When I was a young boy, I used to gaze through the microscope of my father at the insects in amber that he kept in the house. And they were remarkably well preserved, morphologically just phenomenal. And we used to imagine that someday, they would actually come to life and they would crawl out of the resin, and, if they could, they would fly away.
Коли я був маленьким хлопчиком, я часто розглядав під мікроскопом мого батька комах, застиглих у бурштині, що їх тато тримав у будинку. Вони збереглися у чудовому стані, а в плані морфології - просто феноменально. І ми уявляли, що одного дня вони справді оживуть, вилізуть зі смоли і, якщо зможуть, то полетять собі геть.
If you had asked me 10 years ago whether or not we would ever be able to sequence the genome of extinct animals, I would have told you, it's unlikely. If you had asked whether or not we would actually be able to revive an extinct species, I would have said, pipe dream. But I'm actually standing here today, amazingly, to tell you that not only is the sequencing of extinct genomes a possibility, actually a modern-day reality, but the revival of an extinct species is actually within reach, maybe not from the insects in amber -- in fact, this mosquito was actually used for the inspiration for "Jurassic Park" — but from woolly mammoths, the well preserved remains of woolly mammoths in the permafrost.
Якби мене запитали 10 років тому, чи взагалі можливо секвенувати геном вимерлих тварин, я би відповів, що навряд чи. Якби мене запитали, чи можна повернути до життя вимерлі види тварин, я сказав би, що це нездійсненна мрія. І, на диво, я стою сьогодні перед вами і хочу повідомити, що не лише секвенування геномів вимерлих тварин стало можливим у сучасному світі, а й відродження зниклих видів є цілком досяжним. Не обов'язково використовувати комах у бурштині, - до речі, ось цей комар став джерелом натхнення для фільму "Парк Юрського періоду", - можна звернутись до шерстистих мамонтів, а саме до їхніх решток у вічній мерзлоті.
Woollies are a particularly interesting, quintessential image of the Ice Age. They were large. They were hairy. They had large tusks, and we seem to have a very deep connection with them, like we do with elephants. Maybe it's because elephants share many things in common with us. They bury their dead. They educate the next of kin. They have social knits that are very close. Or maybe it's actually because we're bound by deep time, because elephants, like us, share their origins in Africa some seven million years ago, and as habitats changed and environments changed, we actually, like the elephants, migrated out into Europe and Asia.
Шерстисті мамонти надзвичайно цікаве, найістотніше втілення льодовикового періоду. Вони були великі. Їхнє тіло покривала шерсть. У них були великі бивні, і схоже на те, що ми дуже тісно з ними пов'язані, як у випадку зі слонами. Можливо, це через те, що слони і люди мають багато спільних рис. Слони хоронять своїх небіжчиків та виховують своїх родичів, їхні соціальні зв'язки дуже тісні. Можливо, ми пов'язані з ними історичним минулим, адже слони, як і люди, населяли Африку приблизно сім мільйонів років тому, і коли середовище перебування та довкілля змінилися, ми, як і слони, переселились до Європи та Азії.
So the first large mammoth that appears on the scene is meridionalis, which was standing four meters tall weighing about 10 tons, and was a woodland-adapted species and spread from Western Europe clear across Central Asia, across the Bering land bridge and into parts of North America. And then, again, as climate changed as it always does, and new habitats opened up, we had the arrival of a steppe-adapted species called trogontherii in Central Asia pushing meridionalis out into Western Europe. And the open grassland savannas of North America opened up, leading to the Columbian mammoth, a large, hairless species in North America. And it was really only about 500,000 years later that we had the arrival of the woolly, the one that we all know and love so much, spreading from an East Beringian point of origin across Central Asia, again pushing the trogontherii out through Central Europe, and over hundreds of thousands of years migrating back and forth across the Bering land bridge during times of glacial peaks and coming into direct contact with the Columbian relatives living in the south, and there they survive over hundreds of thousands of years during traumatic climatic shifts. So there's a highly plastic animal dealing with great transitions in temperature and environment, and doing very, very well. And there they survive on the mainland until about 10,000 years ago, and actually, surprisingly, on the small islands off of Siberia and Alaska until about 3,000 years ago. So Egyptians are building pyramids and woollies are still living on islands.
Отже, перший великий мамонт, котрий з'явився в той час, - це південний мамонт, який досягав 4 метрів у довжину, важив близько 10 тонн, був адаптований до проживання у лісистих місцевостях і поширився від територій Західної Європи через Центральну Азію через Берингію і до регіонів Північної Америки. Згодом, коли клімат вкотре змінився, і стали доступними нові середовища перебування, з'явилися нові види тварин, адаптованих до умов степу, а саме степові мамонти в Центральній Азії, які витіснили південних мамонтів до територій Західної Європи. Рослинність саван Північної Америки створила умови для появи мамонта Колумба, великої, безшерстної тварини у Північній Америці. І лише приблизно через 500 000 років з'явився шерстистий мамонт, той, з яким всі ми знайомі і якого так любимо, який поширився від місця свого походження у Східній Берингії через Центральну Азію, знову витіснивши степового мамонта по території Центральної Європи, і через сотні тисяч років мігрував з одного місця на інше по Берингії у пік льодовикового періоду. Він також перебував у тісному контакті з мамонтом Колумба, котрий жив на півдні, і саме там шерстистий мамонт пережив сотні тисяч років протягом небезпечних кліматичних змін. Отже, перед вами тварина, яка легко пристосовується і справляється із великими змінами температури та довкілля, і робить це просто чудово. Вони й далі існували на материку близько 10 000 років тому, а на невеликих островах неподалік від Сибіру і на Алясці, що справді вражає, аж до 3 000 років тому. Тож доки єгиптяни будували піраміди, шерстисті мамонти все ще жили на островах.
And then they disappear. Like 99 percent of all the animals that have once lived, they go extinct, likely due to a warming climate and fast-encroaching dense forests that are migrating north, and also, as the late, great Paul Martin once put it, probably Pleistocene overkill, so the large game hunters that took them down.
І раптом вони зникли. Як і 99 відсотків усіх колись існуючих тварин, вони, очевидно, вимерли через потепління клімату, через непрохідні лісі, які почали розростатися на півночі, і, можливо, як зазначив Пол Мартін, через масові вбивства мамонтів, що стали наслідком діяльності мисливців у епоху Плейстоцену.
Fortunately, we find millions of their remains strewn across the permafrost buried deep in Siberia and Alaska, and we can actually go up there and actually take them out. And the preservation is, again, like those insects in [amber], phenomenal. So you have teeth, bones with blood which look like blood, you have hair, and you have intact carcasses or heads which still have brains in them.
На щастя, можна знайти мільйони їхніх решток, глибоко захованих у різних частинах вічної мерзлоти в Сибіру та на Алясці, і цілком можливо дістатися туди та викопати їх. Знову ж таки, те, як вони збереглися - явище феноменальне, як у випадку із комахами [у бурштині]. Ось ви бачите зуби, кістки з кров'ю, яка дійсно схожа на кров, тут можна побачити і шерсть, і непошкоджений череп, у якому навіть зберігся мозок.
So the preservation and the survival of DNA depends on many factors, and I have to admit, most of which we still don't quite understand, but depending upon when an organism dies and how quickly he's buried, the depth of that burial, the constancy of the temperature of that burial environment, will ultimately dictate how long DNA will survive over geologically meaningful time frames. And it's probably surprising to many of you sitting in this room that it's not the time that matters, it's not the length of preservation, it's the consistency of the temperature of that preservation that matters most.
Таким чином, зберігання та довговічність ДНК залежать від багатьох чинників, і я хочу зазначити, що більшість з них досі залишаються для нас незрозумілими. Відповідно до умов, у яких організм помирає, за скільки часу і наскільки глибоко він занурюється у землю, наскільки незмінною є температура довкілля - всі ці фактори, зрештою, впливають на те, як довго ДНК збережеться упродовж значних геологічних періодів. Мабуть, більшість із присутніх у цьому залі здивується, що час і тривалість зберігання не мають такої ваги, як незмінна температура під час цього зберігання.
So if we were to go deep now within the bones and the teeth that actually survived the fossilization process, the DNA which was once intact, tightly wrapped around histone proteins, is now under attack by the bacteria that lived symbiotically with the mammoth for years during its lifetime. So those bacteria, along with the environmental bacteria, free water and oxygen, actually break apart the DNA into smaller and smaller and smaller DNA fragments, until all you have are fragments that range from 10 base pairs to, in the best case scenarios, a few hundred base pairs in length. So most fossils out there in the fossil record are actually completely devoid of all organic signatures. But a few of them actually have DNA fragments that survive for thousands, even a few millions of years in time. And using state-of-the-art clean room technology, we've devised ways that we can actually pull these DNAs away from all the rest of the gunk in there, and it's not surprising to any of you sitting in the room that if I take a mammoth bone or a tooth and I extract its DNA that I'll get mammoth DNA, but I'll also get all the bacteria that once lived with the mammoth, and, more complicated, I'll get all the DNA that survived in that environment with it, so the bacteria, the fungi, and so on and so forth. Not surprising then again that a mammoth preserved in the permafrost will have something on the order of 50 percent of its DNA being mammoth, whereas something like the Columbian mammoth, living in a temperature and buried in a temperate environment over its laying-in will only have 3 to 10 percent endogenous.
Отже, якби ми ретельно дослідили кістки і зуби, яким довелося уникнути скам'яніння, то ДНК, котра була колись непошкоджена, і щільно огорнута гістонами, зараз була б зруйнована бактеріями, які жили у симбіозі з мамонтами протягом всього життя цих тварин. Таким чином, бактерії в тілі мамонта, разом з бактеріями в довкіллі, вільною водою і киснем призвели б до розриву ДНК на все коротші й коротші фрагменти, доки в результаті не залишилося би приблизно 10 комплементарних пар, або щонайбільше кілька десятків таких пар. Тому більшість відомих палеонтологам скам'янілостей не містять у собі жодних органічних сполук. Але деякі з викопних решток зберегли фрагменти ДНК, які пережили тисячі, навіть кілька мільйонів років. За допомогою новітніх технологій "чистих приміщень" нам вдалося відокремити ДНК від бруду, який був навколо неї, і вас, напевно, не здивує , що якщо я візьму кістку або зуб мамонта, і виділю ДНК, то , відповідно, одержу ДНК мамонта, але разом з бактеріями, які жили у симбіозі з ним. Проблема полягає у тому, що я одержу ДНК усіх організмів, котрі вижили з мамонтом у тому середовищі, зокрема бактерій, грибків і так далі. Не дивно, що ДНК мамонта, яка збереглася у вічній мерзлоті, містить у собі близько 50 відсотків ДНК того ж мамонта, для порівняння: у мамонта Колумба, який жив у спекотному середовищі, але був похований у помірному кліматі, збережеться лише від 3 до 10 відсотків генетичної інформації.
But we've come up with very clever ways that we can actually discriminate, capture and discriminate, the mammoth from the non-mammoth DNA, and with the advances in high-throughput sequencing, we can actually pull out and bioinformatically re-jig all these small mammoth fragments and place them onto a backbone of an Asian or African elephant chromosome. And so by doing that, we can actually get all the little points that discriminate between a mammoth and an Asian elephant, and what do we know, then, about a mammoth?
Але ми винайшли оригінальний спосіб одержати і розрізнити ДНК мамонта від клітин інших мікроорганізмів. Завдяки досягненням і високій продуктивності секвенування, ми можемо виділити і, за допомогою біоінформатики, переставити місцями фрагменти ДНК мамонта, а потім розмістити їх на хромосомі індійського чи африканського слона. Таким чином, ми, врешті-решт, з'ясуємо, чим відрізняється мамонт від індійського слона, і що ми взагалі знаємо про мамонта.
Well, the mammoth genome is almost at full completion, and we know that it's actually really big. It's mammoth. So a hominid genome is about three billion base pairs, but an elephant and mammoth genome is about two billion base pairs larger, and most of that is composed of small, repetitive DNAs that make it very difficult to actually re-jig the entire structure of the genome.
Ми майже розшифрували геном мамонта і зробили висновок, що він величезний. Адже це мамонт. Геном людини містить близько 3 мільярдів комплементарних пар. Що ж до мамонта і слона, то у їхньому геномі цих пар на 2 мільярди більше, більшість з яких складається з повторюваних послідовностей ДНК, тому через це практично неможливо переставити місцями елементи геному.
So having this information allows us to answer one of the interesting relationship questions between mammoths and their living relatives, the African and the Asian elephant, all of which shared an ancestor seven million years ago, but the genome of the mammoth shows it to share a most recent common ancestor with Asian elephants about six million years ago, so slightly closer to the Asian elephant.
За допомогою даної інформації ми можемо сказати, який саме зв'язок існував між мамонтами та їхніми тодішніми родичами - африканським та індійським слоном. 7 мільйонів років тому ці тварини мали спільного пращура, але геном мамонта показує, що останнього спільного предка мамонт мав разом з індійським слоном приблизно 6 мільйонів років тому. Отже, мамонт має більше спільного з індійськими слоном.
With advances in ancient DNA technology, we can actually now start to begin to sequence the genomes of those other extinct mammoth forms that I mentioned, and I just wanted to talk about two of them, the woolly and the Columbian mammoth, both of which were living very close to each other during glacial peaks, so when the glaciers were massive in North America, the woollies were pushed into these subglacial ecotones, and came into contact with the relatives living to the south, and there they shared refugia, and a little bit more than the refugia, it turns out. It looks like they were interbreeding. And that this is not an uncommon feature in Proboscideans, because it turns out that large savanna male elephants will outcompete the smaller forest elephants for their females. So large, hairless Columbians outcompeting the smaller male woollies. It reminds me a bit of high school, unfortunately.
Із розвитком нових методів дослідження ДНК ми вже сьогодні можемо почати секвенування геномів вимерлих видів мамонтів, про які я вже розповів. Тепер я хотів би поговорити про два види, а саме про шерстистого мамонта і мамонта Колумба, які співіснували разом у пік льодовикового періоду. Коли Північна Америка була вкрита льодовиком, шерстисті мамонти були витіснені у ці перехідні зони, де вони зустріли своїх родичів, які жили на півдні. Вони мешкали на спільній території, але, як виявилося, їх пов'язувало не лише це. Схоже, що вони навіть схрещувалися. Але це спільна риса усіх хоботних, адже було з'ясовано, що великі самці саванного слона перемагають менших лісових слонів у боротьбі за їхніх самиць. Тому крупні безшерстні мамонти Колумба витіснили менших самців шерстистого мамонта. Це трохи схоже на старшокласників.
(Laughter)
(Сміх)
So this is not trivial, given the idea that we want to revive extinct species, because it turns out that an African and an Asian elephant can actually interbreed and have live young, and this has actually occurred by accident in a zoo in Chester, U.K., in 1978. So that means that we can actually take Asian elephant chromosomes, modify them into all those positions we've actually now been able to discriminate with the mammoth genome, we can put that into an enucleated cell, differentiate that into a stem cell, subsequently differentiate that maybe into a sperm, artificially inseminate an Asian elephant egg, and over a long and arduous procedure, actually bring back something that looks like this. Now, this wouldn't be an exact replica, because the short DNA fragments that I told you about will prevent us from building the exact structure, but it would make something that looked and felt very much like a woolly mammoth did.
Все це треба сприймати серйозно, якщо ми хочемо відродити вимерлі види, тому що африканські та індійські слони можуть схрещуватися і народжувати здорових слоненят. До речі, така ситуація випадково сталася у зоопарку у Честері, Великобританія, у 1978 році. Це ще раз доводить, що ми можемо взяти хромосоми індійського слона, змінити їхню послідовність відомими нам способами та порівняти їх із геномом мамонта. Потім ми можемо помістити їх у без'ядерну клітину, отримавши таким чином стовбурову клітину, а пізніше, можливо, і сперматозоїд, і провести штучне запліднення яйцеклітини індійського слона. У результаті цього довгого і складного процесу ми отримаємо щось на зразок цього. Зауважте, що це не точна копія мамонта, тому що короткі фрагменти ДНК, про які я вам говорив, не дадуть нам змоги детально відтворити, як насправді виглядав мамонт, але з їхньою допомогою ми зобразимо істоту, дуже подібну до шерстистого мамонта.
Now, when I bring up this with my friends, we often talk about, well, where would you put it? Where are you going to house a mammoth? There's no climates or habitats suitable. Well, that's not actually the case. It turns out that there are swaths of habitat in the north of Siberia and Yukon that actually could house a mammoth. Remember, this was a highly plastic animal that lived over tremendous climate variation. So this landscape would be easily able to house it, and I have to admit that there [is] a part of the child in me, the boy in me, that would love to see these majestic creatures walk across the permafrost of the north once again, but I do have to admit that part of the adult in me sometimes wonders whether or not we should.
Коли ми обговорюємо цю тему разом із друзями, нам часто стає цікаво, куди потім подіти таку тварину? Де її можна тримати? Адже мамонт не пристосований до сучасного клімату та середовища. Все не так просто, як здається. Виявляється, існує декілька місць на півночі Сибіру та Юкону, до яких мамонт зміг би пристосуватися. Пригадайте, що це була тварина, яка адаптувалася до найсуворіших кліматичних змін, і на цій території мамонт легко б вижив. Хочу вам зізнатися, що в моїй душі досі живе отой маленький хлопчик, який би залюбки поглянув на цих величних істот і на те, як вони ходять по льодовиках півночі, але скажу вам чесно, що моє доросле "Я" часто питає, чи варто це справді робити.
Thank you very much.
Дякую за увагу.
(Applause)
(Оплески)
Ryan Phelan: Don't go away. You've left us with a question. I'm sure everyone is asking this. When you say, "Should we?" it feels like you're reticent there, and yet you've given us a vision of it being so possible. What's your reticence?
Раян Фелан: Зачекайте. У нас є до Вас запитання. Впевнена, що кожен хоче почути на нього відповідь. Коли Ви запитали: "Чи варто?", це прозвучало так, ніби Ви щось приховуєте, хоча Ви нам і показали, що це цілком можливо. То що ж Ви приховуєте?
Hendrik Poinar: I don't think it's reticence. I think it's just that we have to think very deeply about the implications, ramifications of our actions, and so as long as we have good, deep discussion like we're having now, I think we can come to a very good solution as to why to do it. But I just want to make sure that we spend time thinking about why we're doing it first.
Гендрік Пойнар: Я не маю від Вас жодних таємниць. Мені всього лиш здається, що нам варто замислитися над можливими результатами та наслідками нашої діяльності. Допоки ми проводитимемо такі важливі та ґрунтовні дискусії, як тепер, ми зможемо пояснити, чому варто робити те, що ми робимо. Я хочу переконатися, що спочатку ми добре подумаємо про те, навіщо ми це робимо.
RP: Perfect. Perfect answer. Thank you very much, Hendrik.
РФ: Чудово. Блискуча відповідь. Дуже Вам дякую, Гендріку.
HP: Thank you. (Applause)
ГП: Дякую і Вам. (Оплески)