Крейг Вентер - Расшифрованная жизнь. Мой геном, моя жизнь

Мои длившиеся целый год усилия опубликовать результаты исследований TIGR с применением метода EST наконец-то увенчались успехом – в сентябре 1995 года вышел специальный 377-страничный выпуск «Геномного каталога» журнала Nature {88} 88 Adams M. D., Kerlavage A. R. et al. «Initial Assessment of Human Gene Diversity and Expression Patterns Based Upon 52 Million Basepairs of cDNA Sequence», Nature , № 377, Suppl., 3–174, 1995. . А месяцем раньше я получил некоторое признание среди коллег-ученых: в Nature главный редактор журнала Джон Мэддокс выступил с весьма необычной статьей {89} 89 Maddox J. «Directory to the Human Genome», Nature , № 376, 459–60, August 10, 1995. . Она начиналась так: «“Если вы опубликуете эту вентеровскую бодягу, – услышал я несколько месяцев назад в телефоне хорошо знакомый мне голос, – обещаю, что никто из геномного сообщества США никогда вам больше ничего не пришлет”». После чего Мэддокс продолжил: «Человек, который наверняка узнает себя по этому описанию, – один из самых выдающихся генетиков в США». Впоследствии редактор Nature признался мне, что звонил ему, разумеется, Джим Уотсон.

Мэддокс всегда умел придумывать заголовки, а еще любил и понимал науку, а потому решил печатать нашу статью, несмотря на угрозы. Он написал: «Есть несколько хороших причин, помимо бравады, чтобы опубликовать этот материал. Главная, – и это станет очевидным после выхода Геномного каталога, – данная работа является отличным образцом научного исследования, представляющего большой самостоятельный интерес. Масштаб работы также впечатляет. Общая длина секвенированных на сегодня группой Вентера последовательностей EST составляет 5 миллионов пар оснований, или около 0,15 % генома человека… Более 55 тысяч EST достоверно соответствуют генам, из которых лишь около 10 тысяч зарегистрированы в настоящее время в публично доступных базах данных».

Научное сообщество и пресса с восхищением отнеслись к нашим достижениям. На первых полосах различных изданий появились статьи под заголовками, сообщавшими о начале гонки за расшифровку генома человека: «Пионер генетики открывает свой банк данных» {90} 90 Tanouye E. The Wall Street Journal , September 28, 1995. ; «Новый каталог – первый атлас нас самих» {91} 91 Friend T. USA Today , September 28, 1995. ; «Заметный прогресс в исследовании генома» {92} 92 Wade N. The New York Times , September 28, 1995. ; «Ученые заметили у генов признаки разделения труда» {93} 93 Brown D. Weiss R., The Washington Post, September 28, 1995. , «Новые подробности широкомасштабного проекта расшифровки генома человека» {94} 94 Goetinck S. The Dallas Morning News , September 28, 1995. . Как часто отмечалось, Каталог стал важным шагом на пути, ведущим к пониманию, что же делает нас людьми {95} 95 Goetinck S. The Dallas Morning News , September 28, 1995. .

Я попал на обложку журнала Business Week {96} 96 Carey J. «The Gene Kings», Business Week , May 8, 1995. , и про меня написали в журнале People {97} 97 Jerome R. «The Gene Hunter», People , June 12, 1995. . Журнал U.S. News & World Report отметил, что, несмотря на насмешки и злобные нападки моих критиков, «Крейг Вентер смеется последним» {98} 98 Goodman T. U. S. News and World Report , October 9, 1995. .

Теперь Министерство энергетики выделило нам деньги на секвенирование других микроорганизмов. После долгих обсуждений мы выбрали в качестве третьего объекта для расшифровки генома необычный микроорганизм Methanococcus jannaschii , который обитает в местах, где зарождающийся в недрах Земли горячий, богатый минеральными веществами раствор из гидротермальных источников поднимается со дна моря, подобно столбам дыма. Этот организм был обнаружен в 1982 году батискафом «Элвин» Вудс-Холского океанографического института в кипятке, извергающемся из одного такого «белого курильщика» в Тихом океане на глубине 2400 м, на расстоянии 160 км от мексиканского города Кабо-Сан-Лукас. Это было все равно, что найти на Земле микроскопического инопланетянина: наше весьма выносливое существо прекрасно себя чувствовало бы и на других планетах.

Давление на такой глубине – более 245 атмосфер, что соответствует давлению 260 кг/см². Температура в середине белого курильщика составляет более 329 °C, в то время как температура окружающей воды обычно всего 2 °C. Methanococcus любит нежиться в промежуточных условиях, при температуре воды около 85 °C. Существуя за счет минеральных веществ, а не органических соединений, Methanococcus jannaschii берет углерод из углекислого газа, а для получения энергии использует водород, выделяя в качестве продукта своего метаболизма метан.

Считалось, что Methanococcus jannaschii принадлежит к третьей «ветви жизни» – идея, выдвинутая Карлом Вёзе из Иллинойского университета. Я всегда был высокого мнения о Карле и считал его великим мыслителем. Он высказал предположение, что все биологические виды делятся на три основные класса. Первый – эукариоты, например человек или дрожжи, клетки которых содержат «центр управления» в клеточной структуре под названием «ядро». Второй класс – бактерии и археи, микроорганизмы, обладающие некоторыми сходными с эукариотами чертами, но не имеющие ядра для «хранения» своих геномов. Традиционно, бактерии и археи объединяли в единое царство под названием «прокариоты», и за попытку их разделить Карл был подвергнут осуждению и осмеянию. Он воспринимал нападки коллег гораздо острее, чем я. И вот Карл согласился сотрудничать со мной. По мере секвенирования генома Methanococcus jannaschii он все больше и больше нервничал, и я его прекрасно понимал, зная, насколько важны для него результаты этого исследования. Ему не терпелось изучить данные секвенирования фрагментов, но я уговаривал его подождать, пока мы соберем всю хромосому. К счастью, ему не пришлось ждать слишком долго. Ранее были определены всего лишь несколько генов высокотемпературных организмов, поэтому нам было очень любопытно посмотреть на их отличия от генов Methanococcus.

При высоких температурах, которые выдерживает этот организм, большинство белков денатурирует – этот процесс часто происходит при температурах 50–60 °С, так что я ожидал увидеть белки, значительно измененные в результате эволюции для возможности существования при более высоких температурах. Одно изменение я особенно хотел увидеть, а именно увеличение доли аминокислоты цистин, поскольку цистин может способствовать созданию устойчивой трехмерной структуры белка, образуя прочную химическую связь с другим остатком цистина. Однако оказалось, белок Methanococcus очень похож на белок других микроорганизмов и обладает лишь небольшими отличиями, которыми невозможно объяснить его устойчивость при высоких температурах. Очевидно, для предотвращения денатурации белка при повышении температуры эволюция воспользовалась случайной мутацией, которая лишь немного «отрегулировала» его структуру.

Но это сходство не означало, что в остальном ситуация была понятна. Лишь 44 % белков этого организма, первого из исследуемых архебактерий, походили на ранее определенные белки. Некоторые из его генов, в том числе связанные с основным энергетическим метаболизмом, напоминали гены бактериальной «ветви жизни». Однако с этим резко контрастировал тот факт, что многим генам копирования хромосом, обработки информации и репликации нашлись точные соответствия среди генов эукариот, в том числе среди генов человека и дрожжей. Это стало замечательным подтверждением справедливости теории Вёзе.