Динокурятина

Котина Е.
(«ХиЖ», 2015, №12)

«Злосчастная тварь устроила замыкание и угробила установку ценой в двести тысяч долларов. Мы были окончательно разорены, а взамен нам достался хорошо зажаренный динозавр. Нас только слегка опалило, зато он, бедняга, получил полную порцию электроэнергии. Мы сразу почувствовали это, такой аромат носился в воздухе. Я осторожно ткнул динозавра щипцами. Обугленная кожа от прикосновения сместилась, обнажив белую, как у цыпленка, сочную плоть. Я не удержался и попробовал. Это было потрясающе вкусно...»

Рассказ Айзека Азимова «Памяти отца» («Химия и жизнь», 1983, № 10, перевод Р.Вадиевой) был написан в 1975 году. И полувека не прошло, а динозавры рядом с нами, вполне возможно, что и съедобные, уже не кажутся чем-то нереальным. Правда, теперь-то мы понимаем, что их добудут не физики — проекты машины времени слабо развиваются, — а биологи.


s20151246 dinokur1.jpg

Обложка книги Джека Хорнера «Как создать динозавра». Конечно, из курицы, из кого же еще?


Для начала стоит решить важнейший вопрос: кошерны ли динозавры? Конечно, авторам исследования, результаты которого опубликованы в журнале «Evolution: Education and Outreach», вряд ли так уж необходимо было узнать, «что можно есть еврейскому путешественнику во времени». Интереснее другое: благодаря методам палеонтологической реконструкции мы можем рассматривать вымерших животных почти так же детально, как если бы они уже гуляли по нашим лабораторным столам. Кроме того, авторы статьи напоминают, что лучший способ разбудить студента или школьника — неожиданная постановка вопроса.

Тора делит животных на тех, которых можно есть, и тех, которыми надлежит гнушаться, на основании морфологии и поведенческих особенностей. Кроме того, приводятся перечни разрешенных и запрещенных к поеданию животных. Эти перечни тщательно анализируют современные эксперты на предмет выявления дополнительных закономерностей: в XXI веке часто приходится определять кошерность животных, никоим образом не упомянутых в Торе, которая, в сущности, обозревала лишь фауну небольшой части Среднего Востока.

Естественно, трое палеонтологов не ограничились динозаврами, уделив внимание и другим группам. Например, можно есть «всякий скот, у которого раздвоены копыта и который жует жвачку», но не верблюда. Очевидно, дело в том, что у верблюда не настоящие копыта: он опирается на фаланги пальцев, а не на их концы, покрытые роговыми «футлярами». Стало быть, бизон кошерен, лама — нет. А как быть с многочисленными вымершими копытными? Парнокопытных от непарнокопытных отличить несложно. Забавно, кстати, что многие ископаемые родственники верблюда имеют шанс оказаться кошерными: они опирались на кончики пальцев. Сложнее узнать, жевал ли данный парнокопытный жвачку, то есть отрыгивал ли проглоченную траву, чтобы пережевать повторно и отправить в другую камеру желудка: если нет, то место ему рядом со свиньей. Строение зубов жвачных и нежвачных травоядных отличается не особенно сильно. Желудки с их камерами, естественно, не сохранились. Не исключено, что тут поможет изотопный анализ — соотношение изотопов углерода 12С и 13C.

Оно зависит от диеты животного, наверняка на нем отражается и участие в пищеварении бактерий, характерных для жвачных. Но эта методика пока не разработана. А вот положение животного на филогенетическом древе может сказать многое: если оно принадлежало к группе, все невымершие члены которой жуют жвачку, можно достаточно уверенно утверждать, что оно тоже было жвачным.

Книга Левит разрешает есть «тех, у которых есть голени выше ног, чтобы скакать ими по земле». Эта загадочная фраза разъясняется примерами: речь идет о саранче и других представителях отряда прямокрылых, с некоторыми сомнениями по поводу сверчков. Дозволена также рыба, имеющая чешую (чешую определенного типа, добавим: дискуссии о кошерности осетра продолжаются до сих пор). И если жвачные животные появились лишь в позднем эоцене, то рыбы с подходящей чешуей известны с юрского периода, а древнейшие прямокрылые жили в каменноугольном периоде — возможно, даже 316 млн. лет назад. Диета еврейского путешественника в более отдаленные времена будет вегетарианской — и весьма скудной, учитывая тот факт, что покрытосеменные растения еще не появились.


s20151246 dinokur2.jpg

Эоценовая рыба Cockerellites liops из отряда окунеобразных, вероятно, кошерная


Динозавры, скорее всего, некошерны. Правда, их нельзя отнести к тем, кто пресмыкается по земле, как «ящерица с ее породою: в отличие от современных рептилий, однозначно некошерных, они ходили на довольно-таки прямых лапах. Их близкие родственники среди современных групп — как ни странно, птицы.

Кого считать птицами — вопрос непростой. Можно ответить: «Всех ныне живущих птиц и их предков вплоть до последнего общего предка» — но тогда птицами не окажутся ихтиорнис и археоптерикс, что как-то неправильно. Если же относить к птицам и непредковые вымершие виды, более близкие к современным птицам, нежели к другим группам, — велоцираптор еще туда-сюда, но положить в ящичек «птицы» трицератопса рука не поднимается... Так или иначе, многие птицы кошерны, значит, могут быть кошерны и родственные им вымершие существа. Гнушаться следует хищных птиц, рыбоядных и падальщиков — но среди динозавров были и травоядные. Однако в список запрещенных попали страус и зуек, поэтому сведущие люди считают, что под подозрением все нелетающие птицы и (или) не имеющие на лапе пальца, который смотрит назад и гомологичен нашему большому пальцу. Такого пальца у динозавров нет. Увы.


s20151246 dinokur3.jpg
Динозавры ближе к птицам, чем к крокодилам


Эти нюансы можно учесть, приступая к проектированию современного динозавра на базе курицы. Кроме шуток, изменений на генетическом уровне понадобится минимум. Клюв заменить мордой, в пасти вырастить зубки, крылья превратить обратно в лапы, а сзади приделать длинный хвост — и готов миниатюрный кузен велоцираптора. Что касается оперения, мелкие динозавры — а возможно, даже великие и ужасные тираннозавры! — были покрыты пухом и перьями, а не чешуей. Поэтому перья можно оставить, разве что расцветку выбрать посерьезнее: над беленькими и пестренькими динозаврами люди будут смеяться. Можно было бы взять страуса или гоацина, в морфологии этих птиц много архаичных черт. Но куры изучены намного лучше, и их легче содержать в лаборатории.

Проектированием курозавра всерьез увлекся известный палеонтолог и молекулярный биолог Джек Хорнер, тот самый, кто в 70-е годы прошлого века нашел гнезда динозавров и доказал, что по крайней мере некоторые из них заботились о потомстве. Он был научным консультантом фильма «Парк юрского периода» и даже, как говорят, прототипом доктора Алана Гранта. Идея проекта и возникла из обсуждения ранних вариантов сценария: «А почему бы не сконструировать динозавра на самом деле?» Мало оснований надеяться на то, что будет найдена неповрежденная ДНК динозавра: эти животные гораздо древнее неандертальца. Но у нас есть ДНК птиц, и мы можем определить, какие изменения внести в нее, чтобы выключить признаки птицы и включить признаки зубастого пращура. Джек Хорнер даже написал об этом популярную книгу «Как сделать динозавра».

Ученые решили начать с хвоста. У современных птиц хвост — это копчиковая кость, или пигостиль: несколько сросшихся позвонков, создающих опору для рулевых перьев. Но так было не всегда, вспомним того же археоптерикса. Команда Хорнера суммировала имеющиеся сведения о механизмах формирования хвостов у позвоночных и, в частности, нашла 23 мутации, которые вызывают аналогичное укорочение хвоста у мышей. Это поможет составить список генов-кандидатов, мутации в которых подарили птицам короткие хвосты. И если сделать соответствующие замены в геноме цыпленка, наверное, вылупится хорошенький пушистый птенчик с длинным ящеричным хвостиком.


s20151246 dinokur4.jpg

А вот таким будет скелет курозавра


Пока это не проверили на практике, зато недавно другая группа ученых получила эмбрионы цыплят со змеиным рылом. Ведущие авторы работы — Бхард-Анджан Бхуллар (Йельский университет, университет Чикаго) и его научный руководитель Архат Абжанов (Гарвардский университет). Они подчеркивают, что их задача — ни в коем случае не создание динокуриц, а исследование важнейшего эволюционного события — возникновения клюва.

Успеху птиц как класса во многом способствовали именно клювы, в частности огромное разнообразие их форм (помните сказку Виталия Бианки «Чей нос лучше?»). Было бы интересно узнать, что приключилось с кем-то из маленьких динозавриков, отчего миниатюрные косточки в передней части челюсти (премаксиллы, или межчелюстные кости) образовали этот странный вырост, — иначе говоря, установить, какие молекулярные механизмы формируют скелет клюва.

Ученые сравнили активность генов в эмбрионах кур, эму, аллигаторов, ящериц и черепах. Оказалось, что птицы отличаются от рептилий рисунком активации двух сигнальных систем, отвечающих за развитие лицевого скелета на ранних этапах развития. Определенные гены начинают работать в определенных участках будущей морды, и у птиц эти участки гораздо обширнее. А что, если нивелировать птицеспецифическую активность? Ученые сделали это, вырезав в яйцах окошки и поместив в нужные точки эмбрионов бусины из пористого материала, пропитанные специальными веществами — ингибиторами этих сигнальных систем.


s20151246 dinokur sl1.jpg

У эмбрионов кур в эксперименте не только не развился клюв — премаксиллы у них парные, короткие и округлые, — но и нёбная кость приобрела черты, характерные для рептилий.


Опыт удался. «Экспериментальные животные не имеют клюва, у них сформировалась широкие округлые морды. Однако им по-прежнему не хватает зубов, а морды покрыты роговым чехлом», — говорит Бхуллар. Впрочем, эмбрионы цыплят с зубами, похожими на зубы архозавров или, если угодно, крокодилов, были получены еще в 2006 году («Current Biology», 2006, 16, 4, 371—377). Правда, у зубов нет эмали — птицы утратили гены, отвечающие за ее образование. Тут опять понадобятся трансгенные технологии. Короче говоря, еще немного усилий, и можно будет собрать курозавра согласно пошаговой инструкции.


s20151246 dinokur sl2.jpg

Премаксиллы у разных групп животных


Критики скажут: что за дурацкая затея, кому нужен уродливый цыпленок, якобы похожий на динозавра? Но дело не только в динозавре (хотя спонсором проекта Джека Хорнера выступает сам Джордж Лукас и, наверное, его обрадует зубастый монстрик). Важное направление современной науки — эволюционная биология развития, она же «эво-дево», одна из задач которой — выведение хода эволюции из хода индивидуального развития. Статьи с названиями, потешающими журналистов и блогеров, могут содержать серьезные научные результаты. Делая динозавра из птицы, мы узнаём, как птица получилась из динозавра — и многое другое, что касается всех нас, позвоночных.


Литература


Roy E. Plotnick, Jessica M. Theodor, Thomas R. Holtz. Jurassic Pork: What Could a Jewish Time Traveler Eat? Evolution: Education and Outreach. 2015, 8, 17, doi:10.1186/s12052-015-0047-2, http://www.evolution-outreach.com/ content/8/1/17.

Dana J Rashid, John R Horner et al. From dinosaurs to birds: a tail of evolution. EvoDevo. 2014, 5, 25, doi: 10.1186/2041- 9139-5-25.

Bhart-Anjan S. Bhullar, Arhat Abzhanov et al. A molecular mechanism for the origin of a key evolutionary innovation, the bird beak and palate, revealed by an integrative approach to major transitions in vertebrate histor y. «Evolution», 2015, 69, 7, 1665—1677, doi: 10.1111/evo.12684/

Разные разности

15.11.2019 15:30:00

8 ноября в МИА «Россия сегодня» состоялась торжественная церемония награждения лауреатов Всероссийского конкурса «ПРО Образование 2019». Журнал «Химия и жизнь» стал лауреатом в номинации «Лучшие публикации ПРО химическое образование».


>>
06.11.2019 18:00:00

…почти полный череп высшего примата, найденный в Эфиопии, идентифицирован как Australopithecus anamensis; возраст его составляет около 3,8 млн лет…

…создана электронная перчатка на протезную руку, которая обеспечивает реалистичный внешний вид, мягкость, тепло, а также восприятие давления, температуры и влажности…

…антипрививочники начинают терпимее относиться к вакцинации, когда вспышка инфекционной болезни происходит недалеко от места их проживания…


>>
29.10.2019 19:30:00

Группа ученых из Австралийского центра исследований древней ДНК выяснила, что чистых-то сапиенсов вовсе и нет: в разных местах планеты человеческие предки скрещивались с человекообразными представителями по меньшей мере четырех разных видов

>>
23.10.2019 18:00:00

Куда девать старые литиевые батарейки? Точнее, не батарейки, а батареищи? Этот вопрос возникает у многих горожан, которые видят стремительно растущий парк электрических средств передвижения.

>>
07.10.2019 17:00:00

...устройство весом 307 г, прикрепленное к колену пользователя, может генерировать 1,6 микроватта энергии за счет движения ноги при ходьбе...

...брюхоногий моллюск Chrysomallon squamiferum стал первым глубоководным животным, оказавшимся под угрозой исчезновения из-за добычи полезных ископаемых на морском дне...

...водные экстракты кузнечиков, сверчков и шелковичных червей в пять раз богаче антиоксидантами, чем апельсиновый сок...


>>