Стивен Котлер - Мир завтра. Как технологии изменят жизнь каждого из нас

Биологические знания тоже становятся все более демократичными. В интернете можно найти тысячи обучающих видеороликов на любую тему. Есть веб-сайты типа jove.com («Журнал наглядных экспериментов»), есть онлайн-курсы от Массачусетского технологического института, а также научные журналы, публикующие информацию о новейших исследованиях. Или же можно вступить в один из клубов DIY Bio («Сделай сам») для любителей биологии, которые в последнее время растут как грибы после дождя, превращая генную инженерию в одну из новых форм хобби. В одном из недавних интервью Билл Гейтс заявил репортерам, что если бы он сейчас был ребенком, то увлекся бы не компьютерами, а биологией. Наконец, если ни один из перечисленных вариантов вас не устраивает, вы всегда можете нанять людей или организации, которые всю работу, требующую серьезных научных знаний, сделают за вас.

Со времени рождения генной инженерии в 1972 году высокая стоимость оборудования и получения образования, необходимого для пользования этим оборудованием, вынуждали злоумышленников держаться в стороне от подобных технологий. Теперь эти барьеры рухнули. «К сожалению, – заявила 7 декабря 2011 года в своем выступлении на конференции по вопросам биологического оружия бывшая госсекретарь США Хиллари Клинтон, – способность террористов и других не контролируемых государством лиц и организаций разрабатывать и использовать биологическое оружие неуклонно возрастает. Имеющиеся сигналы слишком серьезны, чтобы их игнорировать, поэтому мы должны сосредоточить все свои усилия на предотвращении этой угрозы».

Радикальная экспансия биотехнологий поднимает сложный вопрос: как уберечься от угрозы, которой еще нет, которая еще не успела осуществиться? История развития генной инженерии переживает наступление новой эры. Предыдущая эпоха была эпохой секвенирования ДНК, попросту чтения генетического кода – процесса идентификации и осмысления порядка расположения четырех химических веществ, из которых он складывается. Но теперь мы умеем ее записывать, и это рождает возможности одновременно великие и ужасные.

И здесь тоже не обошлось без вмешательства Крейга Вентера. В конце 1990-х годов, работая над прочтением генома человека, он стал задумываться: а что нужно для того, чтобы иметь возможность не только прочитать, но и записать этот код? Ему захотелось понять: какой минимальный геном необходим для жизни? В то время технология синтеза ДНК была слишком грубой и дорогостоящей, поэтому имело смысл задуматься о минимально возможном геноме для создания жизни или – если вернуться к нашей основной теме – для создания персонализированного биологического оружия. А трудоемкая технология сплайсинга, подразумевающая вырезание при помощи ферментов участков ДНК у одного или более организмов и последующее их сращивание, выглядела слишком громоздкой и неподходящей для решения поставленной задачи.

Эти проблемы решились сами собой благодаря стремительному развитию биотехнологий. Новейшая технология – получившая обобщающее название «синтетическая биология» – позволяет выполнять основную работу не на молекулярном уровне, а на цифровом. Генетическим кодом манипулируют с помощью специальной компьютерной программы – аналогом текстового редактора. ДНК можно разрезать и склеивать, передавая характеристики одного животного другому, простым нажатием кнопок. Буквы генетического кода можно менять местами так, как заблагорассудится. А что делать, когда вы сфабриковали код, который кажется вам подходящим? Просто нажать на «Отправить». Существуют десятки лабораторий, который превратят ваш цифровой код в реальную молекулу ДНК.

В мае 2010 года, воспользовавшись этими новыми инструментами, Вентер получил ответ на свой вопрос, создав первую в мире самореплицирующуюся синтетическую хромосому. Он спроектировал на компьютере новый бактериальный геном (в общей сложности более миллиона пар оснований), а затем отправил код электронной почтой в компанию Blue Heron Biotechnology, которая базируется в Сиэтле и специализируется на синтезе ДНК на основе цифровых «чертежей». Получив от Вентера последовательность А, Т, Ц и Г в цифровой форме, специалисты компании вернули ему пробирку с замороженными цепочками ДНК. Подобно тому как в компьютер загружают новую операционную систему, Вентер внедрил эти синтетические цепочки в лишенную ядра бактериальную клетку. Новая клетка вскоре начала генерировать белки, то есть (если продолжить сравнение с компьютером) включилась, и в ней возобновился обмен веществ, рост и, самое главное, деление – но уже по новым инструкциям и командам, задаваемым внедренной ДНК. После репликации каждая новая клетка несла в себе исключительно те синтетические инструкции, которые придумал Вентер. С практической точки зрения Вентер создал новую форму жизни, причем с нуля. Сам Вентер назвал свою бактерию «первой на планете самореплицирующейся формой жизни, отцом которой является компьютер».

Но это была только самая верхушка айсберга. Техническое упрощение и стремительное удешевление возможностей синтетической биологии ныне позволяют специалистам экспериментировать с формами жизни и без особых хлопот создавать то, что еще недавно казалось практически неосуществимым. В 2004 году, к примеру, Джей Кислинг, инженер-биохимик из Беркли, «склеил» воедино 10 синтетических генов от трех разных организмов, создав таким образом новый вид дрожжей, способных вырабатывать артемизининовую кислоту, из которой изготавливают лекарство против малярии «Артемизин» и которую в натуральном виде получать сложно и дорого. Этот успех был бы практически невозможным без синтетической биологии.

А тем временем компания Вентера, Synthetic Genomics, работает над своей фирменной версией водорослей, которые поглощают углекислый газ и экскретируют биотопливо; они также пытаются разработать синтетические вакцины против гриппа, для изготовления которых требуются считанные дни вместо нынешних шести – восьми месяцев. Solazyme, компания, занимающаяся синтетической биологией и базирующаяся в Сан-Франциско, изготавливает биодизельное топливо с помощью генетически измененных микроводорослей. Компания DuPont недавно разработала микроорганизм, который потребляет кукурузный сироп и создает полимер, широко используемый в производстве пластмасс, что позволяет сократить затраты на 40 процентов.

Другие специалисты в области синтетической биологии работают с более фундаментальными клеточными механизмами. Например, специалисты базирующегося во Флориде Фонда прикладной молекулярной эволюции добавили к традиционной четверке (А, Т, Ц и Г) два новых основания ДНК, таким образом создав новый генетический алфавит. Гарвардский генетик Джордж Черч решил ускорить эволюцию при помощи процесса «мультиплексной автоматизированной генной инженерии», предполагающего одновременную случайную перестановку множества генов. Вместо того чтобы создавать по одному геному за раз, этот процесс в считанные дни создает миллиарды вариантов.