Кристиан Жоаким - Нанонауки. Невидимая революция

Но и это выступление Пастера не покончило с витализмом — так называют веру в некую особенную силу, которая то ли порождает жизнь, то ли порождается жизнью, причем главная особенность этой силы в том, что она непохожа на силы, действующие в физических и химических явлениях. Первый ощутимый удар по витализму датируется 1828 годом, когда в лаборатории было синтезировано вещество, как нельзя более тесно связанное с жизнью: немецкий химик Фридрих Вёлер получил мочевину, используя только классические методы физики и химии и не испытывая нужды ни в какой «жизненной силе». По мере того как химические реакции, идущие внутри клетки, становились все более понятными, ученые постепенно убеждались в том, что в живой и неживой природе правят одни и те же законы. «Жизнь есть продукт организации молекул» — к такому выводу пришел французский биолог Франсуа Жакоб, удостоенный в 1965 году Нобелевской премии. После Пастера все уяснили, что живое происходит из живого, а после Дарвина — что одни виды произошли от других видов. Так что все мы — люди, овощи, улитки — происходим от какой-то первобытной протобактерии… а то и, если, конечно, что-то этакое существует или когда-то существовало, от наннобактерии! Важно, что сия мысль все-таки сумела пробить себе дорогу, а именно: возникновение жизни есть результат некой химической эволюции. Сумеем ли мы воспроизвести нечто подобное в лаборатории? Одно несомненно: ученые не смогут оставить в покое тайну жизни, которая будоражит человечество уже многие века.

XX век был веком «поделок» из атомов и всяческих манипуляций с ними. Век XXI обещает стать столетием «поделок» из живого и махинаций с жизнью. Сегодня так называемая «синтетическая» биология, едва научившись по-младенчески лепетать, замахивается на воспроизводство жизни — на творение живого в лаборатории. И ученые, работающие над этим, своих намерений не скрывают. Но что такое жизнь? Определение очень даже пригодится: когда придет день и в какой-то лаборатории в пробирке что-то этакое зашевелится, придется проверять соответствие нового творения ученых некой четкой дефиниции. Но определения — материя деликатная. Большинство знающих людей сходятся на такой дефиниции: жизнь есть способность организованных структур к самовоспроизведению.

Словосочетание «синтетическая биология» появилось в 1912 году на обложке научного сочинения, автором которого был французский врач Стефан Ледюк. Он интересовался проявлениями жизни и задумал воспроизвести их в своей лаборатории. Воспользовавшись солями металлов в растворах на основе углеродных, фосфорных или кремниевых соединений натрия, медик умудрился вырастить великолепные структуры, похожие на водоросли, колышущиеся на морской волне, — и его создания казались живыми.

Прошли годы, и этот термин вновь появился — он воскрес в 1978 году под пером автора редакционной статьи в журнале Gene («Ген»), провозглашавшего пришествие «эры биологии синтеза, когда биологи не станут довольствоваться описанием существующих генов, но постараются построить новые» [19] Szybalski W ., Gene. 1978. Vol. 4. № 3. P. 181. .

Считая, что жизнь сводится к расстановке сложных молекул, которые (заняв верное положение) и образуют биологические системы, поборники синтетической биологии не сомневаются, что в один прекрасный день им удастся создать живое. А пока они стараются изучить механизмы, действующие в клетке: выяснить, как внутри нее циркулирует информация, как работают внутриклеточные регуляторы, как взаимодействуют между собой гены и белки, как клетка общается с соседями и окружением и т. п., чтобы потом воспроизвести познанные механизмы. Они думают и об изобретении неведомых самой природе функций, и о «программировании» клетки на выполнение новых, то есть прежде не выполнявшихся ею, задач. Так, одну бактерию видоизменили так, что она, обнаружив какие-то — вполне определенные — молекулы близ себя, начала светиться, фосфоресцируя зеленым светом; ни о чем подобном эта бактерия конечно же и не помышляла, пока исследователь не подтолкнул ее на эту дорожку [20] Weiss, R. Princeton University. .

Не бывает жизни без информации — передаваемой, принимаемой или передающейся. Информация записывается в цепочках молекул ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) почти во всех живых организмах. Но все-таки не во всех. Да и было так, похоже, не всегда. Есть биологи, считающие, что сначала информация хранилась в молекулах РНК (рибонуклеиновой кислоты) — почти у всех вирусов РНК есть, и без ДНК они по большей части легко обходятся. Вообще-то между ДНК и РНК разница невелика, но РНК может еще и миллионнократно ускорять химические реакции — словно какой-то фермент. Раз уж РНК — и носитель, и хранитель информации, и катализатор, то естественно думать, что сначала появилась РНК, а уж потом ДНК, более устойчивая и более специализированная, — в сущности, ДНК занимается только информацией.

А как же в ней записываются те или иные сведения? Грубо говоря, ДНК содержит полное описание клетки. Цепочки ДНК — это своего рода приказы или команды, получаемые макромолекулами, присоединяющимися к ДНК. Они передают полученные команды «производственным машинам», вырабатывающим белки, необходимые для выживания клетки. Алфавит для записи информации состоит всего из четырех букв — нуклеотидов А, Ц, Г и Т, именуемых основаниями. Учредители синтетической биологии умеют синтезировать эти основания и приводить их в порядок. Итак, сначала они изготавливают искусственные ветви ДНК. Потом исследуют то, что получилось, проверяя, действительно ли искусственная ДНК функционирует так же, как естественная. Они вводят эти искусственные участки ДНК в бактерии и наблюдают за тем, что после этого происходит, надеясь понять жизнь через подражание ей, а потом, быть может, эту самую жизнь удастся воссоздать или сотворить заново. Таким образом уже были получены более 10 000 искусственных участков, а затем более 32 000 тех оснований, которые кодируют некоторые белки в бактерии Escherichia Coli. Кроме того, предпринимаются попытки синтезировать искусственные основания, непохожие на те (А, Ц, Г и Т), которыми пользуется известный нам мир живого. Так, в 2002 году японцы создали ДНК с шестью основаниями: к четырем естественным (А, Ц, Г и Т) они добавили два рукотворных — S и Y. Эксперименты показали, что бактерии способны включать в себя эти незнакомые им основания. А нельзя ли ожидать также и появления неведомых природе генетических кодов, новых белков или каких-то прежде неизвестных функций? Иными словами, а вдруг ученые, эти энтузиасты, создадут иные формы жизни? Пока что, однако, ни один диковинный кролик из колпака волшебника не выскочил.