Под белым небом. Как человек меняет природу - Элизабет Колберт
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
— Когда она описала мне эту идею, я был в восторге! — сказал Тизард. — Если получится снизить их плодовитость — это просто находка.
(Самка жабы-аги за один раз откладывает до 30 000 икринок.)
В паре метров от неядовитых жаб в отдельном террариуме сидели Спот и Блонди. Их жилище было куда лучше обустроено, возле стены даже красовалась картинка с тропическим пейзажем, видимо чтобы жабы могли им наслаждаться. Спот и Блонди почти исполнился год, они стали полностью взрослыми, с толстыми складками плоти вокруг живота, как у борцов сумо. Спот — в основном коричневого цвета, разве что одна нога желтоватая; Блонди — более пестрый, с белесыми задними ногами и светлыми пятнами на передних конечностях и груди. Купер надела перчатки и вытащила из резервуара Блонди, называя его «красавцем». Красавец тут же на нее помочился. Казалось, он злорадно ухмыляется, хотя я, конечно, понимала, что это не так. Впрочем, подобную морду, мне кажется, мог полюбить только генный инженер.
Согласно принятому в генетике постулату, который дети учат в школе, наследование признаков — это своего рода игра в кости. Допустим, человек (или жаба) получил одну версию гена — назовем ее A — от матери и конкурирующую версию этого же гена — А1 — от отца. Тогда у любого его ребенка будут равные шансы унаследовать А или А1 и так далее. С каждым новым поколением А и А1 будут передаваться по наследству по законам теории вероятностей.
Как и многое другое в школьной программе, этот рассказ верен лишь отчасти. Есть гены, которые играют по правилам, и есть хулиганы, которые отказываются так поступать. Эти правонарушители стараются всеми правдами и неправдами увеличить свои шансы на выживание. Одни вмешиваются в репликацию генов-конкурентов[144]; другие делают дополнительные копии самих себя, чтобы повысить вероятность передачи себя любимых; третьи манипулируют процессом мейоза, в результате которого образуются яйцеклетки и сперматозоиды. Говорят, что у таких генов есть «драйв». Даже если они не дают никаких адаптивных преимуществ — и даже если ухудшают приспособленность, — они передаются более чем в половине случаев, а некоторые, особенно коварные гены — более чем в 90 % случаев[145]. Генный драйв обнаружен у многих существ, в том числе у комаров, жуков-чернотелок и леммингов[146], и считается, что его можно обнаружить еще у очень многих видов, если кто-нибудь задастся такой целью. (Также верно, что наиболее успешные гены с «драйвом» трудно обнаружить, потому что они довели своих конкурентов до полного исчезновения.)
С 1960-х гг. биологи мечтали использовать силу генного драйва. Благодаря CRISPR эта мечта сбылась, и еще как!
У бактерий, которые, можно сказать, обладают первоначальным патентом на эту технологию, CRISPR функционирует как иммунная система. Бактерии, у которых есть «локус CRISPR», могут включать куски ДНК вирусов в собственные геномы. По этим кускам, как по снимкам с места преступления, они распознают потенциальных агрессоров. Затем они запускают связанные с CRISPR ферменты (Cas-ферменты), которые работают как крошечные ножи. Они разрезают ДНК захватчиков в нужных местах и выводят их из строя.
Генные инженеры приспособили систему CRISPR-Cas, чтобы вырезать практически любую последовательность ДНК, которую пожелают, у любых живых существ. Они также научились заставлять ДНК заменять вырезанный кусочек новым, который ей подсовывают ученые. (Именно так я обманула кишечную палочку и заменила аденин на цитозин.) Поскольку система CRISPR-Cas биологическая по своей природе, она также кодируется ДНК. Поэтому можно создать генный драйв. Вставьте гены CRISPR-Cas в организм, и организм может быть запрограммирован так, что начнет перепрограммировать собственный геном.
В 2015 г. группа ученых из Гарварда объявила, что при помощи этой самоподдерживающейся системы они создали искусственный генный драйв у дрожжей[147]. (Они начали с нескольких дрожжей кремового цвета и нескольких — красного и получили колонии, которые через несколько поколений все были красными.) Через три месяца последовало заявление исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего о том, что они использовали почти тот же способ для создания искусственного генного драйва у плодовых мушек[148]. (Обычно плодовые мушки коричневые; генный драйв способствовал распространению гена, отвечающего за своего рода альбинизм, в результате чего получилось желтое потомство.) А еще через шесть месяцев третья группа ученых объявила, что они создали комара Anopheles с генным драйвом.
Если CRISPR может «переписывать сами молекулы жизни», то при помощи искусственного генного драйва эта способность возрастает экспоненциально. Предположим, что исследователи в Сан-Диего выпустили своих желтых плодовых мух. Предположим, эти мухи найдут себе пару, роясь вокруг какого-нибудь мусорного контейнера в кампусе, и тогда их потомство тоже будет желтым. И если новые мушки выживут и начнут размножаться, то и их потомки будут желтыми. Этот признак продолжит распространяться от Тихого до Атлантического океана, пока желтые мухи не захватят весь континент[149].
Причем цвет — это не какой-то особенный признак. Практически любой ген любого растения или животного можно — по крайней мере, в принципе — запрограммировать так, чтобы он наследовался чаще других. В том числе и гены, которые сами были модифицированы или заимствованы у других видов. Например, можно создать генный драйв, который будет распространять ген снижения токсичности у жабы-аги. Возможно, в один прекрасный день удастся создать генный драйв для кораллов и подтолкнуть ген, отвечающий за их термоустойчивость.
В мире искусственного генного драйва и без того размытая грань между созданным человеком и естественным, между лабораторным и природным почти исчезает. В таком мире люди не только определяют условия, при которых происходит эволюция, но могут — опять же, в принципе — определять ее результат.
Первым млекопитающим, на котором испытают генный драйв на базе CRISPR, почти наверняка будет мышь. Мыши — это так называемый модельный организм. Они быстро размножаются, их легко выращивать, и их геном хорошо изучен.
Пол Томас — пионер в области генетических исследований мышей. Его лаборатория находится в Аделаиде, в Южно-Австралийском институте здравоохранения и медицинских исследований, в здании, имеющем форму ромба со скругленными углами, стены которого сплошь покрыты заостренными металлическими пластинами. (Жители Аделаиды называют его «теркой»; мне же показалось, что оно больше похоже на анкилозавра.) Как только в 2012 г. была опубликована прорывная статья по CRISPR, Томас понял, что правила игры изменились.
