Для создания UV-развертки я использовал UV Master в ZBrush. Для различных UV-шеллов, таких, как голова, рот, руки, тело и ноги, я создал отдельные полигруппы, включив функцию Colour Painting в UV Master. Это позволило мне обозначить области, в которых должны быть швы.
6 сумасшедших экспериментов, с помощью которых ученые собираются вернуть динозавров к жизни
Клонирование животных становится привычным делом. Постепенно ученые берутся за вымершие виды, мечтают вернуть к жизни мамонта и неандертальца. Но как насчет динозавров?
Фильм «Парк юрского периода» совершил революцию в мире науки: появились международные проекты для изучения останков и ДНК древних ящеров, в 4 раза выросло число палеонтологов. Всеми двигал интерес и желание дать окончательный ответ на вопрос о том, возможно ли клонировать тех, кто жил на Земле за 60 млн лет до появления человека.
С начала 2000-х годов мнения ученых разнятся. Скептики простились с детской мечтой: даже владея подобной технологией, люди вряд ли воспользуются ею для воссоздания динозавра, которому нет места в современном мире. Но есть и те, кто мыслит иначе.
Вкратце объясним, как ученые надеются оживить древних ископаемых в ближайшем будущем и о каких результатах можно говорить уже сегодня. Посвящается всем, кто мечтал увидеть живого тираннозавра, — не отчаивайтесь, надежда еще есть.
Вычисляем нужную комбинацию генома, подбираем похожие гены и создаем подобие существа
© Steve Jurvetson / flickr © kimvdkamp / instagram
Есть метод, позволяющий воссоздать реальный облик вымерших существ, сравнив их скелеты с останками нынешних родственников.
Получив 3D-модель древнего организма, можно предположить, какие гены подарили ему ту или иную физическую особенность: размер головы, длину хвоста или наличие перьев. В будущем появится возможность вычислить, какими генами ближайших родственников можно дополнить ДНК древнего существа. Правда, в результате получится не совсем клон, а скорее новый вид животного, внешне похожий на вымершего предка.
Уже сейчас: Согласно последним результатам анализа древних останков по вышеуказанному методу, динозавры совершенно не похожи на тех существ, что нам показывали в школе. Так появилась выставка максимально реалистичных скульптур ящеров: большие и маленькие, покрытые цветными перьями, танцующие и принимающие песчаные ванны — больше похожие на современных птиц, чем на рептилий.
А вот метод дополнения генома чужими генами используется в проекте ученых Гарварда по воскрешению мамонтов.
Уже сейчас: Существует способ активировать у птиц те гены, благодаря которым на клюве вновь вырастают острые зубы, развиваются привычные для динозавра хвост и лапы. Так ученые постепенно редактируют ДНК курицы, программируя эмбрион развивать части тела, которые были у древних ящеров.
Содержание
Протокол объясняется ниже более подробно.
В фильме протокол клонирования динозавров кратко объясняется в Сцене с мистером ДНК. Эта концепция более подробно объясняется в романе.
Для клонирования динозавров необходим полный набор ДНК динозавров. Эта ДНК может быть создана, если генетический код известен. Существует два источника ДНК динозавров.
Белки могут быть извлечены из окаменелостей динозавров. Из кода белка можно вывести соответствующий код ДНК. Большая часть белка, кодирующего ДНК (гены) может быть обнаружена таким образом.
Однако большая часть ДНК существ состоит не только из генов. У птиц гены покрывают только приблизительно 4% генома. Поэтому необходим другой источник.
Ученые извлекли ДНК из клеток крови у доисторических комаров. Эти москиты были замурованы в янтаре. Поэтому и насекомое, и кровь были полностью сохранены. Поскольку ДНК настолько старая, ее нужно ремонтировать. Иногда для завершения кода необходимо добавить даже ДНК от других видов животных.
Полный набор ДНК добавляется к яйцеклетке эму или страуса. В 1 из 1000 испытаний эта яйцеклетка превратится в клона динозавра.
Академический ответ
Был большой отклик от академического мира Парку Юрского периода. Большинство ученых заявили, что невозможно клонировать динозавров; по крайней мере, с современными технологиями.
NOVA посвятил целый эпизод «Реальный Парк Юрского периода» для обсуждения протокола парка Юрского периода.
Discovery Kids выпустили эпизод Наука Майкла Крайтона ». В этой книге каждая глава обсуждает науку в романе Майкла Крайтона. На странице 69-84 глава «Мы до сих пор не можем клонировать динозавров», обсуждается наука романов «Парк юрского периода» и «Затерянный мир».
В 2010 году Джек Хорнер опубликовал книгу «Как собрать динозавра: новая наука об обратной эволюции», в которой он объясняет свой проект по созданию динозавров. Хорнер неоднократно упоминает протокол в Парке Юрского периода в своей книге. Он заключает, что невозможно создать динозавров в стиле Парка Юрского периода. Поэтому он предлагает альтернативу. Хорнер объясняет, что обычный цыпленок является потомком хищников. Поэтому, если вы измените их экспрессию генов, они восстановят свои более старые характеристики. Хорнер хочет создать Чикензавра: курицу с хвостом, руками с когтями и мясистым ртом с зубами.
Помимо публикаций, есть много блогов на личных или академических веб-сайтах, которые спорят о возможности этого сценария или против него.
Ученые говорят, что москиты и кусающие мухи действительно существовали во время динозавров и сохранились в янтаре. Но когда янтарь запечатывает что-то, он сохраняет шелуху, а не мягкие ткани. Поэтому крови в комарах, застрявших в янтаре, нет.
Шаг второй
Теперь нужно разделить ДНК динозавра и насекомого. Это может быть очень трудным делом. Но при нынешнем уровне технологий это, в принципе, возможно. Ведь некоторые продвинутые полицейские лаборатории уже умеют выделять ДНК преступника их тел комаров, которые его кусали. Это было бы намного легче сделать, если мы могли бы получить ДНК из эритроцитов. Потому что их в крови гораздо больше, чем лейкоцитов. Но, к сожалению, эритроциты не содержат генной информации.
Однако после этого у нас начинаются проблемы. Ученые уже имеют опыт извлечения фрагментов ДНК из тела вымершего долгоносика, который попался в янтарную ловушку около 120-135 миллионов лет назад. Обратите внимание! Это был только фрагмент ДНК долгоносика (менее одной миллионной части всей последовательности), а не кровь несчастного, которого он кусал.
Полный набор ДНК несет все схемы существа, частью которого она является. Однако этот код состоит из миллиардов отдельных «базовых пар» (как, например, буквы в алфавите). И порядок их расположения в цепочке очень важен. Молекула ДНК вещь достаточно хрупкая. И со временем разрушается. ДНК, которую мы, вероятно, извлечем из желудка насекомого, распадется на крошечные кусочки. А большая ее часть вообще будет отсутствовать. К сожалению, мы не можем просто заменить отсутствующий раздел ДНК лягушки. Если бы мы это сделали, мы бы получили ДНК лягушки с несколькими крошечными секциями от динозавров. А вовсе не ДНК динозавра с несколькими секциями от лягушки.
Ученые, скорее всего, даже не смогут быть полностью уверенными, что у них есть фрагмент ДНК динозавра. А не ДНК насекомого или просто куски грязи из-под ногтей исследователей. Ведь никто и никогда раньше не видел ДНК динозавров. Поэтому мы можем идентифицировать ее, лишь сравнивая ее с ДНК животных, живущих сегодня.
И вообще. Если бы нам понадобилось заполнить недостающий участок ДНК динозавра, было бы логичнее позаимствовать его у птиц. Поскольку они, как установлено, являются самыми генетически близкими потомками динозавров.
Шаг третий, четвертый и остальные
Итак, предположим, что мы каким-то чудом добрались до третьего этапа нашей работы. И вот здесь все становится действительно сложно. ДНК часто сравнивают с программным обеспечением компьютера. Потому что она содержит инструкции о том, как построить живое существо. Однако для выполнения каких-либо действий на компьютере Вам потребуется не только программное обеспечение. Но и железо. То есть аппаратное обеспечение. В случае с выращиванием динозавра в лаборатории нам точно так же не хватает «аппаратного обеспечения», необходимого исполнения кода ДНК. Ведь в качестве такой машины обычно использовалась динозаврова мама. Которая просто производила яйцо сразу с встроенным ДНК внутри. К сожалению, куриное яйцо не подойдет. Оно слишком маленькое. Нам нужно яйцо динозавра. Лучше всего от того же вида, который мы пытаемся воспроизвести. А как же страусиные яйца, спросите Вы? Можем ли мы использовать их для этой цели? В принципе, это наверное возможно. Но современная наука пока не в курсе, как это сделать.
Ну а если мы все же найдем способ преодолеть эту проблему, что будем делать дальше? Инкубатор. С этими инкубаторами у нас есть большой опыт. Если яйца будут живыми, мы, вероятно, сможем заставить динозавров вылупиться.
Скалптинг – это постоянный процесс наращивания, сглаживания и удаления геометрии, который практически ничем не отличается от работы с обычной глиной. Объемы я создавал с помощью кисти ClayTubes, затем сглаживал их кистью Smooth, а резкость черт наводил кистью Crease.
Кровь, но не ДНК
Несмотря на то, что кровь может сохраниться при определенных обстоятельствах, это не значит, что ученые найдут в ней ДНК. Поэтому, даже если бы кровь динозавра нашли в древнем насекомом, это еще не гарантировало возможность восстановить рептилию.
В 2015 году ученые нашли красные клетки крови в окаменевшей кости динозавра мелового периода. В них были ядра, поэтому это точно эритроциты рептилий. Они сравнили их с эритроцитами птиц и выявили сходства в структуре.
Насекомые в янтаре
Затем эти клетки сегментировали сфокусированным пучком ионов — это как супермаленький, но очень острый нож — и пытались найти ДНК. Но не нашли. Несмотря на находку мягких тканей, ДНК динозавра выделить не удалось.
Самая древняя ДНК, которую удалось найти
Древнюю ДНК уже извлекали из вечной мерзлоты, а также из так называемых субфоссилий — костей или частей тела, которые не окаменели до конца.
Но ДНК очень уязвима и быстро распадается. Солнечный свет и вода могут ускорить распад и разрушение. Современное загрязнение — также проблема. С ДНК нужно обращаться очень аккуратно.
В настоящее время самой старой ДНК около одного миллиона лет. Для того, чтобы добраться до ДНК динозавров, нужно найти ДНК в 66 раз старше этого.
Мелкие хищные ящеры использовали природные преимущества пресмыкающихся: довольствоваться небольшим количеством пищи и день за днем в полной неподвижности подстерегать добычу в засаде. Это работало тогда, работает и сейчас.
Возрождая виды
На самом деле всё просто. Динозавры — вымершие животные, только вот исчезли они естественным путем. А недавняя история знает другие виды, которых в природе не осталось: дронт, странствующий голубь, бандикут, стеллерова корова. Эти животные больше не существуют на планете из-за деятельности человека, вот ученые и ищут способ исправить ситуацию. Точнее, спасти те виды, которые находятся под угрозой истребления.
Не секрет, что существует целый ряд проектов по сбору генетического материала представителей фауны, которые практически вымерли. Их клетки хранятся для того, чтобы однажды ученые смогли превратить их в стволовые, а затем в половые клетки и попытаться искусственно спасти вид. По последним оценкам, в ближайшие 3-10 лет эта технология будет освоена.
Поскольку искусственное воспроизводство вида — более чем трудоёмкий процесс, ценные подсказки о сохранении животного мира настоящего могут быть найдены в животном мире прошлого. А всем мечтающим о реальном воплощении парка с живыми динозаврами советуем не расстраиваться, а дождаться сиквела фильма «Мир Юрского периода» (выходит в прокат летом 2018 года) и поучаствовать в популяризации палеонтологии.
Кисть Move помогла мне сохранить баланс финальной позы. Затем, когда результат начал меня устраивать, я вернулся к инструменту Transpose Master и нажал на T-pose/SubT, чтобы переместить все сабтулы в необходимую позу.
05 Блокинг динозавра
Старайтесь не наваливать подразделений без необходимости
При работе в ZBrush важно не наваливать подразделений с самого начала. На этом этапе я всего лишь удвоил разрешение меша.
С помощью кистей Move, ClayTubes и Smooth я быстро набросал общие формы, стараясь не торопиться с мышцами. При этом я работал в режиме симметрии одновременно над обеими сторонами динозавра, что всегда позволяет ускорить процесс скалптинга.
06 Проработка мышц
Используйте полигруппы, чтобы скрыть те части динозавра, над которыми вы не работаете
Затем я спрятал с помощью полигрупп те части динозавра, над которыми не работал. И, снова, используя кисти Move, ClayTubes и Smooth, быстро наметил мышцы. На этом этапе уже можно начать повышать число сабдивов, но я стараюсь не торопиться, увеличивая разрешение только тогда, когда это действительно необходимо.
Геном — это полный набор ДНК живого существа. Без полного генома было бы невозможно определить, какие части ДНК обнаружены и, следовательно, не получится заполнить пробелы и создать целое животное.
Летающие ящеры
Большинство птерозавров были существами хотя и причудливыми, но лишенными настоящего юрского колорита. Они были размером от воробья до альбатроса, покрыты цветным пухом и «летающих крокодилов» не напоминали. Как и наземные, пернатые ящеры были обречены в условиях жесткой конкурентной борьбы. Маховые перья птиц оказались эффективнее перепонок.
Но у птерозавров имелись свои козыри. К этому отряду относятся такие гиганты, как птеранодон с размахом крыльев 6-8 метров, а также орнитохейрус и кецалькоатль — настоящие легендарные монстры, крылья которых достигали в размахе 12-14 метров.
Гигантский кецалькоатль летал редко, но отнюдь не был беззащитен на земле или в воде. А вот мелкие птеродактили, вероятно возвращавшиеся с охоты вплавь, составляли заметную часть рациона морских рептилий
Само существование гигантских птерозавров серьезно озадачило исследователей: по идее, летать эти ящеры не могли. Поскольку с ростом массы в кубе сила возрастает только в квадрате, необходимую для полета удельную мощность будет иметь только животное не тяжелее 16 килограммов. Кецалькоатль же весил около четверти тонны. Скорее всего, он только планировал, спрыгивая с утесов и «цепляясь» за восходящие потоки воздуха. Используя ветер, он не тратил сил на полет, но маневр, элементарный для чайки, — спикировать, выхватить из воды рыбу, набрать высоту и вернуться домой, — для него был исключительно сложен.
Выживать крылатым ящерам явно помогали преимущества рептилий. Охотясь на рыбу, слишком крупную даже для альбатросов, они не имели бы конкурентов. А размер, которого пернатые хищники просто не могут достигнуть, защитил бы птерозавров от естественных врагов. Скорее всего, именно они могли бы сохраниться до нашего времени.
Огромные «живые дельтапланы» не представляли бы для людей ни опасности (снизиться до бреющего полета над сушей это чудище просто не рискнуло бы), ни интереса в качестве добычи. Но если размышлять чисто теоретически, то кецалькоатли и орнитохейрусы — единственные реальные летающие существа, способные носить на спине человека. И даже если бы их не удалось приручить, само наблюдение за полетом этих животных быстро бы навело наших предков на мысли о планерах.
Летающие ящеры делились на птеродактилей и рамфоринхов. Первые применяли модную ныне аэродинамическую схему «утка», то есть имели рули на носу. Рамфоринхи же оставались сторонниками классических решений и рулили хвостом
Морские драконы
Если гибель сухопутных динозавров была предопределена, то исчезновение водных ящеров наука объяснить пока не может. Они должны были не только пережить катастрофу, но и удержать позиции в эволюционной борьбе.
Отчасти именно это и произошло. Крокодилы не просто выжили, но и сохранили господствующее положение в тропических реках, не уступив вершину пищевой пирамиды млекопитающим. Вторгаясь на территорию крокодилов со стороны моря, дельфины и ламантины добились лишь незначительных успехов.
Подобные китам ихтиозавры достигали 25 метров в длину. По каким-то причинам они стали быстро вымирать еще в начале мела: даже до катастрофы не дожили
Прекрасно себя чувствуют рептилии и в открытом море. Несколько столетий назад скопления морских черепах оказывались реальным препятствием на пути каравелл. Для водной среды пресмыкающиеся представляют собой идеальный компромисс. С одной стороны, в отличие от рыб, они дышат легкими. Это большое преимущество: на перекачку воды через жаберные щели уходит много сил, а кислорода в ней — кот наплакал. С другой стороны, в отличие от млекопитающих, рептилии очень экономно расходуют кислород. Всплывать для вдоха им приходится гораздо реже.
Поэтому гибель ихтиозавров, плезиозавров и плиозавров выглядит «несчастным случаем», в котором нет эволюционной логики. Они даже не пали в конкурентной борьбе с китообразными, появившимися намного позже, а просто исчезли. Если бы не падение астероида (в сочетании с еще каким-то неизвестным фактором), морские ящеры, возможно, до сих пор были бы с нами.
Плиозавры отличались от крокодилов способом передвижения — гребли не хвостом, а ластами. По суше они передвигаться не умели. Относительно малый размер (каких-то 10-12 метров) они компенсировали рекордной двухметровой пастью
Как бы выглядели моря в этом случае? Наверняка китов стало бы поменьше. Ведь млекопитающим, перешедшим к водному образу жизни, пришлось бы конкурировать с рептилиями, уже отлично к нему приспособленными. Правда, этот переход мог произойти в полярных морях, где ящеры не сумели бы наладить оборону. Но появление китов не истребило бы ихтиозавров. Море велико, пищи в нем хватит на всех, и побежденные в борьбе за существование виды, как правило, не исчезают полностью, а лишь сокращаются в числе.
Если бы не древняя катастрофа, волны тропических морей рассекали бы острые спинные плавники огромных рыбоящеров. Размер давал бы им некоторую защиту от косаток. Другим методом обороны могло бы стать увеличение глубины и длительности погружения.
Но рептилию, способную устоять в бою с кашалотом (или теми же косатками, но нападающими группой), представить сложно. Положение на вершине пищевой пирамиды ящеры в открытом море не удержали бы. Скорее всего, плезиозавры продолжали бы процветать на тропических мелководьях. Именно процветать, так как ни один крупный хищник из млекопитающих до сих пор не претендует на эту зону. Акул же ящеры легко «уговорили» бы потесниться.
