Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Эксперименты Хаяси придают иной смысл словам, которые мы употребляем в отношении родства. В его опытах у рожденных мышат есть мать, хотя они произошли не из яйцеклеток ее, а из клеток кожи. То же самое можно сказать и о человеческих детях, полученных после искусственного гаметогенеза. Но как только ученые приступят в своих лабораториях к проведению циклов оплодотворения, трудно будет сказать точно, а от кого, собственно, происходят те, кто в пробирке. Разве могут быть родителями восьмиклеточные эмбрионы? Поскольку эти исходные эмбрионы не будут имплантированы, они никогда не станут людьми. Роберт Спэрроу утверждал, что эмбрионы, полученные от таких «родителей», осиротеют еще при зачатии [1154] Sparrow 2012. .

Эти удивительные возможности становятся реальностью уже в наши дни. Чтобы разбираться в них и выносить этические суждения, нам следует глубже понимать наследственность – все, что подразумевается под этим словом. Мы должны рассматривать закон Менделя как лишь один из многих способов естественной передачи генов от предков к потомкам – той передачи, которой мы пытаемся манипулировать. Нам нужно признать, что у клеток в наших телах есть свои предки и потомки, которые могут стать мозаичными или перемешаться, образуя химерный организм. Нам придется расширить границы того, что мы называем наследственностью, и рассмотреть другие способы, которые сегодняшний день связывают со вчерашним – будь то отличающиеся от ДНК молекулы, которые передаются следующим поколениям, или микроорганизмы, которым с нами по пути, или инструменты и традиции человеческой культуры, или даже окружающая среда, в которую рождаются наши дети. Только тогда у нас появится необходимый язык, чтобы обсуждать способы, которыми мы можем контролировать наследственность для нашей пользы, и опасности, которые мы оставляем на усмотрение будущего.

Когда Валентино Ганц впервые услышал о CRISPR, этот метод показался ему даром небес. В то время он работал над диссертацией в Калифорнийском университете в Сан-Диего, где изучал генетику дрозофилы и родственных ей мух. Он манипулировал с генами и смотрел, удалось ли ему повлиять на развитие эмбриона. Однако даже лучшие из методов, которые имелись в его распоряжении, были грубыми и неудобными. В 2013 г. Ганц услышал, что исследователи выяснили, как использовать CRISPR для точного изменения генов дрозофилы, причем очень несложного.

«Это было именно то, чего я так ждал», – рассказывал мне Ганц, когда я приехал к нему в лабораторию, расположенную на покрытом эвкалиптами склоне, спускающемся к Тихому океану. Услышав новость, он немедленно заказал необходимые реактивы и приступил к опробованию метода. Он тогда и понятия не имел, что откроет способ изменения наследственности целого вида с помощью CRISPR.

Ганц решил попробовать изменить ген Drosophila , который назывался yellow [1155] Желтый. – Прим. пер. . В некотором смысле это была дань традиции. Ген yellow описали чуть более века назад в лаборатории знаменитого Томаса Моргана. В один из дней 1911 г. группа учеников Моргана проверяла своих серых мух и среди них обнаружила насекомое золотистого цвета. Ученики использовали эту муху в скрещивании и выяснили, что у нее рецессивная мутация в гене, который они и назвали yellow.

Этот ген пригодился сотрудникам Моргана, потому что признак, на который он влиял, можно было увидеть невооруженным глазом у любой мухи. Ученики Моргана вывели линию желтых мух, и когда спустя годы студенты стали профессорами, они учили своих студентов разводить этих мух для экспериментов. Их ученики, в свою очередь, строили собственную научную карьеру, и желтые мухи по-прежнему были с ними. На протяжении XX в. каждое новое поколение наследовало это знание так же, как древние люди учились делать каменные орудия или выращивать ячмень.

Есть даже веб-сайт с генеалогией исследователей генетики дрозофилы FlyTree [1156] Academic Family Tree. , где прослеживаются линии передачи этой культурной наследственности. Само древо начинается, разумеется, с Томаса Моргана. От него идут веточки к его многочисленным аспирантам. Среди них был Макс Дельбрюк, физик, увлекшийся тайнами жизни и приехавший из Германии в Калифорнийский технологический институт, чтобы учиться у Моргана. Дельбрюк сам стал профессором, и среди его аспирантов оказался еще один физик, превратившийся в биолога, – Лили Джан. Джан работала в Калифорнийском университете в Сан-Диего. В 1980-х гг. к ней в лабораторию после защиты диссертации пришел работать Этан Биер. Там он разводил бесчисленное количество желтых мух и тоже стал профессором. Спустя два десятилетия Валентино Ганц пришел в лабораторию Биера и также познал работу с желтыми мухами. Он стал научным праправнуком Моргана.

Решив опробовать CRISPR, Ганц сделал направляющую РНК, чтобы изменить ген yellow у эмбриона дрозофилы, вызвав мутацию, создающую желтую окраску. Он ввел нужные молекулы в клетки, дал насекомым повзрослеть и скрестил их, надеясь получить мух с двумя измененными с помощью CRISPR копиями гена yellow . К его радости, среди серых мух было несколько желтых. Технология работала именно так, как и должна. «Я был покорен», – рассказывает Ганц.

Затем Ганц начал играть с CRISPR всякими разными способами, чтобы выяснить, удастся ли ему использовать этот метод для другого вида мух – Megaselia scalaris , которых он изучал для своей диссертации [1157] См.: Disney 2008; Varney and Noor 2010. . В отличие от Drosophila melanogaster , у них отчетливо согнутый грудной отдел, поэтому их прозвали горбатками. Также у этих мух характерное поведение, что отразилось в другом их названии. За манеру передвигаться по земле перебежками их называют бегающими мухами. И иногда этих мух именуют гробовыми, потому что их личинки в поисках пищи закапываются глубоко под землю и иной раз добираются до захороненных гробов.

Ганц попытался с помощью молекул CRISPR, созданных для дрозофилы, отредактировать ген yellow у мух-горбаток. Но эксперимент провалился. «Было очень обидно, что мы не получили ни одного мутанта», – делился со мной Ганц.

Исследователю не было окончательно ясно, что же пошло не так. Сохранялась вероятность, что ему удалось изменить только одну копию гена yellow у некоторых мух. Но такое встречалось настолько редко, что у Ганца при скрещивании мух ни разу не сложилось так, чтобы оба насекомых были носителями отредактированного гена yellow .

Когда Ганц рассказал об этом своему руководителю Биеру, тот немного разочаровался, но не удивился. В науке часто случаются неудачи. Биер отправился в долгожданный отпуск в Италию и перестал думать о неприятностях.