Яйцо — одно из величайших изобретений природы. Будучи самой крупной одноклеточной структурой среди всех видов, яйцо представляет собой автономный инкубационный механизм, устраняющий необходимость в живой матке для поддержания безопасности, питания, снабжения кислородом и жизнеспособности растущего организма. Всё это происходит автоматически внутри скорлупы, которая может быть размером с горошину у колибри и с дыню у страуса. Людям, при всём их инженерном мастерстве, было бы трудно изобрести нечто столь простое, элегантное и продуманное. До сих пор.
19 мая компания Colossal Biosciences из Далласа, которая в прошлом году попала в заголовки новостей, фактически вернув к жизни ужасного волка, объявила, что вывела стаю из 26 живых цыплят из полностью искусственных яиц. Технология, лежащая в основе этого прорыва, в дальнейшем может быть применена для возвращения додо и гигантской нелетающей птицы моа из Новой Зеландии — обе они входят в «список дел» Colossal по воскрешению вымерших видов.
«Каждая новая масштабируемая система для воскрешения вымерших видов — это, в конечном счёте, биологическая проблема, обёрнутая в инженерную задачу», — заявил сооснователь и генеральный директор Colossal Бен Ламм в заявлении, сопровождавшем объявление о выводе птенцов. «Восстановление таких видов, как гигантская моа с Южного острова, — это не просто реконструкция древних геномов... это требует создания совершенно новой инкубационной системы».
Разработать искусственную скорлупу непросто, потому что натуральная скорлупа обманчиво сложна. Состоящая в основном из карбоната кальция, расположенного в кристаллической структуре, типичная яичная скорлупа имеет толщину не более 0,4 мм и покрыта до 17 000 мельчайших пор для газообмена с окружающей атмосферой — выхода углекислого газа и поступления кислорода. Кроме того, в яйце есть две гладкие внутренние мембраны, которые выполняют ещё одну критическую функцию: защищают растущего цыплёнка от проникновения бактерий. Но эти мембраны должны быть чрезвычайно тонкими.
«Испарение — важная часть развития цыплёнка, — говорит Крис Ламберт, руководитель отдела аппаратного обеспечения и инженерии Colossal. — Каждый день из яйца должно выходить точное количество воды, поэтому толщина этой мембраны составляет 20 микрон. Толщина человеческого волоса — около 100 микрон».
Яйцо, изобретённое Colossal, было совершенно иным. Внутренние мембраны были сделаны из чрезвычайно тонкого кремния с использованием запатентованной технологии, которую Colossal планирует запатентовать. Сама скорлупа составляла лишь около двух третей скорлупы — это титановая конструкция, больше всего напоминающая подставку для яйца всмятку без верхней части, но с сотнями шестиугольных пор для газообмена. После того как несколько десятков титановых яиц были изготовлены, Colossal собрал оплодотворённые куриные яйца на птицеферме, которой компания владеет и управляет, и доставил их в лабораторию. Там учёные аккуратно вскрыли верхнюю часть яйца и перенесли желток, белок и крошечный эмбрион в титановую подставку, накрыв её прозрачной крышкой. На момент переноса эмбрионам было около трёх дней после оплодотворения, то есть до завершения трёхнедельного инкубационного цикла оставалось 18 дней.
«Мы помещаем яйцо в инкубатор, который контролирует среду, — говорит Ламберт. — Затем мы собираем визуальные изображения в определённые моменты, чтобы понять, как проходит развитие». Когда период инкубации закончился, цыплята начали «наклёвывать» скорлупу, пробивая мембрану клювом так же, как обычный цыплёнок пробивает свою скорлупу. В конце концов, 26 цыплят были перемещены на ту же техасскую ферму, откуда были собраны их яйца, где они смогут прожить свой пяти-десятилетний срок жизни.
Разумеется, нет необходимости в новой технологии для создания кур, поскольку яйцо прекрасно справляется с производством 27,6 миллиарда этих птиц, которые в любой момент времени живут на фермах и в инкубаториях по всему миру. Но Colossal нацелился на совершенно другое животное. В июле компания объявила о намерении воскресить 3,6-метровую, 225-килограммовую нелетающую птицу, известную как моа. Этот вид когда-то процветал по всей Новой Зеландии, пока люди не истребили его около 600 лет назад. Исчезновение моа также привело к исчезновению орла Хааста, для которого моа была единственной добычей.
Воскрешение моа начнётся с секвенирования её генома из многочисленных образцов тканей, хранящихся в музеях и частных научных коллекциях. Затем учёные обратятся к близкородственному ныне живущему виду — либо к тинаму, либо к эму — и извлекут первичные половые клетки (клетки, развивающиеся в яйцеклетки и сперматозоиды) из эмбриона тинаму или эму, переписав их геном так, чтобы он соответствовал ключевым особенностям моа. Затем эти отредактированные клетки будут введены в другой эмбрион тинаму или эму внутри яйца. Если всё пойдёт по плану, клетки мигрируют в гонады эмбриона, трансформируя их так, что самки будут производить яйцеклетки, а самцы — сперматозоиды не вида-хозяина, а моа. Теоретически результатом будет эму или тинаму, который вылупится, вырастет, спарится и произведёт яйца, содержащие птенцов моа.
Но в этом плане есть проблема. Полностью развитое яйцо моа в 80 раз больше куриного яйца и в восемь раз больше яйца эму. Эму-суррогат мог бы отложить яйцо, которое какое-то время было бы достаточно большим, чтобы вместить крошечный эмбрион моа, но по мере роста будущего птенца оно стало бы слишком большим для скорлупы, в которую он заключён. Стратегия тогда заключалась бы в том, чтобы аккуратно вскрыть скорлупу и перенести содержимое в искусственное яйцо, подобное тем, в которых выводились цыплята, но в 80 раз больше.
«Мы публично не называли дату [когда может вылупиться моа], — говорит Ламм. — Но я думаю, это середина 2030-х годов».
До этого Colossal должен потренироваться на других видах мелких птиц, затем перейти к крупному эму и, наконец, к гигантской моа. Природа создала идеальный маленький репродуктивный пакет, изобретя яйцо. Наука медленно учится ему соответствовать.