Зачем генные инженеры играют в Бога и где прятаться от зомби-апокалипсиса
Лауреат Пулитцеровской премии и постоянный автор The New Yorker Элизабет Колберт много лет пишет о проблемах экологии. Книга «Шестое вымирание. Неестественная история», которая принесла ей престижную премию и стала бестселлером The New York Times, рассказывает о том, как прямо сейчас при участии человека происходит самое массовое вымирание видов со времен, когда из-за удара астероида на Земле исчезли динозавры.
Ее новую книгу «Под белым небом: как человек меняет природу» уже внесли в свои списки для чтения экс-президент США Барак Обама и основатель Microsoft Билл Гейтс, которые в последние годы уделяет много внимания вопросам экологии. Эта книга Колберт более оптимистична, чем предыдущая — в ней она рассказывает о том, как человечество учится исправлять совершенные ошибки, что делает для того, чтобы вернуть к жизни вымершие виды или не дать им исчезнуть окончательно, а также какие научные и технологические методы помогают предотвращать последствия глобального потепления.
На русском языке книга выйдет в ноябре в издательстве «Альпина нон-фикшн». Forbes публикует отрывок, посвященный генной инженерии.
В скандинавской мифологии Один — чрезвычайно могущественный бог, а еще хитрец и проказник. У него один глаз, другим он пожертвовал, чтобы испить из источника мудрости. Он обладает множеством талантов: может воскрешать мертвых, усмирять бури, лечить больных и ослеплять врагов. Нередко он превращается в животных; в облике змеи он добыл мед поэзии, но часть его случайно досталась людям.
В Окленде (штат Калифорния) есть свой «Один» — так называется компания, которая продает наборы для генной инженерии. У ее основателя Джосайи Зайнера копна обесцвеченных волос, пирсинг в самых разных местах и большая татуировка с призывом: «Твори красоту». Он обладатель кандидатской степени по биофизике и любит эпатировать публику. Среди его многочисленных чудачеств можно вспомнить следующие: он заставил свою кожу вырабатывать флуоресцентный белок, проглотил фекалии друга, чтобы изменить микробиом своего кишечника, и попытался деактивировать один из генов, чтобы увеличить себе бицепсы. (Последняя затея, по его собственному признанию, провалилась.) Он называет себя «генетическим дизайнером» и говорит, что его цель — дать людям возможности и ресурсы, чтобы они могли в свободное время модифицировать свою жизнь.
Товары компании The Odin варьируются от рюмок с надписью «Biohack the Planet» («Биохакни планету») за $3 до «Набора для генной инженерии на дому», который стоит $1849 и содержит центрифугу, машину для полимеразной цепной реакции и коробку с гелем для электрофореза. Я выбрала нечто среднее: «Комбинированный набор бактериальных CRISPR и флуоресцентных дрожжей», который обошелся мне в $209. Он пришел в картонной коробке, украшенной логотипом компании в виде кривого дерева, окруженного двойной спиралью ДНК. Дерево, я полагаю, должно изображать Иггдрасиль, чей ствол в скандинавской мифологии проходит через центр мироздания.
Внутри коробки я нашла набор лабораторных инструментов: пипетки, чашки Петри, одноразовые перчатки, а также несколько пробирок с кишечной палочкой и всем необходимым для перестройки ее генома. Кишечная палочка отправилась в холодильник, расположившись рядом с пачкой масла, остальные пробирки — в морозилку, где лежало мороженое.
Можно сказать, что генная инженерия уже вполне достигла зрелости. Первая генно-модифицированная бактерия была получена в 1973 году. За ней в 1974 году последовала генетически модифицированная мышь, а в 1983-м — генетически модифицированный табак. Первый генно-инженерный продукт, одобренный для употребления в пищу, томат Flavr Savr, был лицензирован в 1994 году; он принес столько разочарования, что через несколько лет был снят с производства. Генетически модифицированные кукуруза и соя появились примерно в то же время; в отличие от Flavr Savr, они получили в Соединенных Штатах почти повсеместное распространение.
В последние десять или около того лет генная инженерия претерпела собственную трансформацию благодаря CRISPR. Это сокращенное название набора методов, в основном заимствованных у бактерий, которые значительно облегчают исследователям и биохакерам манипулирование с молекулами ДНК. (Аббревиатура расшифровывается как «clustered regularly interspaced short palindromic repeats» — короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами.) CRISPR позволяет надрезать участок ДНК, а потом либо отключить выбранный участок, либо заменить его другим.
В результате открываются, по сути, бесконечные возможности. Как выразилась Дженнифер Даудна, профессор Калифорнийского университета в Беркли и один из разработчиков CRISPR, теперь мы можем «переписать сами молекулы жизни так, как пожелаем». С помощью CRISPR биологи уже создали (помимо многих других существ): муравьев, которые не чувствуют запаха, гончих, которые наращивают мышцы, как супергерои, свиней, устойчивых к свиной чуме, макак с нарушениями сна, кофейные зерна без кофеина, лосося, который не откладывает икру, мышей, которые не толстеют и бактерии, в геноме которых закодирована знаменитая серия фотографий Эдварда Мейбриджа, запечатлевших скаковую лошадь в движении. Несколько лет назад китайский ученый Хэ Цзянькуй объявил, что создал первых в мире людей, чьи гены были отредактированы с помощью CRISPR — двух девочек- близнецов. По его словам, из-за модификации генов девочки невосприимчивы к ВИЧ, но так ли это на самом деле — не ясно. Вскоре после того, как он сделал это заявление, его поместили под домашний арест в Шэньчжэне.
У меня почти нет опыта в генетических исследованиях, а лабораторных работ я не выполняла со школы. Тем не менее следуя инструкциям из коробки от The Odin, я за выходные сумела создать новый организм. Сначала я вырастила колонию кишечной палочки в чашке Петри. Затем добавила разные белки с фрагментами дизайнерской ДНК из морозилки. В результате изменилась одна «буква» генома бактерий: на место А (аденина) встал Ц (цитозин). Благодаря этому моя новая и улучшенная кишечная палочка, по сути, могла показать фигу антибиотикам вроде стрептомицина. Возможность создать устойчивый к лекарствам штамм кишечной палочки прямо на кухне вызвала у меня жутковатое ощущение, но в то же время и некое удовлетворение. Я вдохновилась настолько, что решила перейти ко второму проекту в наборе: вставить ген медузы в дрожжи, чтобы те начали светиться.
Австралийская лаборатория здоровья животных (Australian Animal Health Laboratory или просто AAHL) в городе Джелонг — одна из самых передовых лабораторий с четвертым уровнем биологической безопасности в мире. Она находится за двумя воротами, причем вторые нужны, чтобы противостоять возможной атаке террористов-смертников на грузовиках, а бетонные стены лаборатории, как мне сказали, такие толстые, что могут выдержать падение самолета. На объекте 520 шлюзовых дверей и четыре уровня безопасности.
— Вот где хорошо пережидать зомби-апокалипсис, — сказал мне один из сотрудников.
В помещении с четвертым, самым высоким уровнем безопасности находятся пробирки с самыми опасными патогенами, какими только может заразиться человек от животных, в том числе лихорадкой Эбола (эта лаборатория упоминалась в фильме «Заражение» — Contagion). Сотрудникам, работающим в подразделениях с четвертым уровнем безопасности, нельзя носить собственную одежду в лаборатории, и перед уходом домой они должны принимать душ минимум три минуты. Что касается животных, они вообще не могут покинуть объект. Как сказал мне один сотрудник, «они могут выйти отсюда только через крематорий».
Джелонг находится примерно в часе езды к юго-западу от Мельбурна. В ходе той же поездки, когда я встречалась с Ван Оппен, я посетила и лабораторию AAHL. Я слышала, что там проводили эксперимент по редактированию генов, который меня заинтересовал. Из-за очередной неудачной попытки биоконтроля Австралия страдает от нашествия гигантских жаб под названием жабы-аги. В соответствии с рекурсивной логикой антропоцена исследователи из AAHL надеялись справиться с бедой при помощи еще одной попытки. В числе прочего они хотели отредактировать геном жабы с помощью CRISPR.
Биохимик Марк Тизард, который отвечал за проект, согласился показать мне лабораторию. Тизард — худощавый мужчина с седыми волосами и блестящими голубыми глазами. Как и многие ученые, с которыми я встречалась в Австралии, он не местный, работать сюда приехал из Лондона.
Прежде чем заняться амфибиями, Тизард работал в основном с домашней птицей. Несколько лет назад они с коллегами из AAHL ввели ген медузы в клетки курицы. Этот ген вроде того, что я хотела внедрить в свои дрожжи, кодирует флуоресцентный белок. Как следствие, курица с таким белком будет жутковато светиться в ультрафиолетовом свете. Затем Тизард нашел способ внедрить ген флуоресценции таким образом, чтобы он передавался только потомкам мужского пола. В результате пол цыплят можно определять еще в яйце.
Тизард знает, что многих людей пугают генетически модифицированные организмы. Употреблять их в пищу кажется им отвратительным, а выпустить в мир — кощунством. Хотя он и не такой провокатор, как Зайнер, но тоже считает, что эти люди смотрят на вещи неправильно. — У нас есть цыплята, которые светятся зеленым,—сказал мне Тизард. — И когда к нам приходят группы школьников и видят зеленого цыпленка, некоторые дети говорят: «Ух ты, как круто! А если я съем эту курицу, я позеленею?» Я отвечаю: «Ты ведь и так уже ешь кур, не правда ли? И где твои перья и клюв?»
В любом случае, по словам Тизарда, беспокоиться о парочке лишних генов уже слишком поздно. — Если посмотреть на австралийскую природу, вы увидите эвкалипты, коал, кукабарр и все такое прочее, — сказал он. — Как ученый, я вижу здесь множество копий генома эвкалипта, множество копий генома коалы и так далее. Все эти геномы взаимодействуют друг с другом. И вдруг — бац! — вы добавили туда новый геном — геном жабы-аги. Раньше его здесь не было, и его взаимодействие с другими геномами ведет к катастрофе. Он уничтожает другие геномы на корню.
Но чего люди не видят, так это того, что вся биологическая среда теперь уже генетически модифицирована, — продолжил он. — Внедряющиеся виды изменяют окружающую среду, добавляя целые инородные геномы. А генные инженеры меняют лишь незначительные кусочки ДНК тут и там. По сути, мы добавляем, возможно, генов десять к тем двадцати тысячам жабьих генов, которых здесь вообще не должно быть, и наши десять будут вести подрывную деятельность против остальных, уберут их из системы и таким образом восстановят баланс, — пояснил Тизард. — Люди обычно говорят о молекулярной биологии: вы что, в Бога играете? Да нет же. Мы используем наше понимание биологических процессов, чтобы понять, как выправить уже нарушенную нами же систему.