Некоторые экологи давно говорят, что возрождение мамонта было бы полезно северным регионам России. Эти животные, мол, смогли бы затормозить глобальное потепление и воссоздать высокопродуктивные тундростепи.
Однако есть иная точка зрения: для тундры и тундростепей в ближайшую сотню лет просто не останется места, и никакие мамонты этого не поправят. Экосистемам, которые придут на север России, скорее пригодились бы слоны — но совсем другие. Речь идет о существах вдвое массивнее тираннозавров. Вот только готовы ли люди к таким новым соседям?
Мамонты известны нам едва ли не лучше, чем любые другие древние виды животных. Они частые герои в мультфильмах, муляжи и чучела этих животных есть в очень многих музеях. И всё из-за их очень высокой сохранности в вечной мерзлоте, позволившей исследователям точно воссоздать их симпатично-мохнатый облик. Это шеститонный — как современный африканский слон — зверь с закрученными бивнями, шерстью, маленькими ушами и анальной складкой (специфические черты, защищающие от морозов с ветрами).
Российский эколог Сергей Зимов, создатель «Плейстоценового парка» в Якутии, уже не первый десяток лет отмечает, что мамонтов неплохо бы вернуть в северную Евразию, чтобы добиться большего разнообразия фауны. Сейчас к северу от тайги до Северного Ледовитого океана тянется тундра, покрытая ягельником (лишайником). Прирост его биомассы мал, и в отличие от высших растений ягельник практически лишен белков. Такая растительность не может поддержать экосистему с большим количеством видов: даже северные олени переходят на ягельник, только когда у них нет другой еды.
Крупные млекопитающие своими копытами эффективно уничтожают ягельник. Это позволяет прорасти травам, в которых больше белков и микроэлементов. А еще травы активнее используют вещества из почвы, и там, где они растут, общая биопродуктивность куда выше, чем там, где лежит тундра современного типа. Например, остров Врангеля, где возродили овцебыков (весом до 650 килограмм), покрыт не ягельниковм, а в основном травами. Это делает его в чем-то похожим на тундростепь, покрывавшую основную часть Евразии в последний ледниковый период.
Этим соображения Зимов подкрепляет модными сегодня идеями о борьбе с глобальным потеплением. Он отмечает (и за ним это повторяет ряд ученых): вечная мерзлота тундры и тайги накопили огромное количество углеродосодержащих материалов, остатки древних организмов. Пока что они заморожены, то есть остаются вырванными из биологического круговорота. Как только мерзлота растает, бактерии разложат мертвую органику, высвободив миллиарды тонн углекислого газа и метана в атмосферу.
Это, в свою очередь, подстегнет глобальное потепление. А чем теплее станет на планете, тем меньше там будет вечной мерзлоты, ведь она начнет таять во все более высоких широтах. Насчет последствий оттаивания грунта Зимов прав: хорошо известно, что всего 2-3 миллиона лет назад на Новосибирских островах росли широколиственные леса, а вечная мерзлота в северном полушарии была довольно редким явлением.
Логика Зимова в том, что мамонты не дадут заместить тундру тайгой. А без тайги поверхность северной Евразии будет отражать больше солнечного излучения в космос. Ведь степные ландшафты отражают куда больше солнечного излучения, чем более темная тайга. К тому же, он считает, что мамонты и иные крупные травоядные смогут нарушить снежный покров зимой: разрывая снег, они позволят северным морозам зимой лучше промораживать почву.
Казнить нельзя клонировать
В современном научпопе часто принято отчитываться о невиданных успехах в самых новых отраслях, но редко говорят о явных неудачах. Поэтому у многих создается впечатление, что раз уж ученые четверть века назад воссоздали овечку Долли, то уж в наши дни клонировать мамонта из найденных в вечной мерзлоте образцов будет довольно легко. Другие энтузиасты вспоминают, что уже полтора десятка лет как ученые умеют «печатать» ДНК и затем вставлять ее в живую клетку, откуда удалена ее собственная ДНК. Такой организм с полностью синтетической ДНК впервые был создан в 2010 году — и называется Mycoplasma laboratorium (Микоплазма лабораторная).
Американский стартап Colossal в сотрудничестве с крупным генетиком из Гарварда, утверждает, что может поступить даже проще. Поскольку ДНК мамонта и азиатского слона — от которого когда-то и произошли мамонты — не совпадает на 0,4%, то Colossal планирует просто сделать в ДНК слона недостающие вставки с помощью технологии CRISPR-Cas9. Вставки будут скопированы с фрагментов ДНК «мерзлотных» мамонтов, благо там сохранились практически все гены.Звучит логично и даже трогательно.
«Никогда раньше человечество не могло использовать всю мощь такой технологии, чтобы воссоздать экосистему, вылечить нашу Землю и сохранить наше будущее посредством восстановления численности вымерших животных», — говорит Бен Ламм (Ben Lamm), глава Colossal.
Но, кажется, он ошибается. Человечество и сейчас не может в полной мере использовать, воссоздать и вылечить. (Даже оставив в стороне о том, насколько воссоздание произвольно выбранного вида из прошлого можно оценивать как «излечение»).
Дело в том, что клонирование и редактирование ДНК в реальной жизни не очень похожи на яркую картинку из научно-популярной прессы.
Клонирование в этом смысле – технология ограниченной полезности. Дело не в том, что овечка Долли умерла чуть раньше ожидаемого срока: дело в том, что у клонируемых существ вообще заметные проблемы с жизнеспособностью. Половое размножение — в противовес бесполому — появилось потому, что оно эффективнее бесполого. И речь не только о том, что худшие самцы и самки реже размножаются, но и в том, что оплодотворение при половом размножении буквально «исправляет ошибки природы».
Во время мейоза (деление ядра эукариотической клетки) происходит процесс разрезания ДНК на части с последующим ее «ремонтом». Организмы, в норме размножающиеся половым путем, при переходе на клонирование будут накапливать больше ошибок в ДНК. В итоге при клонировании выше вероятность потери беременности «суррогатной матерью», и выше общая вероятность потери плода. К чему это ведет? При попытке восстановить клонированием недавно вымерший в Испании вид горного козла опытный экземпляр умер вскоре после родов из-за врожденного дефекта легких.
А вот с мамонтом клонирование вряд ли получится даже начать. Человеческие замороженные клетки в норме теряют жизнеспособность через считаные десятки лет. Мамонты вымерли 3700 лет назад (тогда на острове Врангеля погибли последние), всего через тысячу лет после эпохи пирамид. Сомнительно, что клетки сложных существ могут быть пригодны для клонирования, пролежав тысячи лет в земле.
Может быть, выручит синтез их ДНК? Тоже нет. После гибели животного его ДНК через какое-то время распадается на множество фрагментов. В каждой ДНК млекопитающих (как наших, так и мамонтов) примерно три миллиарда “элементов”, и если ее вытянуть в одну цепочку, то ее длина составила бы пару метров. Что будет, если вам надо восстановить точную последовательность цепочки из трех миллиардов звеньев, но перед этим цепочку порвали на мелкие куски?
Лав Дален из Шведского музея естественной истории отмечает:
«Все результаты изучения ДНК мамонтов показывают, что они рассыпались на десятки миллионов фрагментов. И нет никакой возможности собрать их обратно [в правильном порядке]».
Как же биологи создали ту самую Микоплазму лабораторную, организм с полностью синтетической ДНК? А очень просто: они выстраивали напечатанные специальным устройством компоненты синтетической ДНК, ориентируясь на имеющиеся образцы «живой» ДНК обычной, «нелабораторной» микоплазмы. Но ни у кого на планете нет целой ДНК мамонта — и никогда не будет.
Собрать такую ДНК в правильном порядке случайно практически невозможно. Представьте, что у вас есть паззл из трех миллиардов частей, да еще и трехмерный. Причем даже единственная ошибка при его сборке может привести к гибели «собираемого» существа. Вероятность успеха — чисто теоретическая.
Так что компания Colossal, как и ее предшественники это либо мечтатели, либо те, кто пытаются «срубить хайп». Предлагаемый ими путь, скорее всего, не годится Таким путем нельзя восстановить настоящего мамонта. Даже если ограничиться вставками «мамонтовых» генов в геном современного азиатского слона, то мы не знаем, куда именно их надо вставить, чтобы итоговая ДНК дала нам слона с «мамонтовыми» чертами — а не с врожденными уродствами из-за неправильно собранной ДНК.
Лав Дален продолжает: этот путь «очень сложен, если не невозможен». Во-первых, не все фрагменты ДНК мамонта еще найдены. Нынешняя предположительно полная расшифровка основана на использовании как образца последовательности генов современного слона. «Если мамонт-специфичные гены существовали и они важны для восстановления этого вида, «воскресить» его [вставками ДНК] не получится», — предупреждает исследователь. Скажем честно: крайне сомнительно, что таких генов, которые были у мамонтов, но которых нет у слонов, действительно не было. Скорее всего специфичные только для мамонтов гены действительно существовали.
Есть и еще одна проблема: подсаживание «синтетического» эмбриона в матку современной слонихи-суррогатной матери может кончиться выкидышем, потому что их разделяют миллионы лет эволюции, но такой риск нельзя оценить даже с приблизительной точностью.
Допустим на минуту, что Colossal невероятно повезло, и мамонта все же восстановят. Что будет тогда — сразу хэппи-энд, или начало бесконечных проблем?
Искусственный мамонт в искусственной среде
Ключевой вопрос: где должен жить возрожденный зверь? Тундростепи в современном мире нет. Тундростепь ледникового периода существовала потому, что тогдашний мир отличался от современного. На планете было очень холодно, а из холодных морей слабо испаряется вода. Соответственно, дождей было очень мало. Поэтому в зонах с серьезной инсоляцией — типа современного Волгограда — было очень мало осадков, 150-300 миллиметров в год. Что еще важнее, углекислого газа в воздухе было всего 180 частей на миллион (а сейчас — 410). Из экспериментов известно, что растения с С3-фотосинтезом испытывают проблемы с выживанием уже при 150 частях СО2 на миллион. При 180 они еще выживают, но уже с большим трудом. Именно такой С3-фотосинтез используют деревья — поэтому континентальная Евразия ледникового периода была практически безлесной.
Не защищенную лесом почву солнечные лучи эффективно прогревали летом, способствуя сезонному отступлению вечной мерзлоты в глубину. Сегодня ровно те же эффекты видны в северной тайге после пожара, прореживающего высокие деревья: когда мало тени крон, мерзлота летом сильно протаивает, делая доступным для корней до метра почвы и более. Без пожаров в северной тайге растениям доступно 5-30 сантиметров почвы.
Что будет, если мы выпустим мамонта в современную тундру? Ягельником он сыт не будет, это достаточно очевидно (там почти нет белков, да и биопродуктивность по массе у него мала). Долгие годы мамонтов придется подкармливать травами. Потом они вытопчут ягельник до земли, и наконец начнут прорастать травы. Вот только на севере России после уничтожения ягельника любит прорастать еще один тип растений: деревья. Уже с начала XVIII века на Таймыре появился первый лес, а сейчас полуостров осваивается лиственницей и в других местах. Из палеонтологической летописи известно, что всего 4-9 тысяч лет назад тундры в границах современной России практически не было, а тайга выходила к Северному океану.
Почему? Потому что леса неизбежно выигрывают у трав везде, где условиях жизни растений достаточно благоприятны. Трава может доминировать над деревьями только там, где так плохо, что деревьям не выжить. Например,там, где слишком мало воды, или слишком холодно. Именно «так плохо» и было в тундростепи прошлого.
В ледниковый период «бедный» на СО2 воздух заставлял растения сильнее приоткрывать устьица листьев и терять больше воды. То есть все они были куда более требовательны к ней. При 150-300 миллиметрах осадков в тундростепи было трудно выжить даже отдельным лиственницам — поэтому травы и доминировали. В межледниковье тундростепь начинала сменяться лесом, но затем новый ледниковый период возвращал ее обратно.
Но сейчас потепление обещает быть куда более сильным, чем в прошлые межледниковья. Климат, скорее всего, вернется к миоцену — на миллионы лет назад. В миоцене никакой тундростепи не было, и никаких мамонтов тоже не было: планета была теплой, СО2 в воздухе было много, растения требовали меньше воды и получали больше тепла. Естественно, что в таких условиях тундра будет сменяться лесом, а не превращаться в травяную тундростепь.
Что будет есть мамонт в лесу? Здесь следует напомнить, что крупные травоядные не большие любители хвойных деревьев. У них довольно специфические листья (иголки), много смол в составе, и так далее. Слоны могут есть небольшие хвойные деревья (в зоопарках такое случается), но они все равно не станут их основной пищей.
Старший научный сотрудник Лаборатории млекопитающих Палеонтологического института имени Борисяка РАН Евгений Мащенко подчеркивает: «В современной тайге крупные млекопитающие тоже живут не везде. Лоси, олени предпочитают опушки, где есть подрост из лиственных растений — ольха, ива. Ими в основном они и питаются».
Что же будет есть мамонт, если даже к современным крупным млекопитающим северная тайга не слишком щедра? Траву будут эффективно глушить лиственницы, уже начавшие повторное покорение тундры, которой они владели несколько тысяч лет назад. Но лиственницами мамонты сыты не будут. Ими, в заметных объемах, не питается ни одно крупное млекопитающее.
Конечно, люди-то могут поправить дело. Лиственницы можно вырубать — вручную — это даст травам расти в условиях вытоптанного мамонтами ягельника. Но это тогда не дикая природа, а тщательно окультуренный заповедник.
Напомним: из наблюдения за слонами известно, что они кочуют на очень большие расстояния и не живут в одном месте подолгу. Это значит, что мамонты не смогут вытоптать подрастающие лиственницы ногами. То есть, без вмешательства человека тундростепь просто станет тайгой — как это уже было 4-9 тысяч лет назад. О каком возвращении экосистем прошлого можно говорить, если мамонтовые ландшафты при современном «богатым» СО2 воздухом придется не только возвращать, но и поддерживать вручную?
Именно поэтому Евгений Мащенко на вопрос «подошел бы «Плейстоценовый парк» [Зимова] мамонту» и заключает:
«Нет, некуда мамонту возвращаться. Не существует тех экосистем, в которых мамонт существовал. Отдельные элементы таких экосистем есть в центральной Якутии, на Аляске и в некоторых участках арктической Канады. То есть это будет животное, которое нужно будет кормить, поить».
Такой проект не имеет отношения к тому, чтобы «воссоздать экосистему, вылечить нашу Землю и сохранить наше будущее посредством восстановления численности вымерших животных». Он имеет отношение только к «рекреационному» сельскому хозяйству: возрождению вида только для того, чтобы он жил как туристическая достопримечательность. Сам по себе мамонт в климате 2100 года не будет жизнеспособен почти нигде.
Можно загнать его на небольшой остров, типа острова Врангеля. Мигрировать там некуда, и вытаптыванием мамонты не дадут лесам вновь захватить остров. Но беда в том, что и это не будет для них естественной средой обитания. Известно, что оказавшись на острове Врангеля в прошлый раз, мамонты превратились в карликов (не больше двух метров высотой), а площадь острова привела к малой численности популяции и вынужденному близкородственному скрещиванию и вырождению.
Стоп, у нас замена: слон вместо мамонта!
Подчеркнем: само по себе повторное внедрение слонов в нашей стране очень даже может иметь смысл. Как мы уже писали, крупные травоядные в экосистеме играют огромную роль, над которой никто особо не задумывается: поддерживают почвы в нормальном состоянии.
Фосфор и ряд других микроэлементов выходят на поверхность с горными породами далеко не везде. Там, где есть выходы фосфорсодержащих пород, вода разносит их докуда может, но – может не везде. Чтобы донести фосфор до других мест, нужны крупные животные. Они съедают растения в фосфороизбыточных местах, затем идут в другую сторону и своими фекалиями обогащают почву фосфородефицитных мест. Слоны в Африке — один из важнейших естественных «фосфорных рециркуляторов». Из-за особо дальних миграций они успешнее других животных могут распределять фосфор там, где он нужен.
Что бывает в экосистемах, где крупных травоядных подолгу нет, хорошо видно на примере Австралии. До прихода туда человека большие местные травоядные распределяли фосфор нормально. Позже они были истреблены, и десятки тысяч лет фосфор не распределялся с нужной интенсивностью. В итоге местные почвы — самые бедные фосфором в мире. Австралийские фермеры без фосфорных удобрений не могут получить нормальный урожай, а среди «первозданной местной флоры» доминируют те виды, что до прихода человека вовсе не были доминирующими — зато они лучше других переносят острый дефицит фосфора.
Раньше север Евразии имел немало крупных травоядных, которых сейчас нет. Без них местные леса рано или поздно столкнутся с австралийским сценарием острого дефицита фосфора. И крупные травоядные им бы очень пригодились!
Мамонтов нам не возродить — жаль, конечно. Но есть альтернатива, позволяющая решить «фосфорную проблему» : азиатский или даже африканский слон. Определенно, в России холоднее, чем на родине этих животных. Но дело в том, что крупные млекопитающие вообще переносят холод легче жары.
Из опыта содержания слонов и львов в зоопарках с открытыми площадками известно, что при постепенной адаптации к холоду они и сами могут выходить на холодный и морозный воздух. Конечно, у них нет шерсти мамонтов, но она сегодня и не так нужна: тундростепь ледникового периода была исключительно ветреным и пыльным местом. Сегодня ветра сходной силы регулярно бывают в Сибири разве что на побережье океана.
Ничто не мешает попробовать постепенно акклиматизировать азиатских и/или африканских слонов сперва в крупных огороженных заповедниках на юге России, а затем, по мере их привыкания, перемещать все севернее, хотя бы до зоны южной тайги. Кто знает, быть может, со временем — и до северной?
Слоны играют роль крупных инженеров экосистем не только тем, что разносят фосфор и другие полезные микроэлементы. Они еще и роют почву, чтобы добраться до подземной воды — и затем такие «колодцы» посещают другие крупные травоядные. Лошади Пржевальского из «Плейстоценового парка» тоже любят воду, но сами до нее достать часто не могут. То же самое относится к зубрам и бизонам. Определенно, внедрение слона в России привело бы к росту ее биоразнообразия.
Тем более, что прямобивневый лесной слон (Palaeoloxodon antiquus) здесь у нас уже жил — многие сотни тысяч лет.Близкий к нему вид (иногда его считают подвидом европейского собрата), азиатский Palaeoloxodon namadicus достигал массы в 22 тонны. Оба они вполне процветали: именно эти виды прямобивневых слонов достигали роста выше пяти метров и массы в 15-22 тонны. На сегодня палеонтологи не знают более крупного наземного млекопитающего, чем былой прямобивневый слон, некогда типичный для Русской равнины. Он был в 2-3 раза массивнее самых крупных современных слонов или тираннозавров прошлого.
Причины былого процветания прямобивнего лесного слона понятны: он не мамонт. Palaeoloxodon antiquus явно был приспособлен к объеданию веток деревьев и их коры и не имел обязательной привязки к траве. В межледниковья широколиственные леса распространились по Евразии очень широко, давая обильную пищу лесным слонам севера. А климат конца нашего века, без каких-то глобальных проектов, скорее всего, будет климатом миоцена, на три и более градусов теплее нынешнего (на этом сходится большинство климатологов).
Из палеонтологической летописи известно, что при таких температурах широколиственные леса доминируют даже на Новой Земле. Мамонт без перестройки биологии с трудом жил бы в них, а вот прямобивневому лесному слону такая экосистема — дом родной. Для него не придется вручную «менять ландшафт»: обычный слон и так неплохо приспособлен к проживанию в лесах и редколесьях.
Но и тут есть проблема, и серьезная. В возрасте от 10 до 20 лет слоны-самцы впадают в состояние «муста» («муст» — от «пьяный» на фарси). В этот период, длиной в месяц, у самцов слона тестостерон поднимается до 140 раз от нормы, и они ревут. Течные самки-слонихи немедленно подают ответные сигналы и бегут на этот рев. А все остальные слоны, да и другие животные, в меру сил разбегаются во все стороны — слон в состоянии муста легко нападает на кого угодно, убивает и увечит носорогов, слонов-самцов и даже не желающих спариваться самок. Большинство убийств людей слонами — а их куда больше, чем число убийств людей волками или белыми акулами — приходится именно на муст.
Надо понимать, что от переселения слонов в Россию их привычки вряд ли сильно изменятся. И кто захочет жить рядом со склонным к периодическим безумствам существом с массой небольшого диплодока?
Конечно, и с мустом можно бороться, подселяя в группы старых самцов, которые каким-то (не очень понятным образом) образом подавляют «мустовое» поведение молодых слонов-самцов, удерживая их в рамках приличий. Но в дикой природе на каждое стадо старых самцов не напасешься.
Все это значит, что реинтродукция слона (если вдруг все же соберемся) в современные высокие широты будет требовать большой осторожности и большого энтузиазма со стороны местного населения. Хватит ли у нас и того, и другого?
Автор: Александр Березин