понимать и приветствовать эту технологию и в полной мере осознавать, к каким последствиям она может привести. Во-вторых, должен быть способ отключить генный драйв. Ах да, есть еще и третье условие: Эсвельт настаивает, что каждый ученый, разрабатывающий генный драйв, должен, приступая к работе, оповестить о своих планах общественность, ибо даже первый шаг в разработке генного драйва ставит под угрозу не только будущее всего этого семейства технологий, но и доверие людей к науке. Хотя Эсвельт и уверен, что любой генный драйв можно остановить при помощи молекулярных инструментов, он признает, что если исключить из процесса принятия решений тех, кого это напрямую касается, нанесенный делу ущерб может оказаться непоправимым.

Ко всем этим критериям Эсвельт относится очень серьезно. Он убежден, что лишать жителей того или иного региона права голоса по вопросам, затрагивающим среду их обитания, не просто глупо и непрактично, но и аморально, поскольку именно им решать, что должно происходить там, где они живут. Его проект борьбы с болезнью Лайма Mice Against Ticks («Мыши против клещей») был вынесен на рассмотрение законодательных органов как «общественное начинание по профилактике клещевых инфекций через изменение общей среды обитания». Команда Mice Against Ticks сотрудничает с комитетами, в которые входят жители островов Мартас-Винъярд и Нантакет, чтобы решить, что именно включает в себя понятие «изменение общей среды обитания». Задача ученых ясна. Заболеваемость болезнью Лайма на островах очень высока, в той или иной форме ею переболели почти 40 % жителей Нантакета. Переносчики этой болезни – черноногие клещи, и люди заражаются через укус инфицированного клеща. Белоногие оленьи мыши тоже заражаются болезнью Лайма через укусы инфицированных клещей и служат главным источником повторного заражения клещей. Проект Mice Against Ticks, как ясно из названия, применяет мышей для борьбы с клещами. Однако в обществе так и нет согласия по поводу того, стоит ли ради этого выпускать на острова генно-модифицированных мышей.

В распоряжении проекта Mice Against Ticks есть несколько стратегий, и островитянам самим предстоит решить, какую из них выбрать. Например, можно ввести в геномы белоногих мышей антитела к болезни Лайма, и тогда у мышей появится иммунитет к этой болезни. Можно выпустить генно-инженерных мышей в естественную среду в надежде, что они победят в конкуренции с мышами, зараженными болезнью Лайма. А можно создать генный драйв, который быстро распространит антитела к болезни Лайма по всей популяции мышей на островах. Пока что местные жители больше склоняются к цисгенным, а не к трансгенным решениям, то есть предпочитают, чтобы любые участки ДНК, введенные в геном белоногих оленьих мышей, происходили только от белоногих оленьих мышей, причем желательно от местных белоногих оленьих мышей.

Популяции этих грызунов на островах Мартас-Ванъярд и Нантакет относительно изолированы от других мышей. А раз так, то, возможно, для распространения по всем популяциям иммунитета к болезни Лайма будет достаточно и цисгенного подхода, особенно если генно-модифицированные мыши окажутся более приспособленными, чем обычные. Однако для распространения иммунитета среди материковых мышей понадобится либо больше особей, либо более частые вливания, либо и то, и другое – а также, возможно, еще и дополнительная поддержка в виде генного драйва (с неизбежностью трансгенного, поскольку он содержит CRISPR).

В этом-то и загвоздка. Как быть, если жители материка захотят выпустить трансгенных белоногих оленьих мышей с генными драйвами в геномах, а островитяне будут против? Казалось бы, нет ничего проще, чем не пустить генно-модифицированных мышей через пролив, однако у человечества за много тысяч лет накопилась масса исторических примеров непреднамеренного развоза грызунов по всему миру. Собственно, именно из-за этого и возникли современные проблемы с инвазионными грызунами, которые можно решить при помощи генных драйвов. Если мышь с генным драйвом сумеет перебраться с материка на остров Мартас-Ванъярд, у нее не будет никаких препятствий к тому, чтобы спариваться с местными мышами, и резонно предположить, что ген иммунитета и соответствующий трансген CRISPR распространится и по островной популяции.

Вышеописанный сценарий плох уже тем, что не учитывает желания населения, однако некоторые защитники природы опасаются, что у генных драйвов будут и другие катастрофические последствия. На первых этапах обсуждения того, как к 2050 году избавиться от хищников в Аотеароа – Новой Зеландии, родилась идея применить генный драйв для ликвидации инвазионных видов, лишив их возможности размножаться. Однако в конце концов общественность решила, что не хочет применять генные драйвы. В частности, высказывалось вот какое опасение: а что будет, если животное с генным драйвом случайно окажется за пределами архипелага? Например, лисий кузу, аборигенный вид Австралии, стал в Аотеароа – Новой Зеландии одним из главных сельскохозяйственных вредителей и угрозой местной экосистеме и значится в списке инвазионных видов, которые хотелось бы устранить. Если ученые создадут лисьего кузу с генным драйвом бесплодия, они сумеют истребить их в этом ареале, что принесет огромную пользу местной фауне Аотеароа. Но стоит всего лишь одному такому животному попасть в Австралию, как драйв бесплодия начнет действовать и там, отчего аборигенный вид окажется на пути к вымиранию.

Я понимаю, что эти опасения имеют под собой основания, но уверена, что проблему случайного побега можно решить, наладив систему мониторинга. Если эта система обнаружит, что генный драйв бесплодия попал в Австралию, нужно будет выпустить в естественную среду генно-инженерных лисьих кузу с аллелями сопротивляемости этому генному драйву. Поскольку такие особи будут более приспособленными (способными размножаться), они справятся с беглым генным драйвом быстро и эффективно. Но чтобы хорошенько продумать проверку на безопасность, австралийские ученые должны будут заранее разработать методы мониторинга и создать хороший «противодрайв» – на всякий случай. Это вполне осуществимо, однако приведенный пример показывает, насколько необходимо, чтобы рабочие группы, проектирующие системы генных драйвов, заблаговременно и открыто обсуждали свои идеи со всеми, кого это может коснуться.

Поскольку мы движемся в сторону общества, где применяются технологии генных драйвов, нам придется учитывать, что соседствующие друг с другом сообщества и государства будут нередко принимать разные решения по поводу того, стоит ли выпускать в дикую природу генно-инженерные организмы. Придется учитывать, что отдельные виды будет трудно удержать в границах областей и государств, особенно если там нет физических препятствий. Учитывать, что мы можем ошибиться и плохо оценить экологические последствия – или даже попросту передумать. Кроме того, нам следует признать, что возможны ситуации, когда инвазионные популяции достаточно изолированы, и тогда быстродействующий генный драйв и правда служит самым действенным и экономным методом уничтожения этой популяции. Таким требованиям соответствуют, скажем, изолированные острова с надежными программами мониторинга. Однако в других ситуациях нельзя исключать перспективу контакта между популяциями. И тогда нам придется создавать свои генные драйвы так, чтобы была возможность их отключить.

Каким может быть подобный «выключатель» для генного драйва? На сегодня этот вопрос остается открытым, однако ответы на него ищут многие ученые. В 2017 году Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) объявило, что инвестирует 56 миллионов долларов в программу Safe Genes, цель которой – разработка методов выявления, контроля и отключения генных драйвов. У Кевина Эсвельта, одним из первых получившего финансирование по этому проекту, уже есть парочка идей. Один из вариантов – расщепить систему генного драйва на несколько драйвов, распределенных по геному. Эти драйвы будут функционировать как своего рода последовательная гирляндная цепь, где первый элемент цепи содержит инструкции по запуску второго, второй – третьего и так далее. Для экспрессии генно-инженерного признака необходим только последний элемент цепочки, а остальные элементы просто повышают вероятность экспрессии этого признака до уровня выше случайного. Но главное – первый элемент в цепочке не должен быть драйвом, то есть он, подобно гену tTAV у комаров второго поколения Oxitec, способен к самоограничению. Поскольку с этим базовым самоограничивающимся элементом родится только половина потомства, он постепенно будет утрачен в популяции, что исключит запуск следующего элемента. Постепенно в популяции утратятся все элементы драйва, и все станет так, как было до введения драйва. Ученые смогут контролировать, сколько просуществует в популяции генно-инженерная черта, добавляя звенья к гирляндной цепи или меняя количество генно-модифицированных особей, которых выпускают в естественную среду.

Гирляндные цепи – всего один из множества возможных вариантов ограничения генных драйвов либо в пространстве, либо во времени. По мере расширения этой области будут появляться все новые идеи, тем более что и ученые, и чиновники, и заинтересованные граждане в один голос призывают к осторожности.

На настоящий момент генные драйвы разработаны лишь для нескольких видов, но эта область стремительно расширяется. В 2018 году биолог Ким Купер, специалист по онтогенетике из Калифорнийского университета в Сан-Диего, опубликовала первые данные о том, что генный драйв может действовать и у млекопитающих. Она ввела в геном мыши дополнительный ген, активирующий CRISPR (тоже встроенный в геном мыши) в процессе развития эмбриона в нужный момент, чтобы модифицированный геном редактировал сам себя, что и дало генный драйв. В этом случае Купер добивалась, чтобы у мыши была чисто-белая шерстка. Результаты оказались неидеальны: драйв работал только у самок, и белый окрас был не у 100 % потомства, а лишь у 73 %. Однако успех Ким Купер и ее коллег показывает, что в будущем мы сможем делать инструментами сохранения биоразнообразия значительно более широкий ассортимент живых организмов.

Можно делать генные драйвы и для растений – например, чтобы распространять гены, уничтожающие возникшую в ходе эволюции сопротивляемость гербицидам, либо делать популяцию устойчивой к инвазионным вредителям, либо помогать той или иной культуре лучше выживать при изменениях климата. Кевин Эсвельт обязательно напомнил бы, что либо во всех этих драйвах должен быть встроенный механизм, ограничивающий время их действия, либо нужно наладить и испытать методы уничтожения драйва на случай, если он выйдет за границы заданной территории или у него окажутся какие-то неожиданные последствия. Подобный контроль делает генные драйвы не глобальным, а скорее локальным инструментом сельского хозяйства и охраны природы. А значит, мы сможем сосредоточиться на том, чтобы добиваться предвиденных последствий.

Отчасти новое

Когда мы редактируем геном какого-то вида, мы опережаем эволюцию. Создаем организм, которого раньше не существовало. То же самое происходит и в тех случаях, когда организмы спариваются и их геномы сочетаются друг с другом: их отпрыск – организм, которого раньше не существовало. Но когда эволюция создает что-то новое, в рекомбинации геномов есть элемент случайности. А когда мы создаем что-то новое, мы отменяем случайность, слегка подправляя то, что уже было, и делая это вполне определенным, конкретным образом. Мы создаем что-то новое – или новое лишь отчасти, но все равно новое, потому что мы полностью его контролируем.

Кроме того, у наших мелких поправок есть цель. Когда мы применяем генный драйв, чтобы распространить по популяции ту или иную черту, мы берем созданный нами организм, которого раньше не существовало, и делаем его своим орудием. Это орудие может снизить опасность болезни, расчистить экосистему, спасти вид от вымирания. Но не дурно ли это – манипулировать видами, искусственно создавать из них что-то отчасти новое ради собственной выгоды? Оправдывает ли манипуляции с видами наше благое намерение принести пользу тому или иному виду или той или иной экосистеме? Этично ли это – переносить гены от одного вида другому, чтобы превратить его в свой инструмент? Нравственно ли искать решение собственных проблем на всем древе жизни и заимствовать гены даже из геномов видов, которых больше нет?

Ответить на эти вопросы трудно – но, может быть, и не нужно. Мы подправляем в своих интересах виды животных и растений вокруг нас уже десятки тысяч лет. Почти все это время наши орудия были грубоваты, но с их помощью мы создавали мир, полный красоты, надежд и – опасностей. Сегодня у нас повсюду беда – с климатом, с вымиранием видов, с продовольствием, с доверием. Чтобы пережить эти кризисы, нам понадобится весь инструментарий, понадобятся все возможные орудия – и мы обязаны научиться говорить об этих орудиях открыто и честно. Может статься, того, чем мы сейчас располагаем, недостаточно, чтобы спасти нас, другие виды и среду нашего обитания. Может статься, нам понадобятся новые, совершенно неведомые инструменты, такие, какие еще только предстоит придумать, потому что путь нас ожидает очень и очень нелегкий.

А пока у нас все еще есть слоны.

Глава восьмая

Рахат-лукум

Мы ступили на этот путь около сорока миллионов лет назад, когда наши древнейшие предки, похожие на обезьян, пришли в Африку из Азии. С тех пор многое менялось. Смещались континенты, влияя на океанические течения вокруг. Резко колебалась температура на планете – то зной, то мороз. Среда обитания становилась то суше, то влажнее, а иногда преображалась до неузнаваемости, открывая растениям, животным, грибам и микроорганизмам новые возможности для эволюции и диверсификации. А потом, на излете последних сорока миллионов лет, появился наш вид. Наши предки расселились по всей планете и стали частью ландшафта, где разные виды сражались за место и ресурсы, – причем важнейшей его частью. Одни растения, животные и микроорганизмы хорошо подошли для жизни в мире, где есть люди, и стали плодиться и размножаться. Другие – и их было много – вымерли. Наш вид захватил все ареалы обитания на планете и переделал их под себя. Потом, в последние примерно 0,0005 % последних сорока миллионов лет, человеческое общество индустриализировалось и изменило Землю примерно так же, как астероид Чикшулуб, когда он около 66 миллионов лет назад врезался в нашу планету и положил конец царствованию динозавров.

Вот что произошло за последние 40 миллионов лет. А какой предстанет нам Земля, если мы перенесемся на 40 миллионов лет в будущее? Надо полагать, иной, чем сегодня, и не только из-за нас. Что бы мы ни делали, континенты продолжат двигаться, а вулканы – извергаться. В ближайшие 40 миллионов лет Африка врежется в Европу, Австралия сольется с Юго-Восточной Азией, а Калифорния сползет вдоль восточного побережья Северной Америки до самой Аляски. Климат через 40 миллионов лет будет теплее нынешнего, и опять же не только из-за нас. Наше Солнце, которое и сегодня уже звезда средних лет, постепенно становится ярче. Примерно через миллиард лет оно станет настолько ярким и жарким, что наши океаны вскипят и испарятся. А в гораздо более близком будущем, через 40 миллионов лет, Солнце будет жарче нынешнего, однако планета все еще останется обитаемой. Но для кого? Для нас или для линий, которые произойдут от нас? Или мы последние из нашей линии и обречены угаснуть, как динозавры, освободив место очередному Новому Хиту[21]?

Если предположить, что продолжительность жизни нашего вида примерно такая же, как и у других млекопитающих, то мы уже приближаемся к середине отведенного срока и нам осталось около полумиллиона лет. Однако мы отличаемся от других видов. Другие виды вымирают, потому что проигрывают в конкуренции, не могут приспособиться к переменам климата или становятся жертвой катастрофы. А мы приспосабливаемся к переменам климата и побеждаем в конкуренции – либо истребляем остальные виды, либо приручаем их; раньше мы для этого придумывали разные небиологические технологии, а теперь научились создавать и биологические. Да, нас может погубить какая-нибудь катастрофа, но мы хитры и, возможно, найдем инженерное решение, как избежать собственного вымирания.

Однако чем больше у нас возможностей пересилить эволюцию, тем больше и опасений, как бы не злоупотребить этими возможностями. Где провести грань? Может быть, редактировать геном растений допустимо, а редактировать геном животных – уже нет? Может быть, генная инженерия приемлема, если ее цель – сделать благополучнее жизнь животного или снизить загрязнение окружающей среды, а вот заниматься этим ради эстетики – моральное разложение? А как насчет модификации генома человека? Если мы все же решим себя редактировать, то как нам быть – остановиться на изменениях, которые коснутся только одного человека, или допустить, чтобы они передались следующему поколению и навсегда изменили траекторию нашей эволюции? А вдруг мы научимся лечить какую-нибудь генетическую болезнь или сможем защитить своих детей во время пандемии? Пока мы мнемся и сомневаемся, продолжает ухудшаться среда обитания, возникают новые болезни, а люди по-прежнему страдают и голодают.

Когда Эдмунд Певенси из «Нарнии» Клайва Льюиса пробует рахат-лукум Белой Колдуньи, он не подозревает, что лакомство заколдовано, и знает только, что в жизни не пробовал ничего вкуснее и что готов на все – даже на предательство брата и сестер, – лишь бы получить еще немножко. Не станет ли способность редактировать собственный геном нашим колдовским рахат-лукумом? А если так, что именно подтолкнет нас к тому, чтобы взять первый кусочек?

Невозможности

Мы с Пэтом Брауном познакомились в Google на тамошней ежегодной «неконференции» под названием Sci Foo. Я увидела его в ресторанном дворике, где он сидел на барной стойке, уставленной вегетарианскими закусками, в окружении завороженных слушателей. На нем была белая футболка с коровьей мордой, жирно перечеркнутой красной полосой, как на дорожном знаке, и он бурно жестикулировал, рассуждая, по-видимому, о будущем планеты без крупного рогатого скота. Я была наслышана о Пэте Брауне – и благодаря его репутации, и потому, что наша лаборатория приняла беженца из его лаборатории, когда Пэт решил бросить работу в Стэнфорде и открыл стартап, которому предстояло стать компанией Impossible Foods – «Невозможная еда». Соблазн был непреодолим, и я присоединилась к толпе, чтобы поспорить с Пэтом про коров.

Поймите меня правильно. Я обожаю «Невозможные бургеры» – первый продукт, выпущенный его компанией. «Невозможные бургеры» и правда очень вкусные и, на мой взгляд, и текстурой, и вкусом, и ароматом похожи на говяжьи гораздо больше, чем все остальные вегетарианские бургеры на рынке. Несомненно, к этому Пэт Браун и стремится – создать заменитель мяса для мясоедов. Так что «Невозможный бургер» меня не тревожит. Меня тревожит желание Пэта уничтожить всех коров – мне-то кажется, что в этом нет необходимости. По-моему, даже те, кому отвратительны и мясная, и молочная промышленность, должны найти коровам место под солнцем. Ведь они все ж таки потомки туров. Коровы, как минимум, могут жить там же, где когда-то жили туры, и исполнять обязанности крупного жвачного травоядного в природной экосистеме, возвращенной в дикое состояние.

Прежде чем сменить профессию, Пэт Браун 25 лет преподавал биохимию в Стэнфордском университете. В 2009-м он взял творческий отпуск на полтора года, чтобы обдумать, чем заняться дальше. Он уже изобрел микроматрицу ДНК, которая позволила ученым по-новому каталогизировать различия между последовательностями ДНК и количеством белков, производимых генами. Кроме того, он стал одним из основателей Публичной научной библиотеки, которая позволила ученым по-новому публиковать свои статьи – делать их доступными бесплатно всем жителям Земли. При реализации своего следующего проекта Пэт решил добиться еще более масштабных перемен. После некоторых размышлений и исследований он решил изменить рацион человечества, изъяв из продовольственной системы планеты все продукты животного происхождения.

Возможно, Пэт Браун слегка не в себе, но в уме ему определенно не откажешь. Он понимал, что нельзя просто попросить всех перестать есть мясо, – из этого ничего не выйдет. Продукты животного происхождения приносят и пользу, и удовольствие, которых не дает растительная пища, и к тому же они глубоко укоренены во многих культурах. Чтобы полностью убрать из нашего рациона животных, Брауну нужно было изобрести растительный продукт, ничем не отличающийся от продуктов животного происхождения, которые нравятся людям. Пэт задействовал свои познания по биохимии и инженерную сметку и основал две компании – это уже упоминавшаяся Impossible Foods, производящая растительные заменители мяса, и Lyrical Foods («Лирическая еда»), разрабатывающая растительные заменители молока – сливочные сыры, йогурты, начинку для равиоли – и продающая их под маркой Kite Hill.

Когда «Невозможное мясо» только вывели на рынок, никто не представлял себе, какой успех его ждет. В 2009 году большинство считало, что Брауну в крайнем случае удастся занять на рынке свою небольшую нишу. В 2016 году «Невозможный бургер» произвел неожиданный фурор, когда его начали продавать в Нью-Йорке в знаменитом, удостоенном множества наград мясном бистро «Момофуку», которым руководит шеф-повар Дэвид Чанг. В 2019 году «Бургер-Кинг» начал продавать «Невозможный воппер», а в 2020-м – «Невозможный Круассандвич» с «Невозможной свининой». Сегодня в сетевых ресторанах и местных заведениях нескольких стран подают «Невозможное болоньезе», «Невозможные тако» и пиццы с «Невозможной колбасой». «Невозможное мясо» можно найти и на полках продовольственных магазинов, и в мясных отделах мелкооптовых супермаркетов. Секрет «Невозможной еды» заключается в ее главном ингредиенте, который не просто придает «Невозможному мясу» его изысканную «вкусность», но и выращивается в цистернах.

Сотрудники Брауна обнаружили, что особый вкус, текстуру и даже цвет «дарит» говядине молекула под названием гем. Гем – составная часть гемоглобина, молекулы крови, которая разносит кислород из легких по всем остальным клеткам. Гем связывает железо – вот почему у нашей крови (и у стейка сырой прожарки) есть легкий металлический привкус. Гем есть у всего живого, но у некоторых организмов его особенно много, а чем больше в организме гема, тем сложнее его вкус. Пэт с коллегами обнаружил, что если хочешь сделать вкусный бургер, неотличимый от мясного, надо натолкать в него побольше гема.

Естественно, растительного.

Растительный гем по молекулярной структуре идентичен животному, просто его на единицу массы растения значительно меньше. Среди особенно богатых гемом частей растений – корни бобовых, например, фасоли, где гем (у растений он тоже красный) участвует в процессе азотофиксации. Корни сои тоже богаты гемом (насколько это возможно для растения), поэтому соя тоже могла бы стать хорошим растительным источником гема для «Невозможного мяса». Однако растить миллионы гектаров сои, чтобы забирать у нее кровь (гем), – не та экологическая победа, о которой мечталось Брауну. Ему нужно было что-то масштабируемое, лучше – по вертикали. К счастью, решение уже нашли до него, причем образцом послужил самый первый продукт синтетической биологии: человеческий инсулин.

Дрожжи – это такой белковый заводик. Дрожжи – быстрорастущие одноклеточные организмы, которые легко сохранять живыми; они, в отличие от бактерий, производят готовые к употреблению белки, почти не требующие дополнительной обработки. Кроме того, дрожжи очень просто подвергать генной инженерии при помощи технологий рекомбинантной ДНК. С восьмидесятых годов прошлого века, когда дрожжи впервые применили в производстве рекомбинантного инсулина, производство белков из дрожжей превратилось в многомиллиардный рынок. Процесс прост. Ученый вводит в геном дрожжей ген, кодирующий нужный белок, а потом помещает генно-модифицированные дрожжи в камеру брожения (гигантская цистерна вроде тех, которые используют в пивоварении). Дрожжи питаются водой и сахаром и размножаются, отчего становится больше и самих дрожжей, и белка, который геном дрожжей экспрессирует в результате генной модификации. На последнем этапе ученый выделяет белок из дрожжевой жижи и поступает с ним по своему усмотрению.

В компании Impossible Foods поняли, что если подвергнуть дрожжи генной инженерии так, чтобы они экспрессировали белки гемоглобина, вырабатывающиеся в соевых бобах, то можно получить соевый гем в огромном количестве. Вдобавок этот процесс поддается вертикальному масштабированию. Вот так и получается не то чтобы совершенно секретный ингредиент «Невозможной еды» – кровь растений, биосинитезированная генно-инженерными дрожжами в цистернах. Компания сочетает очищенный гем с другими ингредиентами – с соевым, подсолнечным и кокосовым маслом, а также с вкусовыми добавками и связующими веществами, – и все это в совокупности позволяет «Невозможному мясу» выглядеть, осязаться, истекать соком, готовиться и быть на вкус в точности таким, как настоящий мясной фарш. В этих продуктах содержится примерно столько же белка, что и в настоящем мясе, однако в них меньше калорий, немного меньше жира и гораздо больше натрия.

Секрет успеха «Невозможного бургера» в том, что благодаря гему он получается очень похожим на говяжий бургер – и неустанно совершенствуется. Он не стремится стать ни вкусной вегетарианской котлетой, ни сверхполезным заменителем мяса – он стремится стать говядиной, только без коровы.

Мясо и молоко – не единственные продукты животного происхождения, при изготовлении которых биотехнологические компании применяют дрожжи. Скажем, Bolt Threads при помощи генно-инженерных дрожжей производит белки паутины, из которой прядут нитки и ткут ткани. А Modern Meadow запрограммировала дрожжи на выработку коллагена – белка, делающего кожу упругой и эластичной. Очищенный коллаген, выработанный дрожжами, прессуют в листы, которые затем дубят, красят и шьют из них все то, что традиционно изготавливается из кожи, – сумки, портфели и даже мебель. Институт Joint BioEnergy при Министерстве энергетики США с помощью генной инженерии получил микробы, которые вырабатывают индигоидин – синтетическую молекулу, применяемую для окрашивания денима. Lonza, биотехнологическая компания, производящая сырье для фармацевтической промышленности, модифицировала дрожжи для производства белка, который применяют, чтобы подтвердить, что в лекарствах нет токсичных микробов. Этот белок – рекомбинантный фактор С – функционирует точно так же, как белок, который фармацевтическая промышленность обычно получает из голубой крови мечехвостов, для чего их приходится ежегодно истреблять тысячами, – а следовательно, может его заменить. А Ginkgo Bioworks занимается тем, что модифицирует дрожжи для получения ароматических добавок, которые обычно получают из целых полей цветов и трав. Все эти биоинженерные соединения помогают компаниям избегать опасных для бизнеса форс-мажорных ситуаций вроде непогоды и неурожая и освобождают сельскохозяйственные земли для других целей.

Дрожжи – не уникальный организм, который заставляют работать как молекулярный завод. Растения тоже можно методами генной инженерии принудить экспрессировать гены и вырабатывать белки, нужные не им, а нам. Скажем, Сурин-дер Сингх из Государственного объединения научных и прикладных исследований Австралии возглавляет группу ученых, которые при помощи генной инженерии изменяют состав и количество масла, добываемого из семян, стеблей и листьев растений. Одна из целей Сингха – создать растения, которые будут давать масла, настолько стабильные при высоких температурах, что ими удастся заменить масла на основе нефти в качестве промышленных смазочных материалов. Кроме того, он хочет получить генно-инженерный рапс – распространенное масличное растение, в котором экспрессируется ген водорослей, вырабатывающий длинноцепные омега-3 жирные кислоты. Спрос на такие жирные кислоты для аквакультуры и в составе пищевых добавок сократил океанские популяции рыб, питающихся водорослями, – сардин и анчоусов, из которых добывают омега-3 жирные кислоты, – а это опосредованно сказывается на всей океанской пищевой цепочке. Если удастся получать жирные кислоты из растений, это обеспечит нам источник важного для здоровья масла, не влияющий на стабильность экосистем.

Возможность создавать белки при посредстве всего лишь последовательности ДНК и генно-модифицированной биофабрики открывает широкое поле для экспериментов. Несколько лет назад моя лаборатория сотрудничала с Ginkgo Bio-works и художницей и исследовательницей запахов Сиссель Толаас, стремясь воссоздать аромат вымерших цветов. Моя лаборатория выделила и секвенировала ДНК сухих цветов мауихау-куахиви (аборигенного вида гавайского острова Мауи), которые в последний раз видели в 1912 году, цветущего растения Orbexilum stipulatum, которое в последний раз видели в двадцатые годы прошлого века в Кентукки, возле Луисвилла, а также Leucadendron grandiflorum, произраставшего в Кейптауне и вымершего еще в начале XIX века. Затем мы выделили из экстракта древней ДНК гены, обеспечивающие аромат, и послали эти последовательности в Ginkgo Bioworks, где их ввели в геном модифицированных дрожжей. После ферментации и очищения ароматических компонентов Сиссель Толаас составила духи, вошедшие в иммерсивную передвижную арт-инсталляцию: ее посетители могли ощутить аромат, которого они не найдут больше нигде, – генно-инженерный запах трех цветов, исчезнувших более века назад.

Меня в этом цветочном проекте особенно восхищает не то, что нам удалось воссоздать исчезнувшие запахи (это, разумеется, совершенно замечательно), а то, что нашей целью было не подражание, а нечто иное. Не пытаясь ничего копировать, пусть даже предельно точно, мы при помощи эволюционной биологии и генной инженерии создали что-то новое, возможно, даже превзошедшее задуманное природой. Пускай соединения, из которых Толаас сотворила новый аромат, и были созданы природой и лишь воссозданы нами, однако же окончательный продукт был полностью рукотворным. И когда люди приходили на выставку, они ощущали одновременно и прошлое, и будущее – могли, что называется, потрогать руками, а точнее, понюхать, на что способны наши биотехнологии.

Так, может быть, следующим этапом работы над генно-инженерной пищей и другими продуктами станет не копирование, а создание? Живо представляю себе, как специалисты по синтетической биологии будущего соревнуются не за то, у кого получится самый говяжий на вкус растительный бургер или самый колбасный растительный сэндвич, и даже не за духи, предельно похожие на запах цветка, который рос в незапамятные времена, а за то, чтобы создать нечто абсолютно новое – невообразимо вкусное и чудесное. В ходе эксперимента с Ginkgo Bioworks мы позаимствовали формулы компонентов нашего аромата у природы, но можно было обойтись и без этого. Мы могли бы создать собственные гены аромата, нанизав аминокислоты так, как подсказали бы нам исследования или интуиция, и получив интереснейший запах. Мы могли бы экспрессировать синтетические белки в дрожжах, понюхать результат и решить, все ли нас устраивает или надо еще что-то подкрутить. Свободные от большинства эволюционных ограничений, мы могли бы смешивать и составлять модифицированные синтетические ароматические молекулы, чтобы создать запах, который удовлетворит самый капризный нос.

Синтетическая биология избавляет нас от необходимости обуздывать воображение. А следовательно, трудно предсказать, какие новые инструменты, методы и продукты мы со временем создадим.

Синяя рыба, красная рыба, зеленая рыба, новая рыба

В 2002 году Калифорнийское управление по охоте и рыболовству запретило заводчикам аквариумных рыбок продавать данио – мелких тропических пресноводных рыбок, как правило – в бело-голубую полоску, которых в зоомагазинах советуют начинающим аквариумистам как «несложных в уходе». Обычно такой запрет означает, что есть опасения, как бы обсуждаемый вид не стал инвазионным. Но в этом случае дело было в другом. Данио – тропические рыбки, плохо приспособленные к жизни в холодных реках и ручьях Калифорнии, и хотя их десятилетиями разводили в аквариумах, на воле в тех местах не было обнаружено ни одной популяции. А этот вид данио вообще вряд ли смог бы создать местную популяцию, поскольку, в сущности, сам рекламирует себя хищникам. Дело в том, что данио светятся, и именно эта их особенность как раз и встревожила членов калифорнийского комитета.

Попавшие в опалу рыбки назывались «глофиш», и это была линия генно-модифицированных данио, которые тогда только поступили в продажу в США. Породу глофиш разработали несколькими годами ранее в лаборатории Чжиюаня Гуна в Национальном университете Сингапура в рамках проекта по созданию рыбы, которая предупреждала бы людей о загрязнении воды. Гун выбрал данио, поскольку по сравнению с другими рыбами их относительно несложно модифицировать. У икринок данио прозрачная оболочка, так что развивающиеся эмбрионы видны еще на стадии одной клетки. Если редактировать геном уже на этой первой стадии развития, можно добиться не только того, что все ткани рыбы будут модифицированы одинаково, но и того, что модификация передастся следующему поколению.

Целью Гуна было создать данио, который станет живым датчиком и подаст видимый предупреждающий сигнал, если заплывет в загрязненные воды. Для этого ученому сначала потребовалось выявить гены, которые экспрессируются только в присутствии загрязнений. Он обнаружил эти гены, подвергнув данио воздействию токсинов вроде эстрогена и тяжелых металлов и посмотрев, какие гены при этом экспрессируются. Кроме того, нужно было методами генной инженерии создать видимый сигнал, который экспрессируется одновременно с генами, чувствительными к загрязнениям, чтобы предупредить наблюдателей о присутствии загрязнения. Для этого он обратился к гену, появившемуся в ходе эволюции у медуз, – это так называемый зеленый флуоресцентный белок, ЗФБ. При экспрессии ЗФБ создает белок, поглощающий ультрафиолетовое излучение солнца и испускающий его в виде зеленого света с более низкой энергией. План Гуна состоял в том, чтобы внедрить ЗФБ поблизости от генов, чувствительных к загрязнению, так, чтобы их экспрессия оказалась завязана друг на друга. Когда генно-модифицированная рыбка данио заплывает в загрязненную воду, у нее экспрессируются оба гена и она загорается, словно зеленая флуоресцентная лампочка.

Дабы доказать, что можно модифицировать данио так, чтобы они светились зеленым, рабочая группа Гуна внедрила ЗФБ в геном данио, не связывая его с экспрессией других генов. Модифицированные рыбки светились! И заметил это не только Гун. Не прошло и двух лет, как Алан Блейк и Ричард Крокетт, бизнесмены из Остина, получили в Национальном университете Сингапура лицензию на применение технологии Гуна с совершенно иной целью: они решили разводить и продавать светящихся рыбок в качестве аквариумных.

Блейк и Крокетт основали компанию Yorktown Technologies, которая вывела на рынок две породы светящихся данио, созданных Гуном: одна – «электро-зеленые» данио цвета, который давал ЗФБ, другая – «звездно-красные» данио, модифицированные так, чтобы экспрессировать ген красного флуоресцентного белка, возникшего в ходе эволюции у кораллов. Кроме того, Блейк и Крокетт взялись разрабатывать рыбок новых, еще более ярких, цветов и адаптировать эту технологию к другим распространенным видам аквариумных рыб. Сегодня аквариумисты, живущие там, где рыбки глофиш не попали под запрет, могут украшать свои аквариумы пятью разными видами светящихся рыбок (данио, бойцовыми рыбками, барбусами, тетрами и таиландскими лабео) самых разных цветов – «солнечного оранжевого», «галактического фиолетового», «космического синего» и «лунного розового». Генно-модифицированное сияние каждой рыбки обеспечивается в основном генами кораллов и актиний. В 2017 году Yorktown Technologies продала марку «Глофиш» фирме Spectrum Brands Holdings за 50 миллионов долларов. На момент продажи рыбки глофиш занимали примерно 15 % американского рынка продаж аквариумных рыбок.

Светящиеся рыбки – единственные на сегодня генно-модифицированные домашние животные, доступные (относительно) всем желающим, однако существуют еще и светящиеся кошки, собаки, кролики, птицы и поросята, хотя все они созданы не в качестве домашних животных, а как научные инструменты. С момента открытия ЗФБ стал популярным геном-маркером и вытеснил устойчивость к антибиотикам как критерий успеха эксперимента – то есть как показатель, что ту или иную модификацию удалось внести в геном. Например, ученые из Рослинского института в Шотландии создали трансгенных кур, чей геном содержит и ЗФБ, и модификацию, делающую их устойчивыми к птичьему гриппу. Применив ЗФБ как маркер, ученые смогли одновременно отследить, каких цыплят удалось модифицировать (цыплята светились при ультрафиолетовом освещении), и частотность и распространенность среди них птичьего гриппа (цыплята были больны), что позволило проверить, действительно ли модификация защищает кур от птичьего гриппа.

Прием со свечением применялся и для оценки успеха при генной модификации первой трансгенной собаки Раппи – сокращение от Руби Паппи, «рубиновый щенок». Раппи родилась в Южной Корее в 2009 году и была одной из помета из четырех клонированных биглей, которых ученые из Сеульского национального университета модифицировали, чтобы у них экспрессировался ген красного флуоресцентного белка. Эксперимент был просто проверкой гипотезы: ученые хотели доказать, что трансгенных собак можно клонировать. Раппи и ее генетически идентичные сестры при естественном освещении выглядели абсолютно нормальными. Но под ультрафиолетом они испускали прелестное яркое рубиново-красное сияние. Когда Раппи спарили с нетрансгенным кобелем, половина ее щенков унаследовала ген красного белка, показав, что трансген успешно инкорпорировался в ее зародышевую линию.

Пока что генно-инженерных собак и кошек не раздают в местных приютах, однако Раппи и ей подобные – наше будущее. Кто-то из таких домашних животных будет светиться при ультрафиолетовом освещении, но большинство подвергнутся модификациям, вызывающим экспрессию черт, которые качественно улучшат наших любимцев. Скажем, поскольку большинство из нас обитает в городах, нам наверняка захочется получить миниатюрных питомцев, лучше приспособленных к жизни в квартире. Эту цель и поставил перед собой Пекинский институт геномики, когда в 2014 году объявил о скором начале продаж генно-инженерных микропигов – свинок породы бама, генно-модифицированных для городской жизни таким образом, чтобы вырастать не тяжелее 14 кило (что составляет около 25–35 % от габаритов обычной свиньи породы бама). Однако через несколько лет Пекинский институт геномики безо всяких объяснений отказался от массового разведения микропигов, и пошли слухи, будто эти якобы крошечные свинки, хотя и впрямь растут медленнее обычных, в конце концов достигают нормальных размеров, не слишком-то пригодных для городской жизни.

В будущем генно-инженерные породы домашних животных, вероятно, станут более совершенными версиями обычных. Синтетическая биология позволит нам укрепить черты, которых раньше добивались селекцией: гипоаллергенность, охотничьи качества, острое обоняние – только без возни с разведением. Работа уже ведется. Ученые из Институтов биомедицины и здравоохранения в Гуанчжоу в 2015 году объявили, что создали бигля с двойным объемом мускулатуры, убрав у него из генома ген миостатин, – тот самый, отсутствие которого обеспечивает двойной объем мускулатуры и у коров породы бельгийская голубая. Ученые из Гуанчжоу предполагают, что особо мускулистый бигль принесет много пользы военным и полиции, однако я в этом сомневаюсь. А вот если они смогут заставить лабрадоров и спаниелей вынюхивать раковые опухоли, я проголосую за них обеими руками.

Инструменты синтетической биологии можно также применять, чтобы делать наших питомцев здоровее и улучшать наши с ними отношения. Поскольку уже удалось выявить мутации, вызывающие у далматинцев склонность к мочекаменной болезни, а у боксеров – к заболеваниям сердца, генная инженерия сможет полностью избавить породы от этих неадаптивных черт. Мы все лучше понимаем, какие гены отвечают за какие черты, и специалисты по синтетической биологии могут с опорой на эти данные создать, к примеру, кошек, которые не экспрессируют аллергены в слюне, и золотистых ретриверов, которые не линяют.

Однако синтетическая биология позволяет нам не ограничиваться уже имеющимися чертами. Каких новых домашних животных мы создадим, когда выйдем за рамки традиционного инструментария селекции? Сбросив эволюционные ограничения, мы сможем комбинировать гены, невзирая на границы видов и даже эпох. Мы сможем создать собак, которые чирикают, как птицы, и птиц, которые мяукают, как кошки, саблезубых кошек и шерстистых морских свинок. Мы сможем создать крылатых биглей и яйцекладущих терьеров и вырастить рыб, которые будут выбираться из аквариумов и бежать к нам через комнату, чтобы приласкаться. Ясно, что все это – фантастические твари, сущая нелепица, и сегодняшняя наука ничем таким, понятное дело, заниматься не будет. Мы знаем слишком мало о взаимодействии генов и о том, какие сочетания экспрессии генов и времени ее включения обеспечивают большинство этих черт, и у нас нет способа сочетать сложные черты, возникшие в ходе долгих и независимых эволюционных траекторий. Но я бы не стала отмахиваться даже от самых безумных идей. Представьте себе, как хохотали бы наши предки охотники-собиратели, если бы им сказали, что люди когда-нибудь сумеют сделать из волка чихуахуа.

Или, если уж на то пошло, что мы превратим сгнившие остатки мертвых растений в пакеты и бутылки, которые не разлагаются и хранятся вечно.

Великий галактический мусорный остров

На самом деле на востоке Тихого океана нет никакого мусорного острова площадью в два Техаса. Эту историю, которую теперь расхватали на цитаты, рассказывают с легкой руки Чарльза Мура, капитана гоночной яхты и океанографа, который поведал, как, возвращаясь в Калифорнию с регаты между Лос-Анджелесом и Гавайями, обнаружил, что его лодка окружена островом из плавучего пластикового мусора. Растерянный и озабоченный, Мур поплыл сквозь странный остров, чтобы понять, откуда взялся весь этот пластик. Повествуя затем о своей находке, он обмолвился, что мусор плавает в океане на площади, вдвое превышающей Техас. Это сравнение подхватили СМИ, и отсюда и взялось принятое с тех пор название «Великий тихоокеанский мусорный остров». Впрочем, он и правда огромен. По одним оценкам, он занимает площадь 1,6 миллиона квадратных километров (то есть примерно в два раза обширнее Техаса и в три раза обширнее Франции), а по другим – даже больше. Однако это не буквально остров, состоящий из мусора, по которому можно пройти, словно по суше. Исследователи действительно обнаружили несколько конгломератов относительно крупного мусора – корзин, ведер, рыболовных сетей, кроссовок, конфетных фантиков, зубных щеток, флаконов из-под шампуня, – но в основном мусорный остров состоит из крошечных обломков микропластика, которые напоминают крупно смолотый перец, плавающий в гигантской тарелке океанского супа.

Кроме того, Великий тихоокеанский мусорный остров – не единственное пятно мусора в океане, а просто самое известное. Там, где кольцевые океанские течения подхватывают плавающий мусор, накопилось уже пять океанских мусорных островов – два в Тихом океане, один в Индийском и два в Атлантическом.

Но и мусорными пятнами такие острова называть не совсем корректно: строго говоря, никакие это не пятна. У них нет четких границ – границы постоянно меняются. От пятен отрываются куски, и их уносят течения, а иногда часть мусора тонет и оседает на океанском дне. Сами пятна движутся под воздействием ветров и течений и вторгаются на территории морских сообществ, когда приближаются и отступают от берегов континентов.

Океанские мусорные пятна не просто противные, но еще и вредные. Морские млекопитающие, крупные рыбы и черепахи застревают в путанице старых рыболовных сетей и прочего хлама – это явление прозвали «фантомный промысел». Птицы принимают мелкие шарики пластика и пенопласта за икринки, кормят ими птенцов – и те погибают от голода или внутренних повреждений. Химикаты, впитанные пластиком (почти все остальные материалы рано или поздно разлагаются, поэтому тамошний мусор – это в основном пластик), поглощаются океанской флорой и фауной и передаются по пищевой цепочке вплоть до нас с вами – и это имеет непредсказуемые последствия и для их здоровья, и для нашего. А когда ухудшается здоровье всей морской экосистемы, задыхающейся от пластика, страдают самые разные отрасли человеческой деятельности – от туризма и рыболовства до транспортировки грузов.

Загрязнение пластиком не рассосется само собой. Бактерии не едят пластик – в отличие от пищевых отходов, древесины и лоскутков хлопка, – поэтому пластик не биоразлагаем. Удивляться тут нечему, поскольку пластик не существовал, пока его не изготовил человек, а следовательно, естественный отбор стал требовать от бактерий умения расщеплять пластик лишь совсем недавно. Зато пластик фоторазлагаем – ультрафиолетовые лучи разрушают связи между мономерами в длинных цепочках полимеров. Сколько времени на это уйдет, зависит от того, где в конце концов окажется пластик. На мусорной свалке (или глубоко под толщей воды), погребенный под многометровым слоем другого мусора (или воды), пластик почти не подвергается действию ультрафиолета и распадается медленно – на это может уйти больше 400 лет. Когда пластик плавает на поверхности океана или прямо под ней, он распадается быстрее, но именно распадается, а не растворяется или исчезает, – и в конце концов превращается в микропластиковый суп, из которого в основном и состоят океанские мусорные пятна. Тем временем люди продолжают сбрасывать в мировой океан около восьми миллионов тонн пластика ежегодно. А зависимость от пластика для хранения, упаковки, изготовления одежды и другой продукции продолжает расти.

Недавно инженеры-химики начали работать с синтетическими полимерами, чтобы создать частично или даже полностью биоразлагаемый пластик. Например, если добавить во время синтеза полимеров крахмал, то получится отчасти биоразлагаемый пластик. Однако крахмал не только способствует микробному разложению, но и влияет на свойства конечного продукта и может ускорять распад на микропластик. Растительные пластики, в состав которых входит, скажем, кукурузный крахмал, уже начинают применяться для определенных целей, например, для одноразовых вилок, одноразовых стаканчиков (для холодных напитков: температура плавления такого пластика относительно низкая), одноразовых упаковочных изделий. Часто говорят, будто растительный пластик можно пускать на удобрения и даже есть. Однако его химический состав похож на состав нефтяного пластика, так что подобные заявления – в лучшем случае некоторое преувеличение, а в худшем – откровенная ложь. Некоторые виды растительного пластика действительно биоразлагаемы в промышленных компостных установках, но зато они прекрасно сохраняются в бытовых мусорных контейнерах и на свалках – не хуже нефтяного пластика. И еще одно: растительный пластик нельзя перерабатывать вместе с нефтяным на вторсырье. Если к нефтяному пластику при переработке случайно примешается растительный, вся партия будет испорчена и сделать из нее вторсырье не удастся.

Перспективной альтернативой и нефтяному, и растительному пластику может стать недавно открытый класс пластиков под названием полигидроксиалканоаты (ПГА). ПГА вырабатываются естественным образом у некоторых бактерий – для них это механизм запасания энергии при недостатке ресурсов. Можно заставить эти бактерии вырабатывать большое количество ПГА в промышленных условиях – для этого им надо ограничить доступ к одним питательным веществам, а другими обеспечить в переизбытке. В отличие от нефтяного и растительного пластика, ПГА биологически разлагаются и в бытовых мусорных контейнерах, и на свалках, и даже в океане. Кроме того, у ПГА шире диапазон возможностей для применения: на сегодня ученые открыли более 150 разных ПГА, которые микробы вырабатывают из сырья вроде сахаров, крахмала и масел. Эти ПГА можно использовать отдельно, а можно смешивать с другими материалами, создавая биоразлагаемые пластики большей прочности, пластичности, водо- и жаростойкости.

Хотя промышленное производство ПГА в мире пока невелико, биотехнологические фирмы разрабатывают ПГА-полимеры, чтобы в дальнейшем заменить многие небиораз-лагаемые пластические материалы, которые неизбежно оказываются в окружающей среде. На основе ПГА уже делают капсулы для сельскохозяйственных удобрений пролонгированного действия, микрошарики для косметических скрабов, микропластик, повышающий защитные свойства кремов от солнца, упаковку для овощей и фруктов, а также одноразовую посуду и приборы для сетей фаст-фуда. Самый крупный рынок ПГА на сегодня – мульчирующая пленка, пластиковый барьер, который фермеры расстилают поверх обработанной земли, чтобы защитить посевы от сорняков. В конце сезона мульчирующую пленку запахивают в землю, где она распадается на микропластик, сохраняющийся сотни лет. А мульчирующая пленка из ПГА просто разложится.

Микробная продукция ПГА открывает новые перспективы и перед синтетической биологией. Сегодня бактерии производят ПГА в промышленных масштабах, перерабатывая в ходе метаболизма сахара и растительные масла. И чем больше ученые узнают о факторах, регулирующих и ограничивающих эти микробные метаболические пути, тем больших успехов добьется наука в создании генно-инженерных бактерий, которые станут вырабатывать ПГА из других исходных материалов. Такие микробы, например, будут делать биопластик из сусла, оставшегося после варки пива, или из кофейной гущи, или из состриженной листвы и скошенной травы. А может быть, их удастся научить расчищать разливы нефти и ядовитых химикатов либо разлагать нефтяной пластик.

Что касается надежд на будущее, то я почти не сомневаюсь, что когда-нибудь появятся генно-инженерные микробы, которые наловчатся не просто изготавливать продукты, поддерживающие наш образ жизни, но и расчищать планету от мусора. Рано или поздно решение непременно найдется. Недавно ученые открыли микробы, способные расщеплять некоторые виды нефтяного пластика. Правда, естественная скорость поглощения пластика у этих микробов слишком низка для того, чтобы хоть как-то подступиться к нынешней проблеме загрязнения окружающей среды, однако работа с геномом наверняка позволит оптимизировать эти процессы. Кто знает, может быть, инженеры, создающие генно-модифицированные микробы, даже откроют, как контролировать энергию, которая высвобождается, когда эти микробы разрушают связи, скрепляющие синтетические полимеры. Синтетическая биология способна буквально превратить сегодняшний мусор в завтрашние сокровища.

Спасите нашу почву

Сегодняшние проблемы с загрязнением окружающей среды – это, возможно, неизбежное следствие эволюционного успеха нашего вида. За последние 200 лет число людей на планете возросло с одного миллиарда до девяти[22]. Все мы что-то едим, нуждаемся в месте, где спать, и производим отходы – органические и неорганические, – которые надо куда-то девать. Загрязнение пластиком – важная часть проблемы, но это, безусловно, не единственная задача по охране окружающей среды, для решения которой можно привлечь синтетическую биологию. Глобальная индустриализация сельского хозяйства и производства провизии загрязнила воздух и воду нашей планеты и истощила плодородные земли. Последствия этого суровы: по оценкам ООН, чтобы прокормить те девять миллиардов человек, которые, по расчетам, будут жить на Земле к 2050 году, производительность сельского хозяйства надо увеличить на 50 %, а Грентэмский центр долговременного изучения будущего при Шеффилдском университете утверждает, что сегодня способность производить растительные культуры в мире на треть ниже, чем 50 лет назад. Истощение пахотных земель отчасти вызвано сезонной обработкой от сорняков, из-за чего содержащийся в почве углерод выделяется в атмосферу, способствуя накоплению парниковых газов. Кроме того, почва лишается минеральных компонентов, а это повышает риск, что она пересохнет и будет смыта дождями, что приводит к зарастанию рек и океанов водорослями. Фермеры, пытаясь выращивать полезные культуры на почвах, от природы менее плодородных, злоупотребляют гербицидами и пестицидами или применяют их неправильно, а это усугубляет проблему, поскольку меняет минеральный состав и кислотно-щелочной баланс почвы и дестабилизирует сообщество микроорганизмов, поддерживающее экосистему здоровой почвы.

Синтетическая биология уже сумела повысить урожайность и замедлить истощение культивируемых земель. Генно-инженерные растения, устойчивые к гербицидам, снижают потребность в обработке почвы, поскольку позволяют фермерам бороться с сорняками при помощи гербицидов вроде глифосата и глюфосината[23]. Генно-инженерные растения, устойчивые к насекомым, снижают влияние химических пестицидов на биоразнообразие и качество почвы. Генная инженерия создала множество культурных растений, устойчивых к болезням (в т. ч. радужную папайю), более питательных (в т. ч. золотой рис), более привлекательных (в т. ч. яблоки сорта арктик) и более способных произрастать в не самых идеальных условиях (в т. ч. рис, устойчивый к наводнениям). Благодаря технологиям редактирования генома удалось улучшить и разнообразить и сорта помидоров. Зак Липман, генетик из Лаборатории Колд-Спринг-Харбор в Нью-Йорке, подправил три гена помидора при помощи CRISPR и создал сорт помидоров-черри, которые растут на кусте гроздьями, словно виноград, и быстро созревают. Такой более компактный и плодородный сорт помидоров-черри предназначен для небольших пространств, например, для садов на крышах городских домов, а может, и для садов в человеческой колонии на Марсе.

Инструменты синтетической биологии с годами будут приносить все больше пользы и нашим домашним животным, причем не только благодаря улучшению питательности их кормов. Я надеюсь, что генная инженерия со временем позволит повысить и качество жизни животных на фермах, и производство пищевых продуктов. К счастью, генную инженерию постепенно начинают признавать. Лосось линии AquAdvantage растет вдвое быстрее обычного, а значит, вдвое сокращается время, необходимое, чтобы рыба попала на рынок. Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами США в 2015 году разрешило продавать (но не разводить) этих лососей. В 2019 году в Управлении сменилось руководство и был снят запрет на импорт лосося линии AquAdvantage из Канады, где его уже некоторое время разрешено и производить, и продавать, и дан зеленый свет выращиванию этого лосося в США. В 2020 году Управление добавило свиней линии GalSafe в теоретическое меню человека, объявив, что они безопасны как для употребления в пищу, так и для применения в медицинских целях. Небольшая модификация ДНК этих свиней приводит к тому, что у них на поверхности клеток не вырабатывается альфа-связанная галактоза. Аллергия на альфа-связанную галактозу, которую также называют аллергией на мясо млекопитающих, часто возникает после укуса клеща, но страдающие ею люди могут и есть, и получать органы, кровь и другие продукты свиней линии GalSafe, не опасаясь анафилактического шока.

Однако, несмотря на все эти обнадеживающие признаки, добиться одобрения генно-модифицированных животных – задача очень сложная, и путь к ее решению извилист. Впрочем, это может быстро измениться, если потребители и чиновники, отвечающие за получение разрешений, а также конкуренты (главным критиком лосося линии AquAdvantage стала индустрия лососевого промысла на Аляске) прислушаются к мнению ученых. Лаборатории во всем мире разрабатывают генно-модифицированные разновидности домашних животных, удовлетворяющих те или иные особые нужды человека. Быстрорастущие свиньи повышают объемы самого популярного мяса на планете. Козы, дающие молоко, от которого не бывает диареи, улучшают здоровье людей в регионах, где другие животные чувствуют себя плохо. Устойчивые к жаре коровы способны жить и размножаться там, где из-за изменений климата становится все теплее и теплее. Кроме того, генная инженерия может снизить глобальное бремя инфекционных болезней, вызывающих высокую смертность среди домашних животных и угрожающих здоровью человека. Для этого в лабораториях создают свиней, устойчивых к африканской чуме, коров, у которых не бывает коровьего бешенства, и кур, которые не могут заразить птичьим гриппом ни друг друга, ни людей.

Кроме того, синтетическая биология может создать домашних животных и растения, способных сопротивляться загрязнению окружающей среды и переменам климата. Хотя канадский проект по созданию экосвиней и закрылся в 2012 году, сперму экосвиней заморозили, чтобы иметь возможность вернуться к этому начинанию в мире, более расположенном к биотехнологиям, где усваивающие фосфор эко-свиньи одновременно сэкономят деньги свиноводов и снизят загрязнение рек и ручьев в окрестностях свиноферм. И если работу с животными по-прежнему затрудняет бюрократическая волокита, то с растениями наметился существенный прогресс. Например, ученые, работающие над проектом Harnessing Plants Initiative при Институте биологических исследований Солка, прибегают к методам синтетической биологии, чтобы улучшить способность растений поглощать и запасать углерод, повысив выработку суберина – богатого углеродом белка в корнях растений, который борется с гниением. Генно-инженерные разновидности, созданные в рамках этого проекта (так называемые IdealPlants™), отращивают более крупные и глубокие корни, чем у обычных растений и потому передают в почву больше углерода. Ученые планируют при помощи генной инженерии придать эту черту шести главным сельскохозяйственным культурам – кукурузе, рапсу, сое, рису, пшенице и хлопку, – стремясь превратить всемирную систему сельского хозяйства в орудие борьбы с переменами климата.

Пока специалисты по синтетической биологии продолжают изучать, как менять геномы растений и животных, чтобы производить больше продуктов (а также других или более совершенных продуктов), специалисты по естественным и социальным наукам оттачивают подходы к оценке риска новых биотехнологий, а практики и активисты разрабатывают методы внедрения этих биотехнологий на фермах и в лесах, мы как глобальное сообщество все больше привыкаем к применению инструментов синтетической биологии для изменения окружающего мира. Наши противоречивые отношения с генной инженерией рано или поздно гармонизируются – хотя бы даже просто от безвыходности. Невозможно одновременно поддерживать уютную непредсказуемость эволюции и двигать мир в сторону определенного будущего. Если мы хотим, чтобы у нас хватило продовольствия прокормить девять или десять миллиардов человек и чтобы при этом у всех нас был воздух, которым можно дышать, вода, которую можно пить, и биоразнообразие в окружающей среде, нам придется контролировать эволюцию. Надо направлять ее так, чтобы виды быстрее приспосабливались к современному миру, а доступ к биотехнологиям был у всех, а не только у самых привилегированных. Нам следует непременно обращаться к широкой публике, непременно учитывать культурные различия – и двигаться вперед как единое глобальное общество. Не исключено, что это вопрос жизни и смерти.

Будущее нашего вида

В октябре 2018 года в больнице китайского города Шэньчжэнь до срока родились девочки-двойняшки Лулу и Нана. Событие это осталось незамеченным. Через месяц биофизик Хе Цзянькуй из Шэньчжэньского Южного университета науки и технологии рассказал об их рождении на Втором международном конгрессе по редактированию человеческого генома в Гонконге, и на сей раз объявление о рождении девочек вызвало сенсацию. Однако, вопреки ожиданиям Хе, новости никто не обрадовался.

До ноября 2018 года Хе играл на сцене генной инженерии относительно скромную роль. Отучившись в Китайском университете науки и технологии и в Университете Райса в Техасе, где он получил докторскую степень по биофизике, Хе вернулся в Китай и основал в Шэньчжэне стартап по секвенированию ДНК Direct Genomics. Некоторые ведущие ученые и биотехнологи, специалисты по генной инженерии, знали Хе еще с тех пор, когда он жил в Области залива Сан-Франциско, но никто и представить себе не мог, на что он с коллегами отважится.

В течение нескольких лет, предшествовавших сенсационному объявлению, Хе очень интересовался модифицированием человеческих эмбрионов при помощи технологий генной инженерии. Однако его исследования, по-видимому, ограничивались эмбрионами животных, а также – что уже более спорно с этической точки зрения – нежизнеспособными человеческими эмбрионами (хотя Хе был вовсе не первым, кто рассказал о подобных экспериментах). Некоторые специалисты, с которыми Хе общался в Области залива Сан-Франциско, подозревали, что он действительно строит долгосрочные планы по генной модификации человеческих эмбрионов с перспективой на беременность. Однако никто не догадывался, что Хе уже сделал этот шаг, до тех пор, пока он не оповестил всех (по электронной почте), что дети родились.

Хе намеревался объявить миру о рождении двойняшек на конференции по генной инженерии 2018 года, но за несколько дней до нее он утратил контроль над событиями. Хе понимал, что его заявление вызовет живейший отклик, и заранее подготовился: записал и вывесил на YouTube ролики с ответами на ожидаемые частые вопросы и нанял журналиста, чтобы тот помог ему управляться с прессой. Однако за три дня до конференции Антонио Реджаладо, репортер из MIT Technology Review, обнаружил на китайском веб-сайте свежее сообщение о регистрации испытаний генной модификации человека и обнародовал свою находку. Сообщество специалистов по генной инженерии почувствовало себя оскорбленным, едва ли не шокированным. По мнению большинства, нельзя было избежать того, что какой-нибудь беспринципный ученый создаст живых генно-модифицированных людей, но никто не ожидал, что это будет именно этот ученый, именно в этот момент и именно эта модификация.

Хе надеялся на славу и восхваления, а столкнулся с международной опалой. Не прошло и нескольких месяцев, как он потерял работу в университете и был вынужден уйти с руководящей должности в компании, которую сам же и основал. Кончилось все тем, что его посадили в тюрьму.

О двойняшках, о рождении которых объявили в 2018 году, миру больше почти ничего не известно – и совсем ничего не известно о третьем генно-модифицированном ребенке, который родился летом 2019 года. Если мы что-то и знаем, то лишь из неопубликованной рукописи Хе, слитой в интернет. И нас настораживает, что данные в этой рукописи – сплошная каша.

Эксперимент начался в рамках программы по ЭКО. Родители двойняшек хотели ребенка, но у отца был ВИЧ-положительный статус, что ограничивало их доступ к лечению бесплодия. Записавшись в программу Хе, эта пара, как и другие ей подобные, получили бы возможность пройти стандартную процедуру очистки спермы, которая исключает возможность, что мать или ребенок заразятся ВИЧ. Однако Хе предлагал парам, записавшимся в его программу, дополнительную защиту от ВИЧ. После зачатия он предполагал при помощи CRISPR изменить геномы эмбрионов и придать им врожденную устойчивость к ВИЧ-инфекции (механизм этой устойчивости нам известен). Знали ли об этом родители детей и понимали ли они, с каким риском связана дополнительная процедура редактирования генома, неизвестно. В сущности, эксперимент не подвергся почти никаким этическим проверкам, поэтому невозможно разобраться, сколько человек знали о происходящем и известно ли было врачам и больницам, задействованным в процедуре ЭКО, что они имплантируют генно-модифицированные эмбрионы.

Когда эмбрионы выросли до размера в 200–300 клеток, команда Хе забрала несколько из этих клеток для секвенирования генома. Результаты секвенирования выдают некоторые важные подробности эксперимента. Во-первых, модификация генома двойняшек не в точности соответствует известным генетическим особенностям, препятствующим заражению ВИЧ-1. Мутация, циркулирующая в популяции человека, представляет собой короткую делецию ДНК, которая деактивирует рецептор CCR5 на Т-клетках человека. Эта делеция перекрывает молекулам ВИЧ доступ в Т-клетки. Носители двух копий такой мутации меньше восприимчивы к ВИЧ-инфекции, чем те, у кого этих копий одна или ее нет вовсе. В геноме одной из двойняшек были модифицированы обе копии гена CCR5, но по-разному на каждой хромосоме, и ни одна из копий не повторяла в точности циркулирующий в популяции защитный вариант. В геноме второй девочки была модифицирована только одна копия, и модификация опять же отличалась от всех циркулирующих вариантов. Поэтому на момент ЭКО невозможно было судить, окажутся ли девочки так или иначе защищены от ВИЧ. Отрывки из просочившейся в Сеть рукописи, опубликованные в MIT Technology Review, показывают, что группа Хе узнала о конкретных особенностях генома двойняшек еще до имплантации. Хотя эмбрионы можно было бы заморозить на этом этапе и проделать эксперименты, чтобы оценить эффективность и безопасность новых мутаций, группа Хе продолжила работу по прежнему плану.

Во-вторых, оба эмбриона были мозаичными, то есть не все их клетки обладали идентичными геномными последовательностями. Геномная мозаичность – известная проблема, возникающая при редактировании геномов эмбрионов, поскольку их клетки уже начали делиться и дифференцироваться на разные типы клеток и тканей. Если механизм редактирования CRISPR доставляется не во все клетки до единой или в разных клетках делаются разные модификации, то части тела, происходящие от разных первичных клеток, будут различаться последовательностями ДНК. Вдобавок частью развивающегося плода не станут как раз те немногочисленные клетки, для которых были получены геномные данные, так как они были взяты до имплантации. До появления ребенка на свет нет никаких способов оценить, сколько клеток эмбриона были отредактированы и не было ли других, незапланированных модификаций тех или иных клеток, которые станут частью организма плода. Утекшие данные показывают, что группа Хе знала об одной незапланированной модификации в геноме одной из двойняшек, но поскольку она возникла в части генома, у которой нет известной функции, ученые решили, что, вероятно, она никак не скажется на ребенке.

В-третьих, Хе приводит совершенно неубедительные обоснования для таких крайних форм медицинского вмешательства. Во время доклада на конференции Хе заявил, что следовал правилам научного сообщества по регулированию редактирования зародышевой линии человека. Эти правила были составлены в 2017 году комиссией из ученых и специалистов по этике, и в них рекомендовано прибегать к модификации тех или иных генов только в случае, если они вызывают болезнь, а все эксперименты, прежде чем переходить к работе с человеческими тканями, отрабатывать на животных, – причем это должно происходить под этическим надзором соответствующих научных и государственных учреждений. Эксперимент Хе не соответствовал ни одному из этих критериев. ВИЧ – не генетическая болезнь, которая лечится деактивацией гена CCR5; модификации были сделаны с целью изменить здоровый эмбрион: это задумывалось как мера профилактики. Хе не проверял свои конкретные модификации на животных, хотя у него были для этого все возможности. Этический надзор, о котором он говорит, очевидно, вписан задним числом, поскольку Хе зарегистрировал свой эксперимент в соответствующих органах уже после того, как двойняшки появились на свет. Хе не намеревался решать медицинскую проблему, у которой не было других решений, – похоже, он задумал и проделал свой эксперимент по генной инженерии лишь с целью прославиться.

Объявление Хе Цзянькуя о рождении генно-модифицированных близнецов только усилило у сообщества генных инженеров и без того резко отрицательное отношение к редактированию зародышевой линии человека. Непреднамеренные модификации и мозаичность эмбрионов двойняшек подтвердили уже известный ученым факт: технология CRISPR пока еще совершенно не отлажена для редактирования человеческих эмбрионов с перспективой на беременность, поэтому заниматься подобными экспериментами – преступное легкомыслие, сопряженное с угрозой человеческой жизни. По мнению многих, эта работа еще и грубо нарушила этические границы или по крайней мере находится в серой зоне между потенциально приемлемыми методами лечения и гораздо более сомнительными (с этической точки зрения) попытками улучшить человеческую природу.

Почему же большинство из нас против применения биотехнологий для улучшения нашей собственной породы? Ведь можно вообразить будущее, где родителям доступен широчайший ассортимент полезных мутаций, которые уже содержатся в геномах людей во всем мире, и где генная инженерия составляет из них произвольную комбинацию и создает человеческие эмбрионы, необычайно удачно приспособленные для выполнения тех или иных задач или для жизни в экстремальных условиях. Разве не так мы давно уже поступаем с коровами и собаками? Но нам надо осознать, что манипулирование человеческой эволюцией непременно поставит перед людьми проблему неравенства. Нас радует, что бультерьеры сильнее той-пуделей, однако мы понимаем, что бультерьеры и той-пудели занимают разные ниши, отведенные для них человеком. Но люди не предназначены для того, чтобы занимать ниши: им позволено самим решать, как прожить свою жизнь. Мы осуждаем любые технологии, которые могут усугубить неравенство, и без того существующее в нашем обществе, и опасаемся, что они могут быть применены во зло.

Однако же со временем мы к ним привыкаем. Сорок пять лет назад технология ЭКО вызывала страх и осуждение, но сегодня все ей только радуются, поскольку она подарила бесплодным парам возможность родить ребенка. По всему миру принято проводить генетические анализы, чтобы узнать, какой у пары риск зачать ребенка с генетическими заболеваниями. Клиники для больных бесплодием в США, Европе и Китае уже предлагают секвенирование ДНК эмбриона перед имплантацией. Эти клиники проверяют эмбрионы на генетические заболевания – но при этом еще и предлагают родителям выбирать черты вроде биологического пола и цвета глаз. Базы данных, содержащие сотни тысяч человеческих геномов, сделали возможность связывать конкретные гены со все большим числом черт, в числе которых, например, рост, пигментация кожи и склонность к компульсивному поведению. Клиники могут оценивать эти данные для еще более подробного описания каждого эмбриона, снабжая потенциальных родителей сведениями о том, что гены сообщают о здоровье, внешности, интеллекте и поведении будущего ребенка. От создания «дизайнерских детей» при помощи секвенирования ДНК и возможности выбора черт всего несколько шагов до создания «дизайнерских детей» при помощи секвенирования ДНК и манипуляций с ней. Это, конечно, довольно большие шаги, и нам придется преодолеть существенные технические препятствия, которые мы пока не научились обходить, но тем не менее их всего несколько.

Опасения может вызвать и то, что если разрешить генную инженерию человеческой зародышевой линии, ее результаты могут оказаться настолько соблазнительными, что остановиться мы уже не сумеем. Если можно заранее, со стопроцентной уверенностью гарантировать, что наш ребенок получится умным, красивым и спортивным, то почему бы нам не взять да и не сделать, чтобы так и было? Как только мы узнаем, какие гены нужно подправить, что помешает нам взять и поправить их – что, кроме полного искоренения подобных технологий?

Вероятно, сопротивление редактированию зародышевой линии человека сойдет на нет так же, как сопротивление ЭКО. Когда и как это произойдет, зависит в основном от того, что будет с этой технологией в ближайшие несколько лет или десятилетий. Но пока ученые и биотехнологи призывают к глобальному мораторию на редактирование генома человеческого зародыша с перспективой на беременность, а Международный комитет по клиническому применению редактирования генома зародышевой линии человека разрабатывает пересмотренную версию рекомендаций по исследованиям генной инженерии человека, куда на сей раз будут включены четкие инструкции с перечислением допустимых экспериментов и деталей необходимого этического надзора. Однако такие предосторожности не могут помешать тому, кто решит проигнорировать эти рекомендации и продолжит редактировать геномы детей, которым предстоит появиться на свет. А если об этом станет известно, то, вероятно, поднимется новая волна возмущения, послышатся новые призывы к усилению надзора и возникнут новые опасения по поводу будущего, где станут рождаться дизайнерские дети с чертами, которые нечестным образом обеспечат им преимущества в жизни. Но мы уже удивимся этому чуточку меньше, чем в 2018 году, а сама идея генно-модифицированных людей станет для нас чуточку привычнее.

Кроме того, мы, возможно, будем вынуждены соглашаться с применением более рискованных технологий из-за внешних катастрофических событий, не связанных с нашими действиями. Пандемия COVID-19, которая началась в Китае в конце 2019 года и стремительно распространилась по всему земному шару, убила миллионы человек, обрушила глобальную экономику и перегрузила системы здравоохранения во многих странах. Поскольку вирус передается от человека к человеку через аэрозольные капельки, он вынудил нас пересмотреть привычный образ жизни практически во всех сферах. Школы закрылись. Дети больше не смогли играть с друзьями. Пожилые люди, которые переносят болезнь особенно тяжело, лишились возможности физического взаимодействия с родными и сверстниками. Почти год людям по всей Земле было предписано изолироваться от всех, кроме домочадцев, что лишило нас мелких сообществ и связей, которые, собственно, и делают нас людьми. Во всех возрастных группах распространились депрессия и тревожность. Психологи и психиатры по всему миру сообщали о повышении частотности суицидальных идей, о росте алкоголизма и наркомании. Неужели мы стали бы медлить, если бы в начале 2020 года, когда еще не появились соответствующие вакцины, можно было обратиться за решением этой проблемы к нашим новым технологиям?

Вирус SARS-CoV-2, вызывавший пандемию COVID-19, принадлежит к семейству респираторных вирусных инфекций, которые вызывают тяжелый острый респираторный синдром (severe acute respiratory syndrome, SARS). SARS-CoV-2 – это тип вируса, известный как коронавирус (CoV). Большинство коронавирусов вызывают легкие и относительно нестрашные заболевания вроде обычной простуды. Но иногда коронавирусы становятся смертельными. Первая вспышка SARS произошла, когда коронавирус передался человеку от циветт, а те, вероятно, заразились от летучих мышей. Эта вспышка длилась с ноября 2002 по июль 2003 года, и за эти восемь месяцев заразились 8098 человек из 26 стран и 774 человека умерли. Та вспышка SARS не переросла в пандемию благодаря быстрым действиям международных групп врачей и эпидемиологов. Распространялась болезнь в основном от уже больных людей в больничных условиях, так что находить зараженных и потенциально зараженных людей и помещать их в карантин было относительно просто. Остановить SARS-CoV-2 оказалось труднее, так как COVID-19 распространяется между людьми, которые еще не знают, что инфицированы, поскольку у них нет никаких симптомов.

Когда в конце 2019 года SARS-CoV-2 появился в Китае, мы не были готовы к этому… как ни странно. Не то чтобы никто не ожидал пандемии. Население планеты растет, с ним возрастают и скученность и близость к другим животным, а следовательно, возникает и вероятность новых зоонозов (болезней, которые поражают животных, а затем передаются человеку). Однако когда пандемия началась, научное сообщество сосредоточилось на поисках способа остановить SARS-CoV-2, и всего за несколько месяцев ученые узнали несравнимо больше прежнего о реакции человеческой иммунной системы на заражение SARS и другими вирусами. Часть этих знаний позволила разработать лечение, улучшающее исход болезни. Часть была применена для разработки вакцин, которые были одобрены по ускоренному протоколу. Кроме того, ученые обнаружили, что некоторые люди, заразившиеся SARS-CoV-2, меньше рискуют заболеть серьезно, поскольку унаследовали от родителей особые мутации, – подобно тому, как те, кто унаследовал две копии гена CCR5, наследуют иммунитет к ВИЧ-1.

COVID-19 – не самая смертоносная инфекционная болезнь из циркулирующих сегодня по планете и не самая смертоносная пандемия в истории человечества. Но это первая пандемия, которую мы смогли оценить с генетической точки зрения в реальном времени. Мы наблюдали, как эволюционирует вирус, отмечали возникновение более вирулентных штаммов, следили за распространением этих штаммов по планете. Мы научились применять для контроля над COVID-19 некоторые уже известные меры: карантин, лечение, вакцины. Но если бы этого оказалось мало? Если бы вирус оказался более смертоносным или распространялся еще быстрее? Неужели мы не задумались бы в таком случае о защитных мутациях, которые мы уже успели открыть, и о том, что у нас в распоряжении есть инструменты для редактирования собственной ДНК? Неужели это не стало бы тем самым переломным моментом, когда необходимость спасаться пересиливает нравственное неприятие идеи, что мы изменим собственный эволюционный путь?

Не сомневаюсь, что рано или поздно мы применим свое инженерное могущество к себе самим. Но когда мы так поступим, это не будет погоней за неведомым новым человеком, лучше старого. Ведь эволюция-то, в конце концов, устроена иначе. Никакие эволюционные пути не ведут к тому, чтобы придумать генетическую вариацию, которая сделает одного человека особенно приспособленным к жизни в некоем неведомом, неописанном будущем. Нет: мы попадем в ситуацию, когда надо будет решать, действовать нам или предоставлять природе взять свое. Возможно, это будет в разгар какой-то пандемии, когда мы узнаем, что некоторые из нас – носители мутации, делающей нас менее приспособленными к окружающей среде. Мысль, что естественный отбор отбракует эту мутацию из популяции, покажется нам неприемлемой, тем более что у нас есть средства этого избежать. И тогда мы сделаем выбор в пользу иного исхода. Мы обратимся к своим технологиям, чтобы пересилить эволюцию, и придем к выводу, что единственно этичный выход из положения состоит именно в том, что еще недавно казалось нам немыслимо неэтичным. Нашим рахат-лукумом станет спасение человеческой жизни.

Все в наших руках

Люди манипулируют окружающими живыми организмами уже десятки тысяч лет. Начали мы с охоты – и истребили одни виды и резко снизили численность других, так что после нас биологическим сообществам и экосистемам приходилось перестраиваться. Когда мы обнаружили, что вымирания полезной добычи можно избежать, мы научились вести себя иначе: отточили охотничьи стратегии и начали осознанно принимать меры, чтобы популяции добычи сохранялись. Мы научились преображать животных, а также злаки и плоды – то есть целенаправленно улучшать их. Мы добились, чтобы эти животные и растения стали ближе к нашим жилищам, и научились отбирать лучших и скрещивать их, чтобы результат был еще лучше. Жить становилось легче и сытнее, наша популяция росла. Но чем больше территорий на планете мы захватывали, тем чаще виды, присутствие которых мы воспринимали как данность, вымирали, а земля и вода, за счет которых мы выживали, становились хуже. Поэтому мы снова научились вести себя иначе. Приняли законы, охраняющие дикие виды и дикие земли. Стали сами решать, где будут жить дикие виды, что они будут есть и даже кто с кем будет спариваться. Это дало нам больше простора, и мы стали еще активнее вмешиваться в их жизнь. Мы обнаружили, что один бык может стать отцом тысяч телят, и открыли, что самый лучший скот можно клонировать. Мы создали генно-инженерные растения, устойчивые к вредителям, расплодившимся из-за нас, и к болезням, распространившихся из-за нас. Мы даже придумали, как воскрешать утраченные линии. За последние 50 000 лет мы сделали из животных и растений, с которыми делим планету, породы и сорта, идеально приспособленные к современному миру, где главная эволюционная сила – это мы.

Однако мы не просто эволюционная сила, мы – совершенно особый случай. Эволюция – это случайный путь через экспериментальное пространство. Эволюция не оценивает рисков, прежде чем принимать решения о тех или иных селекционных экспериментах, а мы оцениваем. Эволюции безразлично, как будет выглядеть следующее поколение и даже выживет ли оно, а нам небезразлично. Эволюция не планирует заранее судьбу лошадей, пшеницы, коров или бизонов, а мы планируем. Именно эти примеры особенно наглядно демонстрируют всю нелогичность нашего неприятия биотехнологий. Мы сопротивляемся биотехнологиям как раз потому, что они дают нам власть над эволюцией, – ту самую власть, к которой люди так упорно стремились все эти тысячелетия. Эволюция не обеспечит нам заранее распланированного будущего, а биотехнологии – обеспечат.

Решения, которые мы примем в ближайшие десятилетия, определят и нашу собственную судьбу, и судьбу других видов, вероятно, на много лет вперед. Мы можем решить, что станем пользоваться новыми технологиями по мере их появления, станем применять синтетическую биологию, чтобы получать большее из малого, станем защищать дикие виды и дикие пространства, – и делать все это, не нанося вреда. А можем отринуть новые биотехнологии – и все равно пойти по тому же пути, только медленнее и с меньшим успехом.

Да, биотехнологии могут пугать, особенно пока они новые. Нам предстоит потрудиться, чтобы сделать технологии безопасными, научиться оценивать риск, наладить сотрудничество в глобальном масштабе. Но биотехнологии дают нам и поводы для надежды. Мир меняется, и от этого страдают и люди, и животные, и экосистемы. Биотехнологии дарят нам возможность прийти им на помощь. В наших силах изменить эволюционные траектории видов, обреченных на вымирание. В наших силах убрать за собой мусор и сделать сельское хозяйство экономичнее. В наших силах лечить болезни, поражающие и нас, и другие виды. Мы можем создавать и поддерживать мир, в котором дикие виды живут и размножаются в природной среде, а люди здоровы, счастливы и, безусловно, все контролируют.

«Бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм»

Вернемся в тот весенний денек в Йеллоустонский национальный парк. Шуршание листвы на ветру и журчание далекой реки – вот и все, что слышится, когда мы смотрим на стадо бизонов, которое пасется на лугу, поросшем молодой травой. Какая мирная, утешительная картина! Эти животные, этот пейзаж появились здесь благодаря решениям, принятым людьми, – такими же, как мы с вами. Конечно, люди дважды выбили бизонов до почти полного исчезновения, но здесь, в Йеллоустоуне, стадо сохранилось, потому что его защищают законы и методы, которые мы разработали, чтобы сберечь бизонов. Разумеется, эти бизоны не такие, как их предки. Они не сталкиваются с теми же трудностями при поисках пищи и брачных партнеров, и им практически не приходится спасаться от хищников. Мало того: среди предков некоторых из этих бизонов есть домашние коровы, чей род восходит к левантийским турам. Но здесь, в национальном парке, это просто бизоны, и они бредут друг за другом, фыркают, кряхтят, жуют жвачку – в общем, прокладывают свой жизненный путь.

Смотря на этих величественных животных и размышляя об их прошлом и их судьбе, я вспоминаю заключительную строку из «Происхождения видов» Дарвина (вынесенную мною в подзаголовок) – и понимаю, что она идеально описывает сегодняшний мир, где правят люди. Это место и все живое здесь – не дикая природа, а, пожалуй, лишь квазидикая. Но ведь это и есть самые прекрасные, самые изумительные формы, порожденные эволюцией и продолжающие эволюционировать!..

Тут меня с заднего сиденья пинает в поясницу маленький ботинок.

– Ну поехали, а?.. – разом ноют мои мальчишки, которым скучно наблюдать за мамиными раздумьями. На бизонов они уже насмотрелись, тем более что стадо успело скрыться за горизонтом. Я оборачиваюсь, чтобы поглядеть на них, и невольно усмехаюсь. Сиденье между ними забито мусором: пластиковые обертки, пустые картонные упаковки из-под сока, крошки печенья… – и все это присыпано орехами, апельсиновой кожурой и помятыми изюминами; в общем, свалка, отражающая тысячи лет нашего вмешательства в генетику.

Я завожу машину и поправляю очки. Пока мы едем к выходу из парка, я, чтобы развлечь скучающих детей, называю все цветы, которые узнаю по дороге: вот земляника, вот флокс, вот лютик и ромашка, а вот льюисия воскресающая, кандык, бальзамориза. Одни эволюционировали в здешних краях, другие – где-то еще, и сюда их завезли, может быть, случайно, а может быть, и нет. Травы тоже представляют собой смесь аборигенных и экзотических видов. Не исключено, что они еще и скрещивались друг с другом и их эволюционные истории и будущее переплелись, как у бизонов и коров, – благодаря нам. Мальчишки на заднем сиденье притихли, погрузившись в собственные мысли, и уже не слушают меня, а я улыбаюсь. Так уж он устроен, наш мир, и так он был устроен всегда.

Что может быть прекраснее?

Благодарности

За то, что моя книга «Жизнь, которую мы создали» вышла в свет, мне нужно поблагодарить очень многих. Прежде всего спасибо тем, кто помогал мне не напутать с фактами: спасибо Россу Макфи, Гранту Зазула и Полу Коху за профессиональные советы по палеонтологии, Джеффу Бейли, Изабель Уайндер, Эду Грину и Минди Зедер – за профессиональные советы по ранней истории человека, археологии и одомашниванию, Элисон ван Эненнаам – за то, что мои описания методов генной инженерии и редактирования генома в сельском хозяйстве получились верными и понятными, а также за то, что она оживляла нашу переписку в твиттере фотографиями коров и новорожденных телят. Спасибо Оливеру Райдеру, Стюарту Бренду, Кевину Эсвельту, Бену Новаку и Райану Фелану за знания о новых биотехнологических методах охраны природы. Кроме того, я хочу поблагодарить нескольких человек за обратную связь, которая помогла мне улучшить черновые наброски: это Крис Вольмерс, который готов был вычитывать что угодно, лишь бы там хотя бы мельком упоминались пещеры, и к тому же придумал окончательное название; Рейчел Мейер, которая еще и обеспечивала нас коктейлями, когда это бывало необходимо; Мэтт Шварц, который нуждался в том, чтобы иногда отвлекаться от маниакального изучения статистики по коронавирусу; мой отчим Тони Эззель (из палм-коустовских Эззелей), который взялся прочитать книгу, чтобы поменьше переживать по поводу своего закрытого из-за пандемии тренажерного зала; а также Сара Крамп, Кэти Мун, Расс Корбетт-Детиг и Шелби Рассел, которые терпеливо слушали отрывки из книги в моем исполнении, когда я безуспешно пыталась выкорчевать из текста корявые фразы. Если бы не все перечисленные, книга не получилась бы такой, какая она есть.

Я хотела бы поблагодарить Элеонору Джонас, которая учила обоих моих сыновей во втором классе, за то, что она позволила прийти к ней на урок и рассказать про мамонтов. Думаю, она была рада тому, что я пропустила эпизод с пометом древних лосей. Еще я хотела бы поблагодарить всех сотрудников Лаборатории палеогеномики при Калифорнийском университете в Санта-Крус за то, что они смогли виртуозно совладать с обстоятельствами, когда из-за пандемии их исследования пришлось приостановить, и за терпеливое отношение к моим отчаянным попыткам втиснуть в режим удаленной работы абсолютно все, включая написание книги.

Кстати о терпеливом отношении: я очень благодарна своим домочадцам – моему партнеру Эду, который прочитал одну главу из этой книги как эксперт и клянется, что когда-нибудь найдет время прочитать ее целиком (а может, даже и книгу про мамонтов), и моим детям Джеймсу и Генри, которые сказали, что я должна посвящать им все свои книги, – ведь я трачу кучу времени на то, чтобы писать их, хотя могла бы вместо этого слушать увлекательные мальчишечьи рассказы о похождениях в «Майнкрафте».

Кроме того, я признательна всем, кто дал мне возможность сосредоточиться на книге, несмотря на суматоху, которая царила в моем доме с тех пор, как планета перешла на самоизоляцию и режим онлайн стал привычным не только для «Майнкрафта», но и для преподавания, совещаний и уроков в начальной школе. Если бы не силы и любовь, которые Дэвид Кейпел, Виктория Ноублс и Линда Нараньо вкладывали в Генри и Джеймса, вряд ли я смогла бы во время пандемии закончить эту книгу и вообще сделать хоть что-нибудь.

Наконец, спасибо моему редактору Т. Дж. Келлехеру за то, что подгонял меня, и всем сотрудникам Basic Books, которые помогли мне превратить просто текст в настоящую книгу, и моему агенту Максу Брокману, заставившему меня поверить, что я в состоянии сесть и написать ее.

А теперь у меня дела: вдруг получится завезти в Калифорнию парочку генно-модифицированных американских каштанов?

Библиография

Приведенный на этих страницах аннотированный список источников ни в коем случае не полон. Я составляла его с мыслью познакомить читателя с источниками, которые помогут глубже исследовать основные темы книги. По возможности я старалась указывать и статьи, где в доступной форме дается обзор основной научной литературы, и статьи, написанные для широкого круга читателей. В некоторых случаях, когда я ссылаюсь на конкретные наборы данных или публикации, я включаю и указания на источник этих данных.

Пролог. Мысли о будущем

Аннотированная библиография

Пересадка гоноцитов, упоминаемая мною в связи с тем, что куры могут нести яйца, из которых потом вылупятся утята (Liu et al. 2012), имеет множество преимуществ, в частности, дает возможность животным обычных пород и видов становиться суррогатными родителями для более редких пород и видов, которые трудно разводить в неволе. Например, распространенные породы кур часто использовались для разведения цыплят более редких пород (Woodcock et al. 2019). Эта технология успешно применялась и у рыб и крайне перспективна для сельского хозяйства и охраны природы.

Техническое описание экосвиньи приведено в статье Forsberg et al. 2003. Экосвиньи и некоторые другие трансгенные животные, до сих пор не преодолевшие все бюрократические препоны, описаны в работе Block 2018, и эти описания доступны и для читателей-непрофессионалов.

Споры о том, что лучше для биоразнообразия – оставить природу в покое или прибегать к более агрессивному вмешательству, – имеют глубокие корни в истории сохранения биоразнообразия. Одну из сторон возглавляет Э. О. Уилсон, который излагает свои доводы в пользу того, чтобы обеспечить природе простор для восстановления, в своей книге Wilson 2016. По другую сторону находятся те из нас, кто убежден, что уже поздно воображать, будто наша деятельность не затронула хоть какую-то часть планеты, и потому нам нужно взять на себя роль кураторов Земли. Две мои любимые книги, посвященные этой точке зрения: Brand 2009 и Marris 2011.

Первоначальный отчет об отношении жителей Новой Зеландии к биотехнологическим решениям проблемы сохранения биоразнообразия можно найти в работе Taylor et al. 2017a, а обсуждение выводов из этого исследования – в работе Taylor et al. 2017b.

Литература

Bloch S. 2018. Hornless Holsteins and Enviropigs: The genetically engineered animals we never knew. The Counter.

Brand S. 2009. Whole Earth Discipline: An Ecopragmatist Manifesto. New York: Viking Penguin.

Forsberg C. W. et al. 2003. The Enviropig physiology, performance, and contribution to nutrient management advances in a regulated environment: The leading edge of change in the pork industry. Journal of Animal Science 81: E68 – E77.

Liu C. et al. 2012. Production of chicken progeny (Gallus gallus domesticus) from interspecies germline chimeric duck (Anas domesticus) by primordial germ cell transfer. Biology of Reproduction 86: 1–8.

Marris E. 2011. Rambunctious Garden: Saving Nature in a Post-Wild World. New York: Bloomsbury.

Taylor H. R. et al. 2017a. Bridging the conservation genetics gap by identifying barriers to implementationfor conservation practitioners. Global Ecology and Conservation 10: 231–242.

Taylor H. R. et al. 2017b. De-extinction needs consultation. Nature Ecology and Evolution 1: 198.

Wilson E. O. 2016. HalfEarth: Our Planet’s Fight for Life. New York: Liveright.

Woodcock M. E. et al. 2019. Reviving rare chicken breeds using genetically engineered sterility in surrogate host birds. Proceedings of the National Academy of Sciences 116: 20930–20937.

Yoshizaki G., Yazawa R. 2019. Application of surrogate broodstock technology in aquaculture. Fisheries Science 85: 429–437.

Глава 1. Костяные прииски

Аннотированная библиография

Оценки потенциала растительных (Zazula et al. 2003) и животных (Shapiro, Cooper 2003) остатков, сохранившихся в замерзшей почве канадского Юкона, для реконструкции древних экосистем подчеркивают, как много клондайкские золотые прииски могут рассказать о бурной истории ледниковых периодов плейстоцена. Как составлять хронологию тех событий по слоям вулканического пепла, относительно доступно рассказывает Фрезе с коллегами (Froese et al. 2009).

Об истории североамериканского бизона написано много. Среди самых подробных исторических отчетов следует упомянуть работу Ринеллы (Rinella 2009), пусть даже ее автор и потешается над моим заокеанским акцентом, которым я заразилась к концу пребывания в Оксфорде (и который наверняка с тех пор утратила). Об отношениях индейцев и бизонов в средней части континента подробно и увлекательно рассказывает Гейст (Geist 1996), а воздействие бизонов на экосистему Берингии и отношения между разновидностями бизонов в Берингии и других местах исследует Гатри (Guthrie 1989).

Падение численности бизонов в XIX веке хорошо задокументировано в работе Hornaday 1889, а влияние этого падения численности на североамериканские экосистемы исследует Йонг (Yong 2018). Подробные описания попыток спасти бизонов, предпринятых в XIX и начале XX века, сохранились в разнообразных отчетах Американского общества охраны бизонов того периода, которые можно найти в онлайн-архивах общества.

Попытки скрещивать бизонов с коровами, предпринятые в начале XX века, по большей части были неудачными (Goodnight 1914), тем не менее в большинстве бизоньих стад прослеживаются гены коров (Halbert, Derr 2009). Физические проявления коровьей наследственности у бизонов острова Санта-Каталина оценивает Дерр с коллегами (Derr et al. 2012).

Моя работа по реконструкции истории бизонов на основании древней ДНК началась с вывода, что их популяции на протяжении последнего ледникового периода росли и сокращались (Shapiro et al. 2004). Затем мы выделили ДНК из бизоньей ноги из Чьиджи-Блафф и из черепа длиннорогого бизона из Сноумасса в штате Колорадо, чтобы определить, когда бизоны в первый раз пришли в Северную Америку (Froese et al. 2017), и задокументировали восстановление популяции после пика последнего ледникового периода (Heintzman et al. 2016). О наших раскопках в Сноумассе сняли эпизод телесериала NOVA на канале Пи-Би-Эс (Grant 2012).

Первая успешная амплификация древней ДНК из сохранившейся шкуры квагги описана в работе Хигучи с коллегами (Higuchi et al. 1984). Все дальнейшие смелые заявления о получении ДНК динозавров и из более древних ископаемых находок были развенчаны, когда исследователи разработали и применили протоколы, позволявшие избежать загрязнения, и оценили эти результаты; обзор см. в работах Гилберта (Gilbert et al. 2005) и Шапиро и Хофрайтера (Shapiro, Hofreiter 2014). Первые правила работы в этом поле сформулированы в работе Cooper, Poinar 2000.

Литература

Cooper A., Poinar H. N. 2000. Ancient DNA: Do it right or not at all. Science 289: 1139.

Derr J. N. et al. 2012. Phenotypic effects of cattle mitochondrial DNA in American bison. Conservation Biology 26: 1130–1136.

Froese D. G. et al. 2017. Fossil and genomic evidence constrains the timing of bison arrival in North America. Proceedings of the National Academy of Sciences 114: 3457–3462.

Froese D. G. et al. 2009. The Klondike goldfields and Pleistocene environments of Beringia. GSA Today 19: 4–10.

Geist V. 1996. Buffalo Nation: History and Legend of the North American Bison. Stillwater, MN: Voyageur Press.

Gilbert M. T. P. et al. 2005. Assessing ancient DNA studies. Trends in Ecology and Evolution 20: 541–544.

Goodnight C. 1914. My experience with bison hybrids. Journal of Heredity 5: 197–199.

Grant E. 2012. Ice Age Death Trap. NOVA, PBS. www.youtube.com/ watch?v=MLo-ScSbJ54/

Guthrie R. D. 1989. Frozen Fauna of the Mammoth Steppe. Chicago, IL: University of Chicago Press.

Halbert N. D., Derr J. N. 2007. A comprehensive evaluation of cattle introgression into US federal bison herds. Journal of Heredity 98: 1–12.

Heintzman P. D. et al. 2016. Bison phylogeography constrains dispersal and viability of the «Ice Free Corridor» in western Canada. Proceedings of the National Academy of Sciences 113: 8057–8063.

Higuchi R. et al. 1984. DNA sequences from the quagga, an extinct member of the horse family. Nature 312: 282–284.

Hornaday W. T. 1889. Extermination of the American Bison. In: Smithsonian Institution USNM, ed. Report of the National Museum: Government Printing Office, pp. 369–548.

Johnson K. R. et al. 2014. The Snowmastodon Project. Quaternary Research 82: 473–476.

Rinella S. 2009. American Buffalo: In Search of a Lost Icon. New York: Spiegel & Grau.

Shapiro B., Cooper A. 2003. Beringia as an Ice Age genetic museum. Quaternary Research 60: 94–100.

Shapiro B. et al. 2004. Rise and fall of the Beringian steppe bison. Science 306: 1561–1565.

Shapiro B., Hofreiter M. 2014. A paleogenomic perspective on evolution and gene function: New insights from ancient DNA. Science 343: 1236573.

Yong E. November 18, 2019. What America lost when it lost the bison. The Atlantic.

Zazula G. D. et al. 2003. Ice-age steppe vegetation in East Beringia. Nature 423: 603.

Глава 2. Откуда мы взялись

Аннотированная библиография

Понятие биологического вида ввел Эрнст Майр (Mayr 1942, Майр 1947), хотя свои сторонники есть и у других определений видов. В книге Койна и Орра (Coyne, Orr 2004) дается подробнейший обзор всех концепций видов и рассказывается, как эволюционировало наше представление о них.

Что говорят ископаемые о происхождении нашей линии, всесторонне и доступно описано в книгах Хэмфри и Стрингера (Hum phrey, Stringer 2018) и Стрингера и Макки (Stringer, McKie 2015), хотя читатели, которым трудно подолгу удерживать на чем-то внимание, предпочтут, пожалуй, более сжатую версию (Stringer 2016). Другой прекрасный вариант – книга Кермита Паттисона (Pattison 2020), особенно для тех читателей, кто интересуется еще и межличностными конфликтами в палеоантропологии. Эволюцию предгоминин, особенно эволюцию прямохождения, исследует Либерман (Liberman 2014, Либерман 2018). Взаимодействие между засушливостью в Африке и диверсификацией раннего Homo изучается в статье Сьюзан Антон и ее коллег (AntÓn et al. 2014). Останки современного человека, жившего 315 000 лет назад в Джебель-Ирхуд в Марокко, описаны в статье Жан-Жака Хеблина с коллегами (Hublin et al. 2017). Первое описание Homo naledi дают Бергер с коллегами (Berger et al. 2015). Инструкции по тому, как напечатать фрагменты H. naledi на 3D-принтере, размещены на странице проекта Rising Star на сайте MorphoSource (www.morphosource.org/ projects/0000 °C124)

Хотя в археологических данных присутствуют некоторые признаки внезапной перемены в поведении людей (краткое описание см. в Mellars 2006), большинство палеоантропологов убеждены, что эволюция поведения человека была процессом медленным и сложным (McBrearty, Brooks 2000). Обзор дебатов по этому поводу в доступной большинству читателей форме дает Вурц (Wurz 2012).

Исследования древней ДНК неандертальцев начались в 1997 году (Krings et al. 1997), однако лишь Грину с коллегами (Green et al. 2010) удалось показать, что эти данные говорят о глубочайшей взаимосвязи историй наших линий. Начиная с 2010 года то, что люди часто обменивались генами с нашими архаическими родственниками, было многократно подтверждено, в том числе с опорой на древнюю ДНК неандертальцев (PrÜfer et al. 2014, Hajdinjak et al. 2018,

Mafessoni et al. 2020), денисовцев (Reich et al. 2010, Meyer et al. 2012, Sawyer et al. 2015) и гибридов неандертальцев и денисовцев (Slon et al. 2018), а также на основе анализов древней ДНК, сохранившейся у древних и ныне живущих современных людей (Fu et al. 2016,

Browning et al. 2018). Вывод, что денисовцы населяли более обширные территории, был изначально сделан на основании секвенирования белков, выделенных из ископаемых на Тибетском нагорье (Chen et al. 2019), а затем подтвержден данными древней ДНК, прямо выделенной из осадочных пород на полу пещеры (Zhang et al. 2020). О данных ядерных ДНК из останков, обнаруженных в пещере Сима де лос Уэсос в Испании, сообщает Мейер с коллегами (Meyer et al. 2019).

Сегодня в геномах всех или по крайней мере большинства из нас содержатся небольшие фрагменты ДНК, унаследованных в результате смешения с нашими архаическими родственниками (Vernot,

Akey 2015, Chen et al. 2020). О том, как ДНК, перешедшая в человеческие линии в результате смешения с архаическими родственниками, повлияла на эволюционную историю нашего вида, рассуждает Расимо с коллегами (Racimo et al. 2015). Что все это значит для нашей эволюции, подробно и популярно рассказывает Уэй-Хасс (Wei-Hass 2020).

О том, как выращивают и анализируют мозговые органоиды с геномами, в которые методами генной инженерии введена архаическая версия NOVA1, рассказано в статье Трухильо с коллегами (Trujillo et al. 2021).

Литература

AntÓn S. et al. 2014. Early evolution of Homo: An integrated biological perspective. Science 345: 1236828.

Berger L. R. et al. 2015. Homo naledi, a new species of the genus Homo from the Dinaledi Chamber, South Africa. eLife 4: e09560.

Browning S. R. et al. 2018. Analyses of human sequence data reveals two pulses of archaic Denisovan admixture. Cell 173: 53–61.e9.

Chen F. et al. 2019. A late Middle Pleistocene mandible from the Tibetan Plateau. Nature 569: 409–412.

Chen L. et al. 2020. Identifying and interpreting apparent Neanderthal ancestry in African individuals. Cell 180: 677–687.e16.

Coyne J. A., Orr H. A. 2004. Speciation. Sunderland, MA: Sinauer.

Fu Q. et al. 2016. The genetic history of Ice Age Europe. Nature 534: 200–205.

Green R. E. et al. 2010. A draft sequence of the Neandertal genome. Science 328: 710–722.

Hajdinjak M. et al. 2018. Reconstructing the genetic history of late Neanderthals. Nature 555: 652–656.

Hublin J. J. et al. 2017. New fossils from Jebel Irhoud, Morocco, and the pan-African origin of Homo sapiens. Nature 546: 289–292.

Huerta-SÁnchez E. et al. 2014. Altitude-adaptation in Tibetans caused by introgression of Denisovan-like DNA. Nature 512: 194–197.

Humphrey L., Stringer C. 2018. Our Human Story. London: Natural History Museum.

Krings M. et al. 1997. Neandertal DNA sequences and the origin of modern humans. Cell 90: 19–30.

Liberman D. 2014. The Story of the Human Body: Evolution, Health, and Disease. New York: Random House. [Либерман Д. История человеческого тела: эволюция, здоровье и болезни. М.: Карьера-пресс, 2018.]

Mafessoni F. et al. 2020. A high-coverage Neandertal genome from Chagyrskaya Cave. Proceedings of the National Academy of Sciences 117: 15132–15136.

Mayr E. 1942. Systematics and the Origin of Species. New York: Columbia University Press. [Майр Э. Систематика и происхождение видов с точки зрения зоолога. М.: Государственное издательство иностранной литературы, 1947.]

McBrearty S., Brooks A. S. The revolution that wasn’t: A new interpretation of the origin of modern human behavior. Journal of Human Evolution 39: 453–563.

Mellars P. 2006. Why did modern human populations disperse from Africa ca. 60,000 years ago? A new mode. Proc eedings of the National Academy of Sciences 103: 9381–9386.

Meyer M. et al. 2012. A high-coverage genome sequence from an archaic Denisovan individual. Science 338: 222–226.

Meyer M. et al. 2016. Nuclear DNA sequences from Middle Pleistocene Sima de los Huesos hominins. Nature 531: 504–507.

Pattison K. 2020. Fossil Men: The Quest for the Oldest Skeleton and the Origins of Humankind. New York: HarperCollins.

PrÜfer K. et al. 2017. A high-coverage Neandertal genome from Vinfija Cave in Croatia. Science 358: 655–658.

PrÜfer K. et al. 2014. The complete genome sequence of a Neanderthal from the Altai Mountains. Nature 505: 43–49.

Reich D. et al. 2010. Genetic history of an archaic hominin group from Denisova Cave in Siberia. Nature 468: 1053–1060.

Sawyer S. et al. 2015. Nuclear and mitochondrial DNA sequencefrom two Denisovan individuals. Proceedings of the National Academy of Sciences 112: 15696–15700.

Slon V. et al. 2018. The genome of the offspring of a Neanderthal mother and a Denisovan father. Nature 561: 113–116.

Stringer C., Makie R. 2015. African Exodus: The Origins of Modern Humanity. New York: Henry Holt & Co.

Stringer C. 2016. The origin and evolution of Homo sapiens. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series B 371: 20150237.

Trujillo C. A. et al. 2021. Reintroduction of archaic variant of NOVA1 in cortical organoids alters neurodevelopment. Science 381: eaax2537.

Vernot B., Akey J. M. 2015. Complex history of admixture between modern humans and Neandertals. American Journal of Human Genetics 96: 448–453.

Wei-Haas M. January 30, 2020. You may have more Neanderthal DNA than you think. National Geographic.

Wurz S. The transition to modern behavior. Nature Education Knowledge 3:15.

Zhang D. et al. 2020. Denisovan DNA in Late Pleistocene sediments from Baishiya Karst Cave on the Tibetan Plateau. Science 370: 584–587.

Глава 3. Блицкриг

Аннотированная библиография

Данные за и против того, что люди в последние 50 000 лет были главной причиной вымираний, пересматривались разными авторами (см.

Barnosky et al. 2004, Koch, Barnosky 2006, Stuart 2014). Нынешний кризис вымирания и его связь с ростом популяции человека и изменениями в природопользовании описывают Кебаллос и его коллеги (Ceballos et al. 2017).

О вымирании шерстистых носорогов подробно пишут Стюарт и Листер (Stuart, Lister 2012). Статистику остатков шерстистых носорогов на археологических раскопках в Евразии приводит Лорензен с коллегами (Lorenzen et al. 2011). О вымирании сибирских единорогов можно прочитать в статье Козинцева и его соавторов (Kosintev et al. 2019).

О первом применении древней ДНК и популяционной генетики с целью реконструировать колебания размеров популяции вымершего вида (в данном случае бизонов) говорится в статье Шапиро с соавторами (Shapiro et al. 2004). В дальнейшем тем же методом удалось вычислить динамику популяций мамонтов (Barnes et al. 2007,

Palkopoulou et al. 2013, Chang et al. 2017), овцебыков (Campos et al. 2010), шерстистых носорогов (Lorenzen et al. 2011, Lord et al. 2020), саблезубых тигров (Paijmans et al. 2017), карибу (Lorenzen et al. 2001, Kuhn et al. 2010), лошадей (Lorenzen et al. 2011), медведей (Stiller et al. 2010, Edwards et al. 2011), львов (Barnett et al. 2009) и других животных.

О наших исследованиях древней ДНК в осадочных породах с целью определить, когда и почему вымерли мамонты на острове Св. Павла на Аляске, рассказано в работе Грэхема с коллегами (Graham et al. 2016). Роджерс и Слаткин (Rogers, Slatkin 2017) по данным ядерной геномики показывают, что последние мамонты на острове Врангеля выродились и вымерли из-за последствий близкородственного скрещивания.

Гипотезу о ранней волне распространения людей из Африки поддерживают генетические данные о гибридах с неандертальцами в Германии и Бельгии (PeyrÉgne 2019) и останки, приписываемые Homo sapiens возрастом более 70 000 лет, найденные в Китае (Liu et al. 2015) и Израиле (Hershkovitz et al. 2018). Анализ датировки археологических находок в Маджедбебе в Австралии дает Кларксон с коллегами (Clarkson et al. 2017). О том, что говорят исследования осадочных пород о начале изменений окружающей среды на юго-востоке Австралии, рассказывает ван дер Каарс с коллегами (Van der Kaars et al. 2017). Данные, что в Австралии человек охотился на Genyornis, приводит Миллер с соавторами (Miller et al. 2016).

Время и маршруты распространения человека из Африки по всей планете по данным древней ДНК кратко описаны у Рейха (Reich 2016). О том, как ученые использовали древнюю ДНК бизонов, чтобы исключить, что свободный ото льдов коридор мог послужить потенциальным маршрутом расселения первых людей и колонизации средней части американского континента, рассказывает Хейнцман с коллегами (Heintzman et al. 2016). Время и порядок заселения людьми тихоокеанских островов на основании ДНК крыс реконструировали Матису-Смит и Робинс (Matisoo-Smith, Robins 2004).

Вину людей в вымирании новозеландских моа доказал Аллентофт с соавторами (Allentoft et al. 2014). Отношения охотников и добычи на Шри-Ланке, позволяющие сохранять стабильную популяцию, описаны в статье Лэнгли и ее коллег (Langley et al. 2020).

О кончине Одинокого Джорджа в первый день нового 2019 года сообщила Кристи Уилкокс (Wilcox 2019).

Литература

Allentoft M. E. et al. 2014. Extinct New Zealand megafauna were not in decline before human colonization. Proceedings of the National Academy of Sciences 111: 4922–4927.

Barnes I. et al. 2007. Genetic structure and extinction of the woolly mammoth. Current Biology 17: 1072–1075.

Barnett R. et al. 2009. Phylogeography of lions (Panthera leo) reveals three distinct taxa and a Late Pleistocene reduction in genetic diversity. Molecular Ecology 18: 1668–1677.

Barnosky A. D. et al. 2004. Assessing the causes of Late Pleistocene extinctions on the continents. Science 306: 70–75.

Campos P. et al. 2010. Ancient DNA analysis excludes humans as the driving force behind Late Pleistocene musk ox (Ovibos moschatus) population dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences 107: 5675–5680.

Ceballos G. et al. 2017. Biological annihilation via the ongoing sixth mass extinction signaled by vertebrate population losses and declines. Proceedings of the National Academy of Sciences 114: E6089 – E6096.

Chang D. et al. 2017. The evolutionary and phylogeographic history of woolly mammoths: A comprehensive mitogenomic analysis. Scientific Reports 7: 44585.

Clarkson C. et al. 2017. Human occupation of northern Australia by 65,000 years ago. Nature 547: 306–310.

Edwards C. J. E. et al. 2011. Ancient hybridization and a recent Irish origin for the modern polar bear matriline. Current Biology 21: 1–8.

Graham R. W. et al. 2016. Timing and cause of mid-Holocene mammoth extinction on St. Paul Island, Alaska. Proceedings of the National Academy of Sciences 113: 9310–9314.

Heintzman P. D. et al. 2016. Bison phylogeography constrains dispersal and viability of the «Ice Free Corridor» in western Canada. Proceedings of the National Academy of Sciences 113: 8057–8063.

Hershkovitz I. et al. 2018. The earliest modern humans outside of Africa. Science 359: 456–459.

Koch P. L., Barnosky A. D. 2006. Late Quaternary extinctions: State of the debate. Annual Reviews of Ecology and Evolution 37: 215–250.

Kosintsev P. et al. 2019. Evolution and extinction of the giant rhinoceros Elasmotherium sibricum sheds light on Late Quaternary megafaunal extinctions. Nature Ecology and Evolution 3: 31–38.

Kuhn T. S. et al. 2010. Modern and ancient DNA reveal recent partial replacement of caribou in the southwest Yukon. Molecular Ecology 19: 1312–1318.

Langley M. C. et al. 2020. Bows and arrows and complex symbolic displays 48,000 years ago in the South Asian Tropics. Science Advances 6: eaba3831.

Liu W. et al. 2015. The earliest unequivocally modern humans in southern China. Nature 526: 696–699.

Lord E. et al. 2020. Pre-extinction demographic stability and genomic signatures of adaptation in the woolly rhinoceros. Current Biology 5: 3871–3879.

Lorenzen E. D. et al. 2011. Species-specific responses of Late Quaternary megafauna to climate and humans. Nature 479: 359–364.

Matisoo-Smith E., Robins J. H. 2004. Origins and dispersals of Pacific peoples: Evidence from mtDNA phylogenies of the Pacific rat. Proceedings of the National Academy of Sciences 101: 9167–9172.

Miller G. et al. 2016. Human predation contributed to the extinction of the Australian megafaunal bird Genyornis newtoni ~47ka. Nature Communications 7: 10496.

Paijmans J. L. A. et al. 2017. Evolutionary history of saber-toothed cats based on ancient mitogenomics. Current Biology 27: 3330–3336.e5.

Palkopoulou E. et al. 2013. Holarctic genetic structure and range dynamics in the woolly mammoth. Proceedings of the Royal Society of London, Series B 280: 20131910.

PeyrÉgne S. et al. 2019. Nuclear DNA from two early Neandertals reveals 80,000 years of genetic continuity in Europe. Science Advances 5: eaaw5873.

Reich D. 2018. Who We Are and How We Got Here. Oxford: Oxford University Press. [Райх Д. Кто мы и как сюда попали. М.: Corpus, 2020.]

Rogers R. L., Slatkin M. 2017. Excess of genomic defects in a woolly mammoth on Wrangel Island. PLoS Genetics 13: e1006601.

Shapiro B. et al. 2004. Rise and fall of the Beringian steppe bison. Science 306: 1561–1565.

Stiller M. et al. 2010. Withering away – 25,000 years of genetic decline preceded cave bear extinction. Molecular Biology and Evolution 27: 975–978.

Stuart A. J. 2014. Late Quaternary megafaunal extinctions on the continents: A short review. Geological Journal 50: 338–363.

Stuart A. J., Lister A. M. 2012. Extinction chronology of the woolly rhinoceros Coelodonta antiquitis in the context of Late Quaternary megafaunal extinctions in northern Eurasia. Quaternary International 51: 1–17.

Van der Kaars S. et al. 2017. Humans rather than climate the primary cause of Pleistocene megafaunal extinction in Australia. Nature Communications 8: 14142.

Wilcox C. January 8, 2019. Lonely George the tree snail dies, and a species goes extinct. National Geographic.

Глава 4. Переносимость лактозы

Аннотированная библиография

Современная картина представлений об эволюции и функциональных последствиях мутации сохранения продукции лактазы (переносимости лактозы) у людей представлена в обзоре Сегурель и Бон (SÉgurel, Bon 2017). Чтобы рассчитать хронологию появления мутации переносимости лактозы и проследить, как она распространялась по Евразии (SÉgurel et al. 2020) и Африке (Tishkoff et al. 2007), были привлечены генетические данные. У первых популяций, научившихся доить скот и перерабатывать молоко, не найдено почти никаких следов этой мутации (Burger et al. 2020).

Обзор всех археологических данных по процессу одомашнивания животных в Леванте и распространения домашних животных в Европу предлагает Зедер (Zeder 2011). Роль целенаправленного скрещивания в ранний период одомашнивания оценивает Маршалл с коллегами (Marshall et al. 2014). Три пути одомашнивания очерчены у Зедер (Zeder 2012, 2015). Совокупность общих для домашних животных черт, в начале XX века получившая название «синдром одомашнивания», описан у Уилкинса с соавторами (Wilkins et al. 2014).

Сравнение сельского хозяйства у людей и муравьев приводит Шульц с коллегами (Schultz et al. 2005).

Древняя ДНК расширила наши представления о том, где и когда были одомашнены многие виды (обзор см. в работе Frantz et al. 2020), в частности, собаки (BergstrÖm et al. 2020), куры (Wang et al. 2020) и лошади (Orlando 2020). Время экспансии первых коневодов и ее последствия обсуждаются в статье Хаака с коллегами (Haak et al. 2015) и де Барроса Дамгаарда с коллегами (De Barros Damgaard et al. 2018).

Открытия в области истории одомашнивания крупного рогатого скота, сделанные благодаря исследованиям генома, описывают Парк с коллегами (Park et al. 2015) и Вердуго с коллегами (Verdugo et al. 2019). Сколько, по имеющимся данным, было очагов одомашнивания крупного рогатого скота на планете – два или три, – обсуждают Питт и соавторы (Pitt et al. 2019). Арбакл и его коллеги (Arbuckle et al. 2016) описывают археологические исследования остатков туров из Джааде (Helmer et al. 2005) и Чайоню (Hongo et al. 2009) в более широком контексте одомашнивания крупного рогатого скота в Плодородном полумесяце. Кью с коллегами (Qiu et al. 2012) выделяет в геномах тибетских коров участки, свидетельствующие о скрещивании с местными яками, благодаря чему эти животные могут жить высоко в горах.

В число археологических свидетельств потребления и переработки молока входят следы жиров на стенках керамических сосудов в Европе (Evershed et al. 2008) и Африке (Grillo et al. 2020), а также белковые цепочки, полученные при анализе ископаемого зубного налета (Warinner et al. 2014; см. Charlton et al. 2019, где приведен обзор этой методики и рассказано, какие открытия были сделаны с ее помощью).

Данные о социальных когнитивных способностях у собак исследовали Хэйр и Томазелло (Hare, Tomasello 2005; см. также Hare, Woods 2013, Хэйр, Вудс 2014). В работах Сайто с соавторами (Saito et al. 2019) и Витейл и Аделл (Vitale, Udell 2019) показано, что и у кошек в ходе эволюции появились черты, свидетельствующие о социальной зависимости от компаньонов-людей.

Недавно начавшееся одомашнивание морских видов описал Дуарте с коллегами (Duarte et al. 2007), а растущее значение биотехнологий в сельском хозяйстве изучает Стокстад (Stokstad 2020). Рознер (Rosner 2014) рассматривает современные попытки окультурить новые виды диких растений, в том числе апиос американский.

Как биотехнологии XX века расширили наши научные знания о разведении крупного рогатого скота и о молочном хозяйстве, пишут Мур и Хаслер (Moore, Hasler 2017). О некоторых недостатках этих технологий, которые сказываются до сих пор, пишет Хансен (Hansen 2020); в частности, он объясняет, почему пересадка эмбрионов так и не оправдала всех возложенных на нее надежд. Вклад геномных данных в селекцию современного крупного рогатого скота оценивает Уигганс с коллегами (Wiggans et al. 2017).

О связи мутации гена SLC2A9 с избыточной выработкой мочевой кислоты у далматинцев пишет Баннаш с соавторами (Bannasch et al. 2008), а Льюис и Меллерш (Lewis, Mellersh 2019) отмечают, что после введения ДНК-тестирования частотность этой болезни у собак снижается.

Литература

Arbuckle B. S. et al. 2016. Documenting the initial appearance of domestic cattle in the eastern Fertile Crescent (northern Iraq and western Iran). Journal of Archaeological Science 72: 1–9.

Bannasch D. et al. 2008. Mutations in the SLC2A9 gene cause hyperuricosuria and hyperuremia in the dog. PLoS Genetics 4: e1000246.

BergstrÖm A. et al. 2020. Origins and genetic legacy of prehistoric dogs. Science 370: 557–564.

Burger J. et al. 2020. Low prevalence of lactase persistence in Bronze Age Europe indicates ongoing strong selection over the last 3,000 years. Current Biology 30: 4307–4315.

Charlton S. et al. 2019. New insights into Neolithic milk consumption through proteomic analysis of dental calculus. Archaeological and Anthropological Sciences 11: 6183–6196.

Craig O. E. et al. Did the first farmers of central and eastern Europe produce dairy foods? Antiquity 79: 882–894.

De Barros Damgaard P. et al. 2018. The first horse herders and the impact of early Bronze Age steppe expansions into Asia. Science 360: eaar7711.

Duarte C. M. et al. 2007. Rapid domestication of marine species. Science 316: 382–383.

Evershed R. P. et al. 2008. Earliest date for milk use in the Near East and southeastern Europe linked to cattle herding. Nature 455: 528–531.

Felius M. 2007. Cattle Breeds: An Encyclopedia. Pomfret, VT: Trafalgar Square Publishing.

Frantz L. A. F. et al. 2020. Animal domestication in the era of ancient genomics. Nature Reviews Genetics 21: 449–460.

Grillo K. M. et al. Molecular and isotopic evidence for milk, meat, and plants in prehistoric eastern African herder food systems. Proceedings of the National Academy of Sciences 117: 9793–9799.

Hansen P. J. 2020. The incompletelyfulfilled promise of embryo transfer in cattle – why aren’t pregnancy rates greater and what can we do about it? Journal of Animal Science 98: skaa288.

Hare B., Tomasello M. 2005. Human-like social skills in dogs? Trends in Cognitive Science 9: 439–444.

Hare B., Woods V. 2013. The Genius of Dogs: How Dogs Are Smarter Than You Think. New York: Dutton. [Хэйр Б., Вудс В. Почему собаки гораздо умнее, чем вы думаете. СПб.: Питер, 2014.]

Helmer D. et al. 2005. Identifying early domestic cattle from pre-pottery Neolithic sites on the Middle Euphrates using sexual dimorphism. In:

Vigne J.-D. et al., eds. New Methods and the First Steps of Mammal Domestication. Oxford: Oxbow Books, pp. 86–95.

Hongo H. et al. 2009. The process of ungulate domestication at Çayönü, southeastern Turkey: A multidisciplinary approach focusing on Bos sp. and Cervus elaphus. Anthropozoologica 44: 63–78.

Kistler L. et al. 2014. Trans-oceanic drift and the domestication of African bottle gourds in the Americas. Proceedings of the National Academy of Sciences 111: 2937–2941.

Lewis T. W., Mellersh C. S. 2019. Changes in mutation frequency of eight Mendelian inherited disorders in eight pedigree dog populations following introduction of a commercial DNA test. PLoS One 14: e0209864.

Librado P. et al. 2016. The evolutionary origin and genetic makeup of domestic horses. Genetics 204: 423–434.

Marshall F. B. et al. 2014. Evaluating the roles of directed breeding and gene flow in animal domestication. Proceedings of the National Academy of Sciences 111: 6153–6158.

Moore S. G., Hasler J. F. 2017. A 100-year review: Reproductive technologies in dairy science. Journal of Dairy Science 100: 10314–10331.

Orlando L. 2020. The evolutionary and historical foundation of the modern horse: Lessons from ancient genomics. Annual Reviews of Genetics 54: 561–581.

Park S. D. E. et al. Genome sequencing of the extinct Eurasian wild aurochs, Boss primigenius, illuminate the phylogeography and evolution of cattle. Genome Biology 16: 234.

Pitt D. et al. 2019. Domestication of cattle: Two or three events? Evolutionary Applications 2019: 123–136.

Qiu Q. et al. 2012. The yak genome and adaptation to life at high altitude. Nature Genetics 44: 946–949.

Rosner H. June 24, 2014. How we can tame overlooked wild plants to feed the world. Wired.

Saito A. et al. 2019. Domestic cats (Felis catus) discriminate their names from other words. Scientific Reports 9: 5394.

Schaible R. H. 1981. The genetic correction of health problems. The AKC Gazette.

Schultz T. et al. 2005. Reciprocal illumination: A comparison of agriculture in humans and infungus-growing ants. In: Vega F., Blackwell M., eds. Ecological and Evolutionary Advances in InsectFungal Associations. Oxford: Oxford University Press, pp. 149–190.

SÉgurel L., Bon C. 2017. On the evolution of lactase persistence in humans. Annual Review of Genomics and Human Genetics 18: 297–319.

SÉgurel L. et al. 2020. Why and when was lactase persistence selected for? Insights from Central Asian herders and ancient DNA. PLoS Biology 18: e30000742.

Stokstad E. 2020. Tomorrow’s catch. Science 370: 902–905.

Tishkoff S. A. et al. 2007. Convergent adaptation of human lactase persistence in Africa and Europe. Nature Genetics 39: 31–40.

Verdugo M. P. et al. 2019. Ancient cattle genomics, origins, and rapid turnover in the Fertile Crescent. Science 365: 173–176.

Vitale K. R., Udell M. A. R. 2019. The quality of being sociable: The influence of human attentional state, population, and human familiarity on domestic cat sociability. Behavioral Processes 145: 11–17.

Wang M. S. et al. 2020. 863 genomes reveal the origin and domestication of chicken. Cell Research 30: 693–701.

Warinner C. et al. 2014. Direct evidence of milk consumption from ancient human dental calculus. Scientific Reports 4: 7104.

Wiggans G. R. et al. 2017. Genomic selection in dairy cattle: The USDA experience. Annual Reviews of Animal Biosciences 5: 309–327.

Wilkins A. S. et al. 2014. The «domestication syndrome» in mammals: A unified explanation based on neural crest cell behavior and genetics. Genetics 197: 795–808.

Zeder M. 2011. The origins of agriculture in the Near East. Current Anthropology 54: S221 – S235.

Zeder M. 2012. The domestication of animals. Journal of Archaeological Research 68: 161–190.

Zeder M. 2015. Core questions in domestication research. Proceedings of the National Academy of Sciences 112: 3191–3198.

Глава 5. Бекон из озерной коровы

Аннотированная библиография

С Резолюцией Палаты Представителей № 23261 меня познакомил Джон Мооаллем, чья статья 2013 года о пестрой компании, которая пыталась провести этот закон через Конгресс США, достойна всяческого внимания (Mooallem 2013). Не менее захватывающую историю о бедствиях странствующих голубей в последние десятилетия перед исчезновением рассказывает Гринбург (Greenburg 2014).

В дальнейшем нам удалось выделить митохондриальную ДНК из лапы оксфордского додо (Shapiro et al. 2002, Soares et al. 2016), однако полный ядерный геном додо мы сейчас получаем из тканей другой особи из коллекции Датского музея естественной истории. Работа продолжается. Наш анализ эволюционной истории странствующего голубя представлен в статье Мюррей и ее коллег (Murray et al. 2017). Отношения между каланами, ламинариевыми лесами и вымершей стеллеровой морской коровой исследует Эстес с соавторами (Estes et al. 2016).

О том, как юридическую основу доктрины общественного доверия интерпретируют сегодня в сфере охраны природы, рассказывают Сагарин и Тернипсид (Sagarin, Turnipseed 2012). Дотошный разбор истории природоохранных движений в США и во всем мире можно найти в Википедии. Канал Пи-Би-Си выпустил шести-серийный документальный фильм (Duncan et al. 2009), где показана социальная и политическая обстановка, которая привела к созданию системы национальных парков США; этот фильм позволяет ощутить, какие тогда господствовали представления об охране природы и как они постепенно менялись. Подробности истории закона об исчезающих видах и всевозможных поправок к нему приведены на официальном сайте Управления по охоте и рыболовству США.

Влияние международных соглашений, связанных с биоразнообразием, на защиту исчезающих видов исследует Пимм с коллегами (Pimm et al. 2014). Эффективность применяемых сегодня подходов к противодействию утрате биоразнообразия рассматривает Джонсон с соавторами (Johnson et al. 2017). Бонгаартс (Bongaarts 2019) сжато пересказывает основные выводы доклада Межправительственной платформы по биоразнообразию и экосистемным услугам ООН за 2019 год. Полный доклад, опубликованный 9 мая 2019 года, можно найти на сайте https://ipbes.net/global-assessment.

История флоридской пумы, ее почти полного вымирания и генетического спасения изложена в четвертой и пятой главах книги O’Брайена (O’Brien 2003). Наш геномный анализ близкородственного скрещивания флоридских популяций пум описан у Сареми с соавторами (Saremi et al. 2019).

В сборнике под редакцией Руиса и Карлтона (Ruiz, Carlton 2003) рассказано и о том, как виды становятся инвазионными, и о том, какие стратегии применяются для контроля над инвазионными видами. Кистлер с коллегами (Kistler et al. 2014) обнаружил, что тыквы-горлянки распространились по Северной и Южной Америке, поскольку их разнесли атлантические течения. Об экологических последствиях истребления грызунов на островах пишут Рассел и Брум

(Russell, Broome 2016). О том, как в 2016 году в посылке, прибывшей в США через аэропорт Сан-Франциско, обнаружили шершней-убийц, рассказывает Майлиус (Milius 2020).

Литература

Bongaarts J. 2019. Summary for policymakers of the global assessment reporton biodiversity and ecosystem services of the Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services. Population and Development Review 45: 680–681.

Duncan D. et al. 2009. The National Parks: America’s Best Idea. Arlington, VA: PBS Home Video.

Estes J. A. et al. 2016. Sea otters, kelp forests, and the extinction of Steller’s sea cow. Proceedings of the National Academy of Sciences 113: 880–885.

Greenburg J. 2014. A Feathered River Across the Sky: The Passenger Pigeon’s Flight to Extinction. New York: Bloomsbury.

Johnson C. N. et al. 2017. Biodiversity losses and conservation responses in the Anthropocene. Science 356: 270–275.

Kistler L. et al. 2014. Trans-oceanic drift and the domestication of African bottle gourds in the Americas. Proceedings of the National Academy of Sciences 111: 2937–2941.

Milius S. May 29, 2020. More «murder hornets» are turning up. Here’s what you need to know. Science News.

Mooallem J. December 12, 2013. American hippopotamus. The Atavist.

Murray G. G. R. et al. 2017. Natural selection shaped the rise and fall of passenger pigeon genomic diversity. Science 358: 951–954.

O’Brien S. J. 2003. Tears of the Cheetah and Other Tales from the Genetic Frontier. New York: Thomas Dunne.

Pimm S. L. et al. 2014. The biodiversity of species and their rates of extinction, distribution, and protection. Science 344: 1246752.

Roosevelt T. 2017. «A Book Lover’s Holidays in the Open, 1916.» In: Theodore Roosevelt for Nature Lovers: Adventures with America’s Great Outdoorsman. Dawidziak M., editor. Guilford, CT: Lyons Press.

Ruiz G. M., Carlton J. T. 2003. Invasive Species: Vectors and Management Strategies. Washington DC: Island Press.

Russell J. C., Broome K. G. 2016. Fifty years of rodent eradications in New Zealand: Another decade of advances. New Zealand Journal of Ecology 40: 197–204.

Sagarin R. D., Turnipseed M. 2012. The Public Trust Doctrine: Where ecology meets natural resources management. Annual Review of Environment and Resources 37: 473–496.

Saremi N. et al. 2019. Puma genomes from North and South America provide insights into the genomic consequences of inbreeding. Nature Communications 10: 4769.

Shapiro B. et al. 2002. Flight of the dodo. Science 295: 1683.

Soares A. E. R. et al. 2016. Complete mitochondrial genomes of living and extinct pigeons revise the timing of the columbiform radiation. BMC Evolutionary Biology 16: 1–9.

Topics of the Times. 1910 April 12. New York Times.

Transcript of the presentation of H. R. 23261. 1910. Hearings before the Committee on Agriculture during the second session of the Sixty-first Congress 3. Washington, DC: US Government Printing Office.

Wilson E. S. 1934. Personal recollections of the passenger pigeon. The Auk 51: 157.

Глава 6. Безрогие

Аннотированная библиография

О биоинженерных технологиях и их применении в сельском хозяйстве, а также о том, какие возможности мы упустили из-за бюрократических препон и замалчивания проблем, можно прочитать в работе Ван Эненнаам и ее коллег (Van Eenennaam et al. 2021). О том, как Агентство по охране окружающей среды США провело анализ риска Bt-культур, пишет Мендельсон с соавторами (Mendlesohn et al. 2003). Национальные академии наук США составили подробный отчет о перспективах генной инженерии в сельском хозяйстве и о научных и общественно-политических трудностях, которые пока не удалось преодолеть (National Academies of Science, Engineering, and Mathematics 2016).

Положение о Федеральной координационной структуре для регуляции в области биотехнологии в США было опубликовано в 1986 году (Office of Science and Technology Policy 1986) и пересмотрено и дополнено в начале января 2017 года (Office of the President 2017). Согласно руководству Управления по контролю за продуктами питания и лекарствами США, выпущенному в 2017 году, организмы, в которые внесены преднамеренные изменения, должны подчиняться тем же законам, что и «новые лекарства животного происхождения» (Food and Drug Admi nistration 2017).

Определение ГМО, данное ЕС, взято из работы Плана и ван ден Эде (Plan, Van den Eede 2010). Обоснования принятого в 2018 году решения Европейского суда, согласно которому генно-редактированные организмы должны подчиняться существующему европейскому законодательству по ГМО, и следствия из него анализирует Лаанинен (Laaninen 2019). Влияние этого решения на глобальную экономику подробно рассматривают Пернхаген и Уэсслер (Purnhagen, Wesseler 2021).

Первое применение рестрикционных ферментов для соединения нитей ДНК из двух разных организмов описывает Коэн с коллегами (Cohen et al. 1972). Реплику из зала на Гордоновской конференции по нуклеиновым кислотам 1973 года цитирует Ханна (Hanna 1991); здесь же приводятся подробности предшествовавших этому заявлению экспериментов, а также того, что происходило позднее (в частности, дискуссии на Асиломарской конференции 1975 года и комментарии многих ученых, участвовавших тогда в спорах). Итоги Асиломарской конференции кратко излагает Берг с соавторами (Berg et al. 1975).

Обзор технологий, применявшихся для редактирования геномов растений, предлагают Тсифра и Ситовски (Tzifra, Citovsky 2006). Развитие и применение программируемых ядер для генной инженерии описывают Ким и Ким (Kim, Kim 2014). Достижениям, которые стали возможны благодаря применению систем CRISPR-Cas, посвящены статьи Даудны и Шарпантье (Doudna, Charpentier 2014) и Нотта и Даудна (Knott, Doudna 2018). Как устроен механизм CRISPR и для каких целей его можно применять, популярно описывает Рейнолдс (Reynolds 2019).

Применение антисмысловой технологии для контроля над активностью ПГ в помидорах впервые описано у Шихи с коллегами (Sheehy et al. 1988), а о следствиях этого открытия рассуждает Робертс (Roberts 1988). Подробности экспериментов и решений компании Calgene во время борьбы за официальное одобрение помидоров сорта Флавр Савр почерпнуты у Мартино (Martineau 2001). Свои оценки безопасности помидоров Флавр Савр Calgene опубликовала в 1992 году (Radenbaugh et al. 1992). Сибрук (Seabrook 1993) взял интервью у руководства Calgene о выпуске помидоров сорта Флавр Савр на рынок. Реакцию СМИ и активистских организаций изучает Миллер (Miller 1993).

О рождении безрогих телят молочной породы, полученных в результате генной модификации клеточных линий, пишет Карлсон с коллегами (Carlson et al. 2016). Фенотип и генетический анализ одного из шести телят этого быка приводит Янг с соавторами (Young et al. 2020). Норрис с коллегами (Norris et al. 2020) пишет о фрагментах бактериальной ДНК, обнаруженных в геноме первого генно-модифицированного быка. Полная история Принцессы и ее братьев (с фотографиями!) изложена у Молтени (Molteni 2019).

Первоначальная статья Сералини и его коллег, где приводились данные, якобы указывающие на предрасположенность к раку у крыс, питавшихся генно-модифицированной кукурузой, была написана в 2012 году, затем отозвана из журнала Food and Chemical Toxicology, но потом опубликована снова (SÉralini et al. 2014). Реакцию СМИ на первоначальную статью критикует Батлер (Butler 2012). Стейнберг и ее коллеги пишут, что не смогли повторить результаты Сералини на более крупных выборках (Steinberg et al. 2019).

Научную основу создания нескольких ГМО и споры вокруг них, в том числе вокруг генно-модифицированной папайи и золотого риса, исследует Салетан (Saletan 2015). Вред пыльцы Bt-кукурузы для бабочек-монархов обнаружил Лози с коллегами (Losey et al. 1999), однако эти утверждения затем опроверг Сирс с соавторами на основании данных шести полевых исследований (Sears et al. 2001). О том, что с одной порцией золотого риса дети получают значительную часть рекомендованной дневной дозы витамина А, пишет Танг с коллегами (Tang et al. 2012). Поскольку эти результаты вызвали споры (Hvistendahl, Enserink 2012), статья с описанием исследования была отозвана. Афедрару (Afedraru 2018) описывает обогащенный витаминами генно-модифицированный банан, разработанный для выращивания и продажи в Уганде. Планы по модификации растений в Южной Африке с целью приспособить их к продолжительной засухе описаны в статье Линда (Lind 2017). Термин Frankenfoods, «еда Франкенштейна», ввел Льюис (Lewis 1992).

Литература

Afedraru L. October 30, 2018. Ugandan scientists poised to release vitamin-fortified GMO banana. Alliance for Science.

Berg P. et al. 1975. Summary statement of the Asilomar conference on recombinant DNA molecules. Proceedings of the National Academy of Sciences 72: 1981–1984.

Butler D. 2012. Rat study sparks GM furore. Nature 489: 474.

Carlson D. F. et al. 2016. Production of hornless dairy cattle from genome-edited cell lines. Nature Biotechnology 34: 479–481.

Cohen S. N. et al. 1972. Construction of biologically functional bacterial plasmids in vitro. Proceedings of the National Academy of Sciences 71: 3240–3244.

Doudna J. A., Charpentier E. 2014. The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9. Science 346: 1258096.

Food and Drug Administration. 2017. Guidance for Industry 187 on regulation of intentionally altered genomic DNA in animals. Federal Register 82: 12.

Hanna K. E., ed. 1991. Biomedical Politics. Washington, DC: National Academies Press.

Hvistendahl M., Enserink M. 2012. GM research: Charges fly, confusion reigns over Golden Rice study in Chinese children. Science 337: 1281.

Kim H., Kim J.-S. 2014. A guide to genome engineering with programmable nucleases. Nature Reviews Genetics 15: 321–334.

Knott G. J., Doudna J. A. 2018. CRISPR-Cas guides the future of genetic engineering. Science 361: 866–869.

Laaninen T. 2019. New plantbreeding techniques: Applicability of EU GMO rules. Brussels: European Parliamentary Research Service.

Lewis P. June 16, 1992. Opinion: Mutant foods create risks we can’t yet guess. New York Times.

Lind P. March 22, 2017. «Resurrection plants»: Future drought-resistant crops could spring back to life thanks to gene switch. Reuters. https:// geneticliteracyproject.org/2017/03/22/resurrection-plants-future-drought-resistant-crops-spring-back-life-thanks-gene-switch/

Losey J. E. et al. 1999. Transgenic pollen harms monarch larvae. Nature 399: 214.

Martineau B. 2001. First Fruit: The Creation of the Flavr Savr Tomato and the Birth of Biotech Foods. New York: McGraw Hill.

Mendelsohn M. et al. 2003. Are Bt crops safe? Nature Biotechnology 21: 1003–1009.

Miller S. K. May 28, 1994. Genetic first upsets food lobby. New Scientist.

Molteni M. October 8, 2019. A cow, a controversy, and a dashed dream of more human farms. Wired.

National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2016. Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects. Washington, DC: National Academies Press.

Norris A. L. et al. 2020. Template plasmid integration in germline genome-edited cattle. Nature Biotechnology 38: 163–164.

Office of Science and Technology Policy. 1986. Coordinated Frameworkfor Regulation of Biotechnology. Federal Register 51: 23302.

Office of the President. 2017. Modernizing the Regulatory System for Biotechnology Products: Final Version of the 2017 Update to the Coordinated Framework for the Regulation of Biotechnology. US EPA.

Plan D., Van den Eede G. 2010. The EU Legislation on GMOs: An Overview. Brussels: Publications Office of the European Union.

Purnhagen K., Wesseler J. 2021. EU regulation of new plant breeding technologies and their possible economic implications for the EU and beyond. Applied Economic Perspectives and Policy.

Redenbaugh K. et al. 1992. Safety Assessment of GeneticallyEngineered Fruits and Vegetables: A Case Study of the FLAVR SAVR™ Tomatoes. Boca Raton: CRC Press.

Reynolds M. January 20, 2019. What is CRISPR? The revolutionary gene-editing tech explained. Wired.

Roberts L. 1988. Genetic engineers build a better tomato. Science 241: 1290.

Saletan W. July 15, 2015. Unhealthy fixation. Slate.

Seabrook J. July 19, 1993. Tremors in the hothouse. New Yorker: 32–41. www.johnseabrook.com/tremors-in-the-hothouse/

Sears M. K. et al. 2001. Impact of Bt corn pollen on monarch butterfly populations: A risk assessment. Proceedings of the National Academy of Sciences 98: 11937–11942.

SÉralini G. E. et al. 2014. Long term toxicity of a Roundup herbicide and a Roundup-tolerant genetically modified maize. Environmental Sciences Europe 26: 14.

Sheehy R. et al. 1988. Reduction of polygalacturonase activity in tomato fruit by antisense RNA. Proceedings of the National Academy of Sciences 85: 8805–8809.

Simon F. November 26, 2015. Jeremy Rifkin: «Number two cause of global warming emissions? Animal husbandry.» Euractiv.

Steinberg P. et al. 2019. Lack of adverse effects in subchronic and chronic toxicity/carcinogenicity studies on the glyphosate-resistant genetically modified maize NK603 in Wistar Han RCC rats. Archives of Toxicology 93: 1095–1139.

Tang G. et al. 2012. β-Carotene in Golden Rice is as good as β-carotene in oil at providing vitamin A to children. American Journal of Clinical Nutrition 96: 658–664.

Tzfira T., Citovsky V. 2006. Agrobacterium-mediated genetic transformation of plants: Biology and biotechnology. Current Opinion in Biotechnology 17: 147–154.

Van Eenennaam A. L. et al. 2021. Genetic engineering of livestock: The opportunity cost of regulatory delay. Annual Review of Animal Biosciences 9: 453–478.

Young A. E. et al. 2020. Genomic and phenotype analyses of six offspring of a genome-edited hornless bull. Nature Biotechnology 38: 225–232.

Глава 7. Предвиденные последствия

Аннотированная библиография

Название этой главы – «Предвиденные последствия» – вдохновлено семинаром, который провела в июне 2020 года Revive & Restore, чтобы отметить старт проекта Intended Consequences Initiative, цель которого – продвигать инновации в сфере охраны природы и способствовать мерам, разработанным для достижения заранее определенных перемен. Материалы этого семинара, в том числе ссылки на соответствующие статьи и проект кодекса поведения, доступны в Сети: https://reviverestore.org/what-we-do/intended-consequences/.

В своей книге о мамонтах (Shapiro 2015) я предлагаю пошаговый путь к восстановлению вымерших видов, исследую, как применять существующие и еще не изобретенные технологии для возвращения исчезнувших черт ныне существующим видам, а возможно, и возвращения вымерших видов в ныне существующие экосистемы. Целый ряд небольших статей об этике, практике и будущем восстановления вымерших видов как инструмента сохранения биоразнообразия можно найти в Приложении к Hastings Center Report за июль-август 2017 года, введение к которому написали Кебник и Дженнингс (Kaebnick, Jennings 2017).

О работе команды Акиры Иритани по воскрешению ядер клеток мамонта возрастом 28 000 лет как о первом шаге к клонированию мамонтов рассказывает Ямагата с коллегами (Yamagata et al. 2019). Протоколы группы Хван У-Сока по клонированию умерших собак приводит в своих работах Йонг с коллегами (Jeong et al. 2020), а подробности того, как в 2006 году Хвана судили за мошенничество, растраты и нарушение биоэтических норм, излагает Сираноски (Cyranoski 2006). О попытках Джорджа Черча создать мамонта из клеток, выращенных в чашках Петри в его лаборатории, пишет Сарчет (Sarchet 2017).

Обзор технологий, перспектив и ограничений ядерной передачи соматических клеток дает Уилмут с коллегами (Wilmut et al. 2015). Потенциальную роль клонирования для охраны природы, в том числе и случаи, когда в качестве суррогатной матери используется другой вид, рассматривают Борхес и Перейра (Borges,

Pereira 2019). Об успешном клонировании двугорбого верблюда, суррогатной матерью которого стала домашняя одногорбая верблюдица, можно прочитать в работе Уани с соавторами (Wani et al. 2017). О проекте воскрешения вымершего пиренейского горного козла рассказывает Мадригаль (Madrigal 2013). Эксперименты по созданию клонированного пиренейского горного козла описаны в работе Фолча с коллегами (Folch et al. 2009). О планах превращения тундры в плодородную травянистую степь при помощи воссозданных мамонтов пишут Зимов и его соавторы (Zimov et al. 2012). Нынешние представления о влиянии мегафауны на экосистемы с особым упором на идею о возвращении в дикое состояние тех экосистем, где мегафауна вымерла, описывает Малхи с коллегами (Malhi et al. 2016).

Управление по охоте и рыболовству Вайоминга выпустило превосходную серию видеороликов об истории сохранения черноногого хорька, и их можно посмотреть на его YouTube-канале (www.youtube.com/user/wygameandfish/) и на сайте http://blackfootedferret.org. О том, как черноногий хорек, считавшийся вымершим, был обнаружен в конце XX века, пишут Добсон и Лайлс (Dobson, Lyles 2000). О международном сотрудничестве с целью генетического спасения черноногого хорька рассказано на сайте Revive & Restore.

Об истории почти полного вымирания американского каштана и попытках спасти его от этой участи пишет Попкин (Popkin 2020). Научная основа создания трансгенных экземпляров американского каштана подробно объяснена в работе Пауэлла с коллегами (Powell et al. 2019), а в статье Ньюхауза и Пауэлла (Newhouse, Powell 2021) приведены доводы в пользу восстановления американского каштана методами генной инженерии.

О глобальном положении дел с болезнями, передаваемыми переносчиками, пишет Фергюсон (Ferguson 2018); в этой статье рассмотрены разные методы контроля над популяциями комаров, в том числе и применение вольбахии и генных драйвов. Компания Oxitec описывает своих генно-модифицированных комаров OX513A в статье Харрис и ее коллег (Harris et al. 2012); а другие насекомые, созданные этой компанией, описаны на ее сайте, где также приведены ссылки на соответствующую научную литературу. Эванс с соавторами (Evans et al. 2019) сообщал, что фрагменты ДНК OX513A проникли в популяцию местных комаров в Бразилии. О решении выпустить комаров OX5034 во Флорида-Кис сообщил Боут (Bote 2020).

В статье Берта с коллегами (Burt et al. 2018) описана проблема эндемической малярии в Африке южнее Сахары и рассказано о стратегиях контроля малярии, при помощи которых Target Malaria надеется решить эту проблему. Данные относительно первого опыта, когда бесплодные комары-самцы были выпущены в деревне Бана в Буркина-Фасо, размещены на сайте Target Malaria.

Доступный широкому читателю обзор технологий генных драйвов можно найти у Скуделлари (Scudellari 2019). Проект Кевина

Эсвельта «Мыши против клещей» описан в статье Бухталь и ее коллег (Buchthal et al. 2019). Идею генных драйвов с гирляндными цепями вводит Нобль с коллегами (Noble et al. 2019). Кроме того,

Кевин Эсвельт рассказывает о разных генных драйвах в серии видео, доступных на YouTube-канале Медиа-лаборатории Массачусетского технологического института (www.youtube.com/user/mitmedialab). О первом успешном применении генного драйва у млекопитающего сообщает Гренвалд с коллегами (Grunwald et al. 2019).

Литература

Borges A. A., Pereira A. F. 2019. Potential role of intraspecific and interspecific cloning in the conservation of wild animals. Zygote 27: 111–117.

Bote J. August 20, 2020. More than 750 million genetically modified mosquitoes to be released into Florida Keys. USA Today.

Buchthal J. et al. 2019. Mice Against Ticks: An experimental community-guided effort to prevent tick-borne disease by altering the shared environment. Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series B 374: 20180105.

Burt A. et al. 2018. Gene drive to reduce malaria transmission in sub-Saharan Africa. Journal of Responsible Innovation 5: S66 – S80.

Cyranoski D. 2006. Hwang takes the stand atfraud trial. Nature 444: 12.

Dobson A., Lyles A. 2000. Black-footed ferret recovery. Science 288: 985–988.

Evans B. R. et al. 2019. Transgenic Aedees aegypri mosquitoes transfer genes into a natural population. Scientific Reports 9: 13047.

Ferguson N. M. 2018. Challenges and opportunities in controlling mosquitoborne infections. Nature 559: 490–497.

Folch J. et al. 2009. First birth of an animal from an extinct subspecies (Capra pyrenaica pyrenaica) by cloning. Theriogenology 71: 1026–1034.

Grunwald H. A. et al. 2019. Super-Mendelian inheritance mediated by CRISPR-Cas9 in the female mouse germline. Nature 566: 105–109.

Harris A. F. et al. 2012. Successful suppression of a field mosquito population by sustained release of engineered male mosquitoes. Nature Biotechnology 30: 828–830.

Jeong Y. et al. 2020. Dog cloning from post-mortem tissue frozen without cryoprotectant. Cryobiology 97: 226–230.

Kaebnick G. E., Jennings B. 2017. De-extinction and conservation: An introduction to the special issue «Recreating the wild: De-extinction, technology, and the ethics of conservation.» Hastings Center Report 47: S2 – S4.

Madrigal A. March 18, 2013. The 10 minutes when scientists brought a species back from extinction. The Atlantic.

Malhi Y. et al. 2016. Megafauna and ecosystem function from the Pleistocene to the Anthropocene. Proceedings of the National Academy of Sciences 113: 838–846.

Newhouse A. E., Powell W. A. 2021. Intentional introgression of a blight tolerance transgene to rescue the remnant population of American chestnut. Conservation Science and Practice.

Noble C. et al. 2019. Daisy-chain gene drives for the alteration of local populations. Proceedings of the National Academy of Sciences 116: 8275–8282.

Popkin G. April 30, 2020. Can genetic engineering bring back the American chestnut? New York Times Magazine.

Powell W. A. et al. 2019. Developing blight-tolerant American chestnut trees. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 11: a034587.

Sarchet P. February 16, 2017. Can we grow woolly mammoths in the lab? George Church hopes so. New Scientist.

Scudellari M. 2019. Self-destructing mosquitoes and sterilized rodents: The promise of gene drives. Nature 57: 160–162.

Shapiro B. 2015. How to Clone a Mammoth: The Science of DeExtinction. Princeton, NJ: Princeton University Press. [Шапиро Б. Наука воскрешения видов. Как клонировать мамонта. М.: Питер, 2017.]

Wani N. A. et al. 2017. First cloned Bactrian camel (Camelus bactrianus) calf produced by interspecies somatic cell nuclear transfer: A step towards preserving the critically endangered wild Bactrian camels. PLoS One 12: e0177800.

Wilmut I. et al. 2015. Somatic cell nuclear transfer: Origins, the present position and future opportunities. Philosophical Transactions of the Royal Society Series B 310: 20140366.

Yamagata K. et al. 2019. Signs of biological activities of 28,000-year-old mammoth nuclei in mouse oocytes visualized by live-cell imaging. Scientific Reports 9: 4050.

Zimov S. A. et al. III. 2012. Mammoth steppe: A high-productivity phenomenon. Quaternary Science Reviews 57: 26–45.

Глава 8. Рахат-лукум

Аннотированная библиография

О готовности потребителей покупать и есть генно-инженерные пищевые продукты, включая «Невозможный бургер», пишет Вальц (Waltz 2019). Интервью с Пэтом Брауном о его превращении из ученого и преподавателя в поставщика растительных продуктов провел Гай Раз в 2020 году, посвятив ему выпуск своего подкаста How I Built This на радио Эн-Пи-Ар.

Наше сотрудничество с компанией Ginkgo Bioworks по восстановлению исчезнувших ароматов описано в статье Кидайш (Kiedaisch 2019). О том, что белок из крови мечехвоста как инструмент для обнаружения токсичных амеб в лекарственных препаратах предполагается заменить рекомбинантным фактором С, и о сравнении этих двух методов пишет Мелони с коллегами (Maloney et al. 2018).

О создании трех видов светящихся данио-рерио при помощи генной инженерии рассказывает Гонг с коллегами (Gong et al. 2003). То, что рыбки глофиш опасны для окружающей среды не больше, чем обычные, не генно-модифицированные данио, доказывает Хилл с соавторами (Hill et al. 2014). О работе ученых из Рослинского института в Шотландии, которые создали в исследовательских целях трансгенных кур и свиней, экспрессирующих ЗФБ, пишет Брум (Broom 2004). Кроме того, в этой главе рассказывается о рубиновой собачке Раппи (Callaway 2009), микропиге (Standeart 2017) и бигле с двойной мускулатурой (Regalado 2015).

О том, как капитан Чарльз Мур открыл Великое тихоокеанское мусорное пятно, можно прочитать в статье Паркера (Parker 2018); там же приведен обзор всего, что мы узнали об океанских мусорных пятнах после этого открытия. О будущем биоразлагаемого пластика рассказано в работах Бьелло (Biello 2008) и Тулло (Tullo 2019). Возможность применять для разложения пластикового мусора микробов и червей рассматривает Драль (Drahl 2018).

О генно-модифицированных помидорах, предназначенных для выращивания в городской черте, пишет Квон с соавторами (Kwon et al. 2020). Конроу (Conrow 2016) взяла интервью у Рона Стотиша, директора AquaBounty, по поводу лосося линии AquAdvantage. О свиньях GalSafe пишет Фелпс с коллегами (Phelps et al. 2003). Технология IdealPlants™ в рамках проекта Harnessing Plants Initiative описана на сайте Института Солка (www.salk.edu/harnessing-plants-initiative/).

Об истории Хе Цзянькуя и его пути к сообщению о первых в мире CRISPR-модифицированных людях рассказывает Коэн (Cohen 2019). Об успешном создании генно-модифицированных детей еще до сообщения Хе рассказал Реджаладо (Regalado 2018), и он же обнародовал неопубликованные подробности экспериментов Хе (Regalado 2019). Подтвердил существование третьего CRISPR-модифицированного ребенка и рассказал о потенциальных последствиях тюремного заключения Хе для китайских исследований Дэвид Сираноски (Cyranoski 2020). Руководство по надзору над модифицированием генома человека, разработанное научным сообществом, опубликовали Национальные академии наук, инженерного дела и медицины (National Academies of Science, Engineering, and Medicine 2017).

Генетические варианты, связанные с различной степенью риска тяжелого течения COVID-19 у людей, выявил Эллингхаус с коллегами (Ellinghause et al. 2020).

Литература

Biello D. September 16, 2008. Turning bacteria into plastic factories. Scientific American.

Broom S. April 28, 2004. Green-tinged farm points the way. BBC News.

Callaway E. April 23, 2009. Fluorescent puppy is world’s first transgenic dog. New Scientist.

Cohen J. August 1, 2018. The untold story of the «circle of trust» behind the world’s first gene-edited babies. Science.

Conrow J. June 20, 2016. AquaBounty: GMO pioneer. Alliance for Science.

Cyranoski D. 2020. What CRISPR-baby prison sentences mean for research. Nature 577: 154–155.

Darwin C. 1859. On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life. London: John Murray. [Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь. СПб.: Наука, Санкт-Петербургское отделение, 1991.]

Drahl C. June 15, 2018. Plastics recycling with microbes and worms is further away than people think. Chemical and Engineering News 96.

Ellinghaus D. et al. (Severe Covid-19 GWAS Group). 2020. Genome-wide association study of severe COVID-19 with respiratory failure. New England Journal of Medicine 383: 1522–1534.

Gong Z. et al. 2003. Development of transgenic fish for ornamental and bioreactor by strong expression of fluorescent proteins in the skeletal muscle. Biochemical and Biophysical Research Communications 308: 58–63.

Hill J. E. et al. 2014. Assessment of the risks of transgenic fluorescent ornamental fishes to the United States using the Fish Invasiveness Screening Kit (FISK). Transactions of the American Fisheries Society 143: 817–829.

Kiedaisch J. April 16, 2019. You can now smell a flower that went extinct a century ago. Popular Mechanics.

Kwon C.-T. et al. 2020. Rapid customization of Solanaceae fruit crops for urban agriculture. Nature Biotechnology 38: 182–188.

Maloney T. et al. 2018. Saving the horseshoe crab: A synthetic alternative to horseshoe crab blood for endotoxin detection. PLoS Biology 16: e2006607.

National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2017. Human Genome Editing: Science, Ethics, and Governance. Washington, DC: National Academies Press.

Parker L. March 22, 2018. The Great Pacific Garbage Patch isn’t what you think it is. National Geographic.

Phelps C. J. et al. 2003. Production of alpha 1,3-galactosyltransferase-de-ficient pigs. Science 299: 411–414.

Raz G. May 11. 2020. Impossible Foods: Pat Brown. How I Built This with Guy Raz. National Public Radio.

Regalado A. October 19, 2015. First gene-edited dogs reported in China. MIT Technology Review.

Regalado A. November 25, 2018. Exclusive: Chinese scientists are creating CRISPR babies. MIT Technology Review.

Regalado A. December 3, 2019. China’s CRISPR babies: Read exclusive excerpts from unseen original research. MIT Technology Review.

Standaert M. July 3, 2017. China genomics giant drops plans for gene-edited pets. MIT Technology Review.

Tullo A. H. September 8, 2019. PHA: A biopolymer whose time has finally come. Chemical and Engineering News 97.

Waltz E. 2019. Appetite growsfor biotechfoods with health benefits. Nature Biotechnology 37: 573–575.

Примечания

1

Это правда! Можно вводить первичные половые клетки (гоноциты) – клетки, которые в дальнейшем станут либо сперматозоидом, либо яйцеклеткой, – из развивающихся утиных яиц в куриные. Когда курица вылупится и достигнет половой зрелости, у нее будет два типа яйцеклеток – одни из ее собственных гоноцитов, а другие – из введенных ей утиных гоноцитов. Если искусственно осеменить курицу спермой селезня, сперматозоиды оплодотворят утиные яйца (оплодотворить куриные яйца они не могут, поскольку эволюционно отошли слишком далеко, поэтому создать гибрид утки и курицы невозможно). В дальнейшем из этих яиц вылупятся утята. – Здесь и далее, если не указано иное, прим. автора.

2

Все же восьми миллиардов. – Прим. науч. ред.

3

Это не ошибка автора, как можно было бы подумать. В середине 1990-х действительно появились сообщения о том, что удалось прочитать последовательность ДНК динозавров (см., например: S. Hedges, M. Schweitzer. Detecting dinosaur DNA // Science. 1995. V. 268. № 5214. P. 1191–1192). Но эти данные сразу были поставлены под сомнение. «ДНК динозавров» оказалась на самом деле человеческой, попавшей в ископаемые образцы в результате контаминации. Увы, со времен динозавров ДНК не сохраняется. – Прим. науч. ред.

4

Постдок (postdoctoral research, postdoctoral fellowship) – временная позиция, которую занимают молодые ученые со степенью кандидата наук (Ph.D.). – Прим. науч. ред.

5

По крайней мере, Майк рассказывал мне о таких измерениях. Ученые вполне могли придумать что-нибудь другое – например, нацелить нос сначала влево, а потом вправо или прибегнуть еще к какой-нибудь уловке с ориентацией черепа в пространстве. Так или иначе, это возмутительно грубый морфологический способ определения видов, причем не только потому, что никто не соблюдал общепринятых правил. На форму бизоньих рогов влияет множество факторов, не имеющих никакого отношения к видовой принадлежности животного, – в том числе здоровье конкретной особи в период формирования рогов, а также то, часто ли ей на протяжении жизни приходилось драться с другими бизонами.

6

Эта цифра относится к человеку (см. главу 6). Для других видов она вряд ли будет точно такой же – речь идет о порядке величины. – Прим. науч. ред.

7

Это максимальная оценка, основанная на теоретических расчетах и далеко не общепринятая (см. K. Locey, J. Lennon. Scaling laws predict global microbial diversity // PNAS. 2016. V. 113. № 21. P. 5970–5975). Более консервативно настроенные биологи считают, что видов на современной Земле всего несколько миллионов. – Прим. науч. ред.

8

В 2015 году палеоантропологи Ли Бургер и Джон Хоукс описали только что открытый вид вымершего человека Homo naledi, который жил в Южной Африке всего лишь 260 000 лет назад. Не прошло и 12 часов с того момента, как рабочая группа объявила о своем открытии, как уже появилась возможность бесплатно скачать инструкции по распечатке трехмерных моделей многих останков Homo naledi. Этот подход резко контрастирует с общепринятой палеонтологической практикой: раньше после оповещения о находке проходило много лет, прежде чем появлялись данные для изучения или слепки для продажи. Сегодня инструкции для распечатки трехмерных моделей останков Australopithecus и Homo, хранящихся в коллекциях Национального музея Кении и на полевых станциях Института бассейна Турканы, можно скачать на сайте AfricanFossils.org: это некоммерческий сайт, распространяющий данные на основании лицензии Creative Commons Attribution-Noncommercial-ShareAlike License.

9

Это преувеличение. Австралопитеки тоже были вполне двуногими – правда, они, судя по всему, еще регулярно укрывались на деревьях, а эректусы уже нет. – Прим. науч. ред.

10

Этот процесс называется альтернативным сплайсингом. – Прим. науч. ред.

11

Сахул – доисторический материк, объединявший Австралию, Новую Гвинею и Тасманию.

12

Исходя из численности населения нашей планеты, на каждых восемь человек. – Прим. науч. ред.

13

Эти слова были приписаны Картье А. У. Шорджером в его манифесте «Странствующий голубь, его история и вымирание» (A. W. Shorger, The Passenger Pigeon: Its History and Extinction, 1955), являющимся обязательным чтением для всякого, кто, пускай даже поверхностно, интересуется странствующими голубями.

14

Джон Дж. Одюбон включил эти прелестные воспоминания о наблюдениях за странствующими голубями в Огайо в параграф о странствующих голубях в своей «Орнитологической биографии» (John J. Audubon, Ornithological Biography, 1831–1839).

15

На самом деле Малгося после того досадного случая приклеила голову на место, и теперь экспонат снова цел и невредим.

16

В 1965 году «Безмолвная весна» была опубликована в переводе на русский язык издательством «Мир». На обложке значится: Рахиль Карсон. – Прим. ред.

17

Эта цитата, а также остальные подробности исследования Сералини, уже отозванного, взяты из доклада Деклана Батлера, опубликованного 10 октября 2012 года в журнале Nature: www.nature.com/news/hyped-gm-maize-study-faces-growing-scrutiny-1.11566.

18

Хван также утверждал, что клонировал свиней, коров и койотов, а в 2004 году опубликовал статью в Science, в которой объявил, что клонировал человеческий эмбрион. В дальнейшем было доказано, что это неправда, и Суд Центрального района Сеула признал Хвана виновным в фабрикации данных, растрате денег на исследования и нарушении этических законов, поскольку он заставлял молодых сотрудниц из своей рабочей группы сдавать донорские яйцеклетки для исследований.

19

Мало того: 6 августа 2020 года ученые из ViaGen Equine объявили о рождении жеребенка лошади Пржевальского, клонированного из клеток, замороженных 40 лет назад. Клетки входили в коллекцию Замороженного зоопарка в Сан-Диего, а проект осуществлялся совместно компанией ViaGen, зоопарком и организацией Revive & Restore – некоммерческой организацией защитников природы, которая ратует за применение биотехнологий. Лошади Пржевальского обитают в азиатских степях и находятся на грани уничтожения. Сегодня все лошади Пржевальского живут в неволе и происходят всего от 12 предков. Так что этот жеребенок привнесет в генофонд содержащейся в неволе популяции долгожданное разнообразие.

20

Министерство охоты и рыбной ловли Вайоминга выпустило несколько общедоступных видеороликов о повторном обнаружении и последующем восстановлении популяции черноногого хорька, в которые включены как интервью с Джоном Хоггом и Джули Сакс, младшей дочерью Хоггов, которой тогда было десять лет, так и со многими специалистами по охране природы, участвовавшими в проекте. Эти ролики наряду с дополнительными сведениями об истории черноногого хорька и несколькими программами по восстановлению его популяции можно найти на сайте blackfootedferret.org.

21

The Next BIG Thing – популярная компьютерная игра в жанре квеста. В России известна под названием «Новый хит». – Прим. ред.

22

Все же до восьми. – Прим. науч. ред.

23

Глифосат, самый популярный в мире гербицид, после 2015 года подвергся тщательному изучению, поскольку Международное агентство по изучению рака официально заявило, что он, «вероятно, канцерогенен». Это агентство определяет канцерогенность не так, как другие учреждения, поскольку считает, что вещество канцерогенно, если в принципе способно вызывать рак при тех или иных условиях, и не думает о том, могут ли в реальном мире вообще создаться такие условия. Другие крупные организации здравоохранения оценивают риск канцерогенности на основании того, насколько воздействие какого-то вещества способно вызвать рак в уже сложившихся обстоятельствах. Для этого они, в частности, измеряют продолжительность вредного воздействия и концентрацию вещества. Десятилетия испытаний (и до, и после заявления Международного агентства по изучению рака), проведенные самыми разными крупными юридическими и медицинскими организациями, в том числе Агентством по охране окружающей среды США, ВОЗ, Европейским химическим агентством и Министерством здравоохранения Канады, а также многими другими, не показали, что воздействие глифосата повышает риск рака у людей. Тем не менее Международное агентство по изучению рака причисляет глифосат к группе 2А – «возможные канцерогены», – в которую входят также работа в ночную смену, питье горячих напитков, воздействие древесного дыма, работа парикмахера и заболевание малярией. На этой классификации Международного агентства по изучению рака и основаны судебные решения последних лет.

Content

Бет Шапиро
Жизнь, которую мы создали
Как пятьдесят тысяч лет рукотворных инноваций усовершенствовали и преобразили природу

Пролог Мысли о будущем

Часть I Как обстоят дела

Глава первая Костяные прииски

Глава вторая Откуда мы взялись

Глава третья Блицкриг

Глава четвертая Переносимость лактозы

Глава пятая Бекон из озерной коровы

Часть II Как могло бы быть

Глава шестая Безрогие

Глава седьмая Предвиденные последствия

Глава восьмая Рахат-лукум

Благодарности

Библиография

Примечания