Коллектив авторов - На что похоже будущее? Даже ученые не могут предсказать… или могут?

Хотя многое из того, что сулит нам в будущем генетика, уже становится реальностью, есть вещи, которые вряд ли будут реализованы в ближайшем будущем, а если и будут — то не так, как большинство из нас ожидает. Однако, по словам Гесселя, мы можем быть совершенно уверены, что методы анализа ДНК обязательно станут качественнее, эффективнее и дешевле, что будет иметь колоссальное значение, так как с их помощью мы сможем создавать живые существа. «Эта технология неизбежно будет стремительно развиваться, — резюмирует он. — Даже если бы мы захотели, мы бы все равно не смогли остановить данный процесс. Это как с компьютерами».

Адам Резерфорд.

Думаю, каждый согласится, что $314 за галстук — это дорого. А что, если он выткан из паутинного шелка? Звучит странно, но цена уже не кажется такой заоблачной. Паутинный шелк — удивительный материал: белок, принимающий разные формы в зависимости от вида паука и того, для чего этот белок используется — плетения паутины, опутывания жертвы или защиты яиц. У каждой формы свои механические и физические свойства, свой запас эластичности, но все они превосходят любые материалы, производимые сейчас людьми. При пересчете на единицу массы прочность каркасной нити паутины оказывается выше прочности стали. Все формы выделяются в брюшной полости паука через паутинные бородавки, которые представляют собой сложную структуру из множества паутинных трубочек, формирующих короткие волокна белка шелка в зависимости от требуемого типа паутины.

Разумеется, было бы здорово поставить производство паутинного шелка на поток, чтобы извлечь пользу из его замечательных физических характеристик, но разведение пауков, как известно, — занятие не из легких. У большинства есть ряд индивидуальных особенностей, которые не совсем подходят для современных методов ведения сельского хозяйства. А без них мы не сможем обеспечить производство волокна в достаточных объемах: в большинстве своем пауки живут поодиночке и, попадая в компанию подобных себе, проявляют склонность к каннибализму. Так что вторая причина, объясняющая высокую цену галстука, заключается в том, что он соткан из настоящего паутинного шелка, но при этом этот шелк никогда не был даже рядом ни с одним пауком и не контактировал ни с одной паутинной бородавкой. Шелк этот был выращен и ферментирован на дрожжах.

Добро пожаловать в удивительный мир синтетической биологии. Фраза в заголовке этого раздела — не что иное, как оксюморон: биология — это часть природы, а потому она не должна иметь дела с синтетикой. Это противоречие отражает самую суть технологии, которая однажды будет оказывать значительное, если не решающее, влияние не только на наш гардероб, но также и на медицину, сельское хозяйство, фармацевтику, энергетику и даже космонавтику. Галстук — первое изделие компании Bolt Threads, занимающейся внедрением в производство методов синтетической биологии. В определенном смысле мы стали свидетелями серьезной вехи. Конечно, это еще не совсем тот продукт, который годится для массового коммерческого производства и сбыта на широком потребительском рынке, — пока что было изготовлено всего 50 галстуков из паутинного шелка, и даже стильный узор переплетений в сочетании с синим цветом не дает забыть о достаточно высокой цене. В сферу интересов Bolt Threads входит производство материалов для одежды без использования продуктов традиционного животноводства и растениеводства, то есть хлопка, шерсти и шелка, получаемых от неэффективных организмов, коими являются растения и животные. Вот уже более 10 000 лет мы занимаемся «дизайном» животных и растений с тем, чтобы они обеспечивали нас всем необходимым. Но возможности земледелия и животноводства всегда были ограничены одним обстоятельством — медленным и трудоемким процессом селекции с использованием полового размножения, обусловленного главным образом биологической необходимостью и протекающего почти исключительно с участием организмов одного вида. Благодаря синтетической биологии мы можем навсегда забыть о скрещивании и селекции, объединяя свойства организмов, между которыми невозможны никакие половые контакты, отделенными друг от друга на дереве эволюции сотнями миллионов лет, — пауков и дрожжей. Задача специалистов в области синтетической биологии заключается в том, чтобы извлечь исходный код и встроить его в значительно более производительные биологические фабрики.

Естественный исходный код — это ДНК. Белок паутинного шелка закодирован в генах, которые в течение нескольких сотен миллионов лет присутствовали только в организме пауков. Несколько десятилетий назад мы научились выделять и описывать гены точно и быстро. Тогда нам стало интересно: а нельзя ли их поместить обратно в организмы, относящиеся к тому же виду или даже к совершенно другим видам? Мы можем оставить гены без изменения, чтобы понаблюдать за тем, что будет с ними происходить; мы можем изменить их или даже специально повредить, чтобы выяснить, в чем их функция, изучая последствия изменения или деформации определенных фрагментов. Это — генная инженерия, в основе которой лежит тот факт, что исходный код в биологии универсален, так как все организмы на Земле — это ответвления от одного эволюционного дерева с удивительно раскидистой кроной, которая, согласно идее Чарльза Дарвина о естественном отборе, росла и цвела в течение приблизительно 4 млрд лет. А это означает, что ДНК — носитель наследственной информации всех живых существ. Мы имеем дело с обманчиво простым алфавитом, состоящим всего лишь из четырех букв-оснований, образующих язык, которым написаны гены; слова в языке генов складываются из аминокислот. В генах всех живых существ используется всего 21 аминокислота. При соединении аминокислот получаются белки. Так формировались и формируются все белки, когда-либо существовавшие на нашей планете, а все живое состоит из белков.

Историю генной инженерии принято начинать с середины 1970-х гг., когда мы поняли, что при правильном подходе для клетки, или организма-хозяина, происхождение ДНК не имеет никакого значения, пока она может ее прочитывать. Гены с инструкциями для синтеза белков и их последующей жизнедеятельности, которые прежде формировались исключительно в рамках одного вида, теперь можно было записать в ДНК совсем другого вида.

За несколько лет до того The Beatles изобрели семплирование в музыке. При работе над треком «Бенефис мистера Кайта!» («Being for the Benefit of Mr. Kite!») для альбома «Оркестр клуба одиноких сердец сержанта Пеппера» (Sgt Pepper's Lonely Hearts Club Band, 1967 г.) Джордж Мартин и Пол Маккартни использовали пленку с записью звуков циркового инструмента Викторианской эпохи под названием «каллиопа», разрезав ее на короткие полоски. По легенде, они бросали их в воздух, подбирали с пола первые попавшиеся и вставляли в запись. Язык нот для всех один, так что, добившись совпадения тона и ритма, музыканты смогли — впервые в истории — вставить в проигрыш между куплетами фрагменты, взятые из совершенно другой записи. С тех пор семплирование стало достаточно широко использоваться в популярной музыке, положив начало целым жанрам, прежде всего хип-хопу — самому прибыльному музыкальному жанру в истории.