Apie neandertaliečių genomą mes turime daug informacijos – tiek daug, jog atsirado manančių, kad mūsų protėvius reikėtų pabandyti klonuoti.
Technologinė pažanga, panašu, jau netrukus leisti tai padaryti. Lieka vienintelis klausimas – kaip geriausia tai padaryti, ir ar iš viso mums derėtų tai pradėti?
Jei neandertaliečiai kada nors ir vaikščios žeme, tai naujoji jų karta bus kilusi iš baltymų, riebalų ir vandens emulsijos, naudojant „454 Life Sciences” laboratorijoje (Branfordas, Konektikutas, JAV) veikiančią DNR fragmentų išskyrimo įrangą. Būtent ši įranga pastaruosius ketverius metus renka mažyčius DNR „trupinėlius”, randamus ištirpintose organinėse medžiagose, į kurių tarpą patenka ir neandertaliečių kaulų gabaliukai. Iššifruotos genetinės sekos paleoantropologams suteikė naujų priemonių, kuriomis jie grindžia savo teorijas apie žmonijos artimiausio, tačiau kadaise išnykusio giminaičio biologiją.
Pirmieji neandertaliečių DNR tyrimai buvo sutelkti ties mitochondrijomis – mikroskopinėmis ląstelių dalimis (organelėmis), kurios ląstelėse konvertuoja maistą į energiją. 2005 metais 454 laboratorija pradėjo bendradarbiauti su Leipcige (Vokietija) įsikūrusiu Makso Planko institutu. Nuo tada imta sudarinėti pilną neandertalietės moters, mirusios maždaug prieš 30 tūkst. metų, genomą. Jos palaikai prieš kelis metus rasti Kroatijos Vindija oloje. Šis darbas reikalauja kruopštaus darbo, tačiau archeologams ir biologams šio neeilinio eksperimento rezultatai suteiks tokias galimybes, kurios dar prieš 10 metų atrodė tarsi mokslinė fantastika. Kai darbas bus baigtas, mokslininkai galės išvysti ir toliau tyrinėti išbaigtą artimiausio žmonijos giminaičio genetinį kodą.
Neandertaliečių genomas mokslininkams leistų ne tik atsakyti į klausimus apie jų sąsajas su mūsų pačių gimine – ar mes tikrai maišėmės vieni su kitais, ar mes esame atskiros rūšys, kas buvo protingesni; genomas taip pat būtų naudingas kuriant naujos kartos vaistus ir medicininius metodus. Visiškai realu, jog per artimiausius kelis metus bus sukurti metodai, leisiantys klonuoti neandertaliečių ląsteles ar net ištisas jų kūno dalis.
Galimybė panaudoti jau išnykusių homininų genus „išsvies” paleoantropologijos sritį į visiškai „nepažįstamą” etikos teritoriją.
„454 Life Sciences” laboratorijose dirbantys Geraldas Irzykas, Jasonas Affourtitis, ir Thomasas Jarvie’as mielai paaiškina, kokiais būdais jie nuskaito neandertaliečių DNR sudarančias chemines medžiagas ir genus, kurie sudarė esminę jų biologijos dalį. DNR būdinga vadinamoji dvigubos spiralės forma, dėl kurios ji atrodo tarsi susuktos kopėčios Kiekviena „kopėčių” pakopa vadinama bazine pora. Pakopos yra sudarytos iš cheminių medžiagų – nukleotidų – porų: adenino, timino, citozino ir guanino. Jos paprastai žymimos pačia pirmąja pavadinimo raide (A, T, C ir G). DNR sudarančių nukleotidų seka lemia tai, kokius genus turės organizmas ir kaip jie funkcionuos.
Dabartiniu metu didžiąją neandertaliečių genomo iššifravimui reikalingo daro dalį atlieka San Diego (Kalifornija, JAV) įsikūrusi kompanija „Illumina”, patį šio proceso principą sukūrė „454 Life Sciences” mokslininkai. Jų metodo pranašumas – galimybė vienu metu nuskaityti šimtus tūkstančių DNR sekų. Genomo nustatymo technologijos tobulėjimas savo sparta prilygintinas kompiuterių galios didėjimui.
„Prieš šešerius metus, norėdami nustatyti bakterijos E. coli genomą, kurį sudaro maždaug 4 milijonai bazinių porų, būtume išleidę vieną ar net porą milijonų dolerių, viskas truktų metus ir tektų išlaikyti 150 žmonių kolektyvą, – sako Th. Jarvie. – Šiandien vienas žmogus tą patį darbą gali padaryti per dvi dienas, ir tai tekainuotų kelis šimtus dolerių”.
Sudėlioti nustatytus fragmentus reikiama tvarka gali būti šiek tiek sudėtingiau. „Iš pirmo žvilgsnio tai atrodo tarsi atsitiktinis adenino, timino, citozino ir guanino kratinys, – sako G. Irzykas. – Tačiau pasirodo, jog yra tam tikri šablonai ir dėsningumai, kurie paprastai būna būdingi tam tikrai konkrečiai organizmų grupei”. Neandertaliečių atveju žmogaus ir šimpanzės genomai, tikrinant sekas, buvo panaudoti kaip „atraminiai”.
Darbas su senovine DNR gali būti dar problematiškesnis nei gyvų rūšių genetinės medžiagos tyrinėjimas. Praėjus vos kelioms valandoms po mirties, ląstelės pradeda skaidytis – vyksta apoptozės procesas. Mirštančios ląstelės išskiria fermentus, kurie „sukapoja” DNR į mažyčius gabalėlius. Tai reiškia, jog žmogaus ląstelėje visas trijų milijardų bazinių porų ilgio genomas suskaidomas į kelių šimtų bazinių porų ilgio ar net trumpesnius fragmentus. DNR taip pat patiria cheminius pokyčius, atsirandančius dėl nukleotidų senėjimo – C pasikeičia į T, o G pavirsta A. Todėl genų seka bet kuriuo momentu gali būti klaidingai interpretuota.
Neandertaliečių mėginiuose nuo 90 iki 99 proc. DNR kilę iš bakterijų ir kitų biologinio pobūdžio priemaišų, kurios įsiskverbė į kaulus šiems slūgsant po žeme ir vėliau – saugykloje. Pašalines DNR tenka identifikuoti ir pašalinti. Dėl dabartinio žmogaus ir neandertaliečio panašumų tą atlikti gali būti itin sudėtinga, nes pašalinė DNR įsiskverbia ir iš kaulus iškasusių ir jų pirminę analizę atlikusių žmonių.
Pensilvanijos valstybinio universiteto (JAV) genetiko Stephano Schusterio teigimu, visiškai natūralu, kad pirmajame neandertaliečių genomo „eskize” bus daug klaidų. Jo vertinimu, visiškai tiksliai DBR sekai nustatyti prireiks bent penkių atskirų to paties individo mėginių, o visą seką nustatyti teks bent 30 kartų.
S. Schusteris 2007 metais nustatė mamuto genomą. Jo naudotas metodas gali tikti ir kitiems dideliems gyvūnams. Tačiau norint paimti penkis to paties neandertaliečio mėginius, tektų sunaikinti didelį kiekį moksliniu požiūriu vertingo kaulo. Ispanijos Barselonos universiteto paleogenetikė Carles Lalueza-Fox įsitikinusi, jgo DNR tikslumą būtų galima patikrinti pakartotinai (dešimtis ar net šimtus kartų) nustatant įtarimų sukėlusias genomo sritis.
Neandertaliečiui klonuoti prireiks daug daugiau nei tiksliai nustatyto genomo. Naudojant dabartines technologijas, dirbtiniu būdu surinkti tikslią jo DNR sekos kopiją galima palyginti lengvai ir pigiai. Tačiau pavienę DNR giją ir gyvą ląstelę skiria daug daugiau.
„Daug didesnis iššūkis – kaip surinkti genomą neturint ląstelės? – retoriškai klausia Jeilio universiteto (JAV) genetikas Jamesas Noonanas. – Kaip supakuoti DNR į chromosomas, ir kaip visa tai sugrūsti į ląstelės branduolį? Kol kas mes nežinome, kaip tą padaryti”.
Chromosomų viduje esančios DNR erdvinė forma įtakoja, kaip genai sąveikauja su ląstelės viduje esančiais chemikalais. Šios sąveikos nulemia, kada, kiek daug ir kokio tipo baltymų pagamins ši ląstelė. Baltymai savo ruožtu yra statybiniai visų organizmų blokai, tad geno pasireiškimo stiprumas yra lygiai tiek pat svarbus, kiek ir pati DNR. S. Schusterio ir Lalueza-Fox nuomone, mirus neandertaliečiui atsiradę ląstelių pažeidimai užkerta kelią genų sąveikos ypatumams nustatyti. Tai taip pat galėtų reikšti, jog neįmanoma klonuoti kažko, kas mirė prieš 30 tūkst. metų.
Vienas iš būdų apeiti dirbtinio genomo keliamas problemas būtų egzistuojančios gyvos žmogaus ląstelės DNR modifikacimas. Tokį genetinį modifikavimą jau galima atlikti, tačiau kol kas vienu metu galima padaryti tik labai nedidelį skaičių pakeitimų. Norint klonuoti neandertalietį, tektų padaryti tūkstančius ar netgi milijonus žmogaus DNR modifikacijų. Harvardo medicinos mokyklos genetikos profesorius George’as Churchas yra vienas iš komandos narių, kurioje bandoma sukurti metodą daugybiniams vienalaikiams genomo pakeitimams atlikti.
„Multiplex automated genome engineering” (MAGE) metodo esmė – naudojamos trumpos DNR gijos – vadinamieji oligonukleotidai; jų pagalba į ląstelės genomą tam tikrose konkrečiose jo vietose įterpiami dirbtinės genetinės medžiagos fragmentai. Šiuo metu MAGE principu galima daryti iki 24 pakeitimų vienu metu, ir jis jau išbandytas su bakterijų, pelių ir žmogaus ląstelių genomais. G. Churcho vertinimu, norint dabartinio žmogaus genomą „perdaryti” į neandertaliečio, prireiktų apie 10 milijonų pakeitimų. Norint tai įgyvendinti metodą dar reikia smarkiai tobulinti.
G. Churchas įsitikinęs, jog geriausia būtų neandertaliečio klonavimą pradėti ląstelių lygmenyje. Iš pradžių reikėtų sukurti kepenų, skrandžio arba smegenų ląsteles. „Vien tik žiūrėdamas į genų seką, iš to nieko neišmąstysi – sako specialistas. -Prognozuoti fizines savybes yra sudėtinga; jas tektų išbandyti gyvose ląstelėse”.
Jo manymu, neandertaliečių ląstelės galėtų būti reikšmingos atrandant naujus įvairių žmonėms būdingų ligų gydimo būdus. Į tokių ligų tarpą patenka ŽIV, poliomielitas, vėjaraupiai ir kitos. Jei neandertaliečiai pakankamai daug skiriasi nuo šiuolaikinių žmonių, jie gali turėti genetinį imunitetą šioms ligoms. Jiems taip pat gali būti būdingi biologiniai skirtumai, leisiantys sukurti naujus vaistus arba genetinę terapiją.
Kol kas visi bandymai atkurti išnykusias rūšis buvo nesėkmingi. 2000 sausio 6 dieną Šiaurės Ispanijoje praūžusi stipri audra nulaužė medžio šaką, kuri krisdama suskaldė paskutiniosios pasaulyje Pirėnų kalnų ožkos kaukolę. Atrodytų, tarsi tai yra akivaizdi užuomina į tai, kad nuo kalnų ožių nusisuko bet kokia evoliucinė sėkmė. Tačiau Ispanijos mokslininkai iš gyvūno ausies paėmė audinio mėginį, iš kurio išgauta DNR buvo panaudota sukuriant 439 kiaušinėlius. Iš jų tik 57 išsivystė iki embrionų, 52 neišgyveno pilno brendimo laikotarpio, keturi gimė negyvi, o gimimą „atlaikęs” vienintelis klonas mirė nuo plaučių nepakankamumo praėjus kelioms valandoms po gimimo.
Kalnų ožio klonai buvo sukurti naudojant Worcesteryje (Masačūsetsas, JAV) įsikūrusioje biotechnologijų kompanijoje „Advanced Cell Technology” (ACT) sukurtą branduolio perkėlimo metodą. Metodo esmė – iš donorinės lytinės ląstelės išimamas jos branduolys – dalis, kurioje saugoma ląstelės genetinė medžiaga – ir pakeičiamas klono DNR turinčiu branduoliu. Minėtų Pirėnų ožių atveju, buvo panaudotos paprastų ožkų lytinės ląstelės, nes šios rūšys yra giminingos. Be to, ožkos laboratorinėmis sąlygomis jau daugybę kartų sėkmingai klonuotos, aiškina vyriausias ACT mokslinių tyrimų vadovas Robertas Lanza. Jo teigimu, karvėms ir ožkoms giminingas rūšis šiandien galima klonuoti be didesnių sunkumų.
Rūšims, kurių klonavimo praktikos dar nėra, kyla rimtesnių problemų. Branduolio perkėlimo procesas pažeidžia ląsteles, dėl ko jos dažnai žūva. Naudojant šį metodą, sukuriama daug sergančių ir negyvų individų, ir tai yra esminė priežastis, dėl ko beveik visi mokslininkai priešiškai nusiteikę reprodukcinio žmogaus klonavimo atžvilgiu. Tačiau net jei žmonių arba neandertaliečių klonavimas taikant branduolio perkėlimą būtų ištobulintas, tam greičiausiai prireiktų baisingo bandymų ir klaidų periodo. Tačiau egzistuoja ir kita alternatyva.
Tikėtina, jog geriausias būdas klonuoti neandertaliečius yra sukurti jų DNR turinčias kamienines ląsteles. Pastaraisiais metais genetikai jau išmoko, kaip paimti odos ląstelių mėginius ir grąžinti jas į vadinamąją pluripotencijos būseną, kurioje jos gali tapti praktiškai bet kokio tipo žmogaus kūną sudarančiomis ląstelėmis. G. Churchas siūlo pritaikyti MAGE metodą kamieninių ląstelių DNR modifikuoti, kad jos atitiktų neandertaliečių genomą. Toliau būtų vykdoma tokios kamieninės ląstelės reprodukcija, taip sukuriant ląstelių koloniją, kurios būtų užprogramuotos tapti kurio nors tipo neandertaliečio kūno audinio ląstelėmis. Mokslinių tyrimų tikslais galima būtų užauginti širdies, smegenų, kepenų ar netgi ištisų organų ląstelių grupės.
Tokį būdą taip pat būtų galima pritaikyti visam asmeniui sukurti. Neandertaliečio DNR turinčias kamienines ląsteles būtų galima implantuoti į žmogaus blastocistą – ląstelių klasterį, kuriame vyksta jų virtimo į embrioną procesas. Po to visų ne neandertaliečio ląstelių augimą būtų galima tiesiog sustabdyti. Iš šios blastocistos susiformavęs individas būtų susiformavęs vien pagal neandertaliečio genus, ir iš esmės tai būtų klonuotas neandertalietis. G. Churchas įsitikinęs, jog jau ankstyvosiose raidos stadijose genai pradėtų reikštis taip, kaip jie veikė originale, eliminuodami bet kokius šiuolaikinio žmogaus arba šimpanzės ląstelės poveikius.
Metodas yra naujas, ir kol kas jis išbandytas tik su pelėmis. Tačiau G. Churcho manymu, jis turėtų tikti ir žmonėms. Tiesa, mokslininkas pažymi, kad bet kam, kas būtų taip klonuotas, vis vien trūktų aplinkos ir kultūrinių veiksnių, įtakojusių neandertaliečius jiems augant. „Jie būtų kažkas naujo, tikriausiai neo-neandertaliečiai”, – sako G. Churchas.
Neandertaličiai nuo modernių žmonių atsiskyrė maždaug prieš 450 tūkst. metų. Jie išsivystė didesnius smegenis ir tapo žemesni, nei jų tikėtinas pirmtakas Homo heidelbergensis. Jie taip pat pradėjo konstruoti plačią akmeninių įrankių įvairovę, o jų gamybos metodai tapo gerokai efktyvesni. Vidutiniškai nenadertaliečių smegenys buvo 100 kubinių centimetrų didesnės nei dabartinių žmonių. Tačiau toks skirtumas susiformavo greičiausiai dėl didesnės bendros kūno masės. Smegenys buvo patalpintos didelėse kaukolėse, kurios buvo platesnės ir plokštesnės, su žemėsnėmis kaktomis lyginant su šiandieniniais žmonėmis. Veidai buvo atsikišę į priekį, smakrai daug mažiau išreikšti. Rankos ir žemutinės jų kojų dalys buvo trumpesnės nei dabartinių žmonių, todėl jie buvo lėtesni, prastesni bėgikai, tačiau turėjo daugiau raumenų masės. Kaulai dažniausiai buvo storesni ir tvirtesni nei mūsų. Tačiau archeologų aptinkamuose kauluose pastebima nemažai lūžių, kurie neišvengiamai turėdavo atsirasti naudojant artimo kontakto gyvūnų medžioklės būdus.
Pastarojo meto tyrimai, kuriuose buvo bandoma palyginti neandertaliečius ir dabartinius žmones, rodo kai kuriuos stebėtinus faktus. „Neandertaliečiai nėra tiesiog kažkokia juokinga eskimų atmaina, gyvenusi prieš 60 tūkst. metų, – sako Max Planck instituto paleoantropologas Jeanas-Jacquesas Hublinas. – Jie kitokiais būdais gimdė vaikus, skyrėsi jų gyvenimo būdas, vidinės ausies forma, genetika, augimo ir brandos greitis”. Neandertaliečių vaikystė buvo trumpesnė – kai kurie paleoantropologai mano, jog jie fiziškai suaugdavo būdami 15 metų amžiaus.
Kad ir kokie skirtingi buvo neandertaliečiai, skirtumų, kad jie būtų laikomi atskira rūšimi, gali nepakakti. „Šiandien taip pat yra žmonių, kurie vienas nuo kito pagal savo fenotipą [fizines charaktersitikas] skiriasi daug daugiau”, – sako Viskonsino universiteto paleoantropologas Johnas Hawksas. Jam yra tekę tirti šiuoalikinių žmonių populiacijų DNR skirtumus, pagal kuriuos jis bandė nustatyti evoliucinės Homo sapiens raidos greitį. Dauguma skirtumų tarp neandertaliečio klono ir dabartinio žmogaus lemtų būtent tie genetiniai pokyčiai, kuriuos mūsų rūšis patyrė per laikotarpį, kurį neandertaliečiai buvo išnykę. „Per pastaruosius 30 tūkst. metų įvyko maždaug nuo 2500 iki 3000 įvykių, lėmusių pozityvius funkcinius žmogaus genomo pokyčius”, – sako J. Hawks. Jo nuomone, šiandieniniai žmonės nuo prieš 10 tūkst. metų gyvenusių neolito laikų Homo sapiens skiriasi lygiai tiek pat, kiek neolito žmonės skyrėsi nuo neandertaliečių.
Klonai būtų sukurti iš senesnio nei 30 tūkst. metų genomo. Jie neturėtų imuniteto daugybei ligų, iš kurių tikrai atsirastų jiems mirtinų infekcijų. Jie netoleruotų laktozės, sunkiai skaidytų alkoholį, būtų linkę sirgti Alzheimerio liga, ir, kas svarbiausia, jų smegenys greičiausiai skirtųsi nuo mūsiškių.
Savo smegenų dėka neandertaliečiai pasiekė įspūdingų kultūrinių inovacijų. Jie savo mirusius pradėjo laidoti dar prieš 110000 metų, kas reiškia, jog jie turėjo socialinę sistemą, pagal kurią buvo reikalaujama tinkamo atsisveikinimo su mirusiuoju. Maždaug prieš 40 tūkst. metų jie sukūrė naujas akmeninių įrankių gamybos tradicijas. Tačiau net jei jie galėjo adaptuotis taip pat gerai, kaip ir Homo sapiens, išlieka neatsakytas vienas klausimas – jei jie buvo tokie protingi, kodėl gi jie išmirė?
Londono gamtos istorijos muziejaus darbuotojas Chrisas Stringeris mano, jog mūsų rūšis medžiojo ir rinko maistą taip intensyviai, jog neandertaliečiams išgyventi tiesiog nebeužteko erdvės. Kitaip tariant, jie patyrė tą pačią problemą, su kuria susiduria daugybė šiandien išnykstančių rūšių – juos iš jų ekologinės nišos išstūmė tie patys Homo sapiens. Neandertaliečių klonui rasti savo vietą šiandieniniame pasaulyje būtų tik viena iš daugelio problemų.
Kolorado valstybinio universiteto (JAV) bioetikos ir filosofijos profesorius Bernardas Rollinas nemano, kad neandertaliečio klono sukūrimas pats savaime tapt etine problema. Aktualesnis klausimas būtų kaip su individu elgtųsi visi kiti. „Aš nemanau, kad yra sąžininga pastatyti žmones į tokias aplinkybes, kuriose iš jų būtų tyčiojamasi arba jų būtų bijomasi, ir lygiai taip pat svarbu yra tai, kad jie neturės jiems giminingų žmonių bendruomenės, tad tai jų atžvilgiu būtų labai nesąžininga, – sako mokslininkas. – Mes sugrąžintume neandertalietį į tą pasaulį, kuriam jis nepriklauso, ir kuriame jis jau nebeturės savo aplinkos”.
Tačiau ne visi sutinka, kad neandertaliečiai yra tokie skirtingi, kad juos atstumtų šiandieninė visuomenė. „Aš įsitikinusi, kad jei kas nors pabandytų auginti neandertalietį savo šeimoje, jis augtų lygiai taip pat kaip ir bet kas kitas”, – sako Tulane universiteto paleoantropologė Trenton Holliday. „Nėra jokio pagrindo abejoti, kad jis negalėtų kalbėti ir daryti visų darbų, kuriuos daro šiuolaikiniai žmonės”.
„Manau kad net nekiltų klausimas, ar klonuotam neandertaliečiui suteikti konstitucines tarptautiniu mastu pripažįstamas žmogaus teises”, sako Chikagos-Kento teisės koledžo profesorė Lori Andrews. – Įstatymai neapibrėžia, kas yra žmogus, tačiau teisininkai jau seniai kelia debatus dėl žmogaus teisių vaidmens genetinėje inžinerijoje”.
„Tai yra rūšį pakeičiantis įvykis”, – sako ji. – Jis pakeičia būdą, kuriuo mes sukuriame naują kartą. Kiek daug reikia pakeisti žmogaus genomą, kad iš jo išaugęs individas daugiau nebebūtų laikomas žmogumi?”
JAV yra įvykęs vienas teisinis precedentas, kuris būtų palankus neandertaliečiui suteikiant žmogaus teises. 1997 metais Niujorko medicinos mokyklos biologijos profesorius Stuartas Newmanas pabandė užpatentuoti šimpanzės ir žmogaus hibrido genomą, taip siekdamas užkirsti kelią bandantiems sukurti tokius sutvėrimus. Tačiau patentų tarnyba paraišką atmetė, remdamasi tuo, kad tai pažeistų 13-ąją konstitucijos pataisą, uždraudžiančią vergovę. S. Andrewsas mano, jog patentų tarnybos sprendimas rodo, jog įstatymai individą su pusiau šimpanzės, pusiau žmogaus genomu, greičiausiai pripažintų kaip vertą žmogaus teisių. Neandertaliečio genomas būtų dar artimesnis žmogui nei S. Newmano hibrido atveju. „Jei mes neandertaliečiui suteiksime žmogaus teises… kas gi atsitiks tam individui?”, – klausia S. Andrewsas. – Tikėtina, kad jis vis vien neturės tradicinių laisvių. Jis bus tyrinėjamas, su juo bus eksperimentuojama. Tačiau pagal įstatymus jis turėtų teisę į tai, kad su juo nebūtų taip eksperimentuojama, todėl patys motyvai, dėl ko jis būtų klonuotas, jau būtų šių teisių pažeidimas”.
Pagrindinis žmogaus evoliucijos tyrimų tikslas yra geriau suprasti žmonių rasę. galimybė tiesiogiai išvysti neandertalietį tarsi būtų per daug gera, kad jos reikėtų atsisakyti. Tačiau ar mokslinė nauda pateisintų riziką?
