Как ГМО спасает планету и почему люди этому мешают

А бактерии выкручиваются так: ДНК бактерии имеет своего рода химическую надстройку над нуклеотидами А и Ц, содержащую метильную группу. Поэтому называется такая надстройка «метилирование». В обычное время вся бактериальная ДНК метилирована, то есть замаскирована от рыскающих в поиске врагов рестриктаз[73]. Так что от собственных острых ножниц бактерия находится в полной безопасности.

Возможно, вы уже догадались, что такой механизм можно поставить на службу науке. Так и было сделано, причем о-о-очень давно.

Пожалуй, самый частый аргумент противников ГМО, который мне приходилось слышать, – это обвинение технологий генной инженерии в их непростительной молодости. А если продолжить распутывать нить разговора, то чаще всего выясняется, что появление генной модификации в человеческой памяти на временной шкале стоит где-то рядом с клонированием овечки Долли. То есть на рубеже XX и XIX веков. То есть буквально вчера. (И мне тоже кажется, что этот рубеж был буквально вчера. Пока не вспоминаю, что пора идти искать подарок на тридцатилетний юбилей моему «маленькому братишке»). И мало кто знает, что технология рекомбинантных ДНК, отрасль генной инженерии, в 2021 году отпраздновала свой 50-летний юбилей!

А начиналось все вот как. В 1971 году американский ученый Пол Берг в лаборатории Стэнфордского университета провел эксперимент, который навсегда вошел в историю науки. Спустя 9 лет на одной сцене с Уолтером Гилбертом и Фредериком Сенгером – изобретателями двух самых первых методов чтения ДНК – Берг получил за этот эксперимент Нобелевскую премию по химии[74].

К тому моменту механизмы рестрикции уже были известны ученым, в наличии имелись даже выделенные рестриктазы[75]. В своей лаборатории Поль Берг взял ДНК вируса SV40, который был выделен из клеток макак-резусов; бактериофаг λ (лямбда) – вирус, поражающий кишечную палочку E. coli; и рестриктазу EcoRI, дающую липкие концы у разрезаемой молекулы. Кольцевые ДНК обоих вирусов разрезали при помощи одной и той же рестриктазы – EcoRI, затем специальным образом обработали получившиеся линейные молекулы и смешали их в одной пробирке[76]. Концы двух молекул соединились друг с другом, образовав новую гибридную кольцевую молекулу ДНК. Новую комбинацию генов. То есть первую в истории человечества искусственно созданную рекомбинантную молекулу.

Это открыло дорогу исследованиям и экспериментам с бактериями. Создать рекомбинантную ДНК – это только половина работы. Вторая половина – заставить бактерию такую плазмиду проглотить. В обычном состоянии бактериальная клетка не «подбирает все, что валяется на дороге», ее стенки достаточно плотные, чтобы такого не происходило. Однако в определенных условиях клетка может стать компетентной – ее стенки начнут пропускать внутрь разный генетический «мусор» снаружи. Переход в состояние компетентности – задача довольно сложная, а случается он под действием разных факторов, которые мы не станем разбирать здесь, чтобы окончательно не заблудиться в молекулярных дебрях. Важно только отметить, что внутри таких бактерий запустятся определенные молекулярные процессы, начнут читаться ответственные за состояние компетентности гены, и клетка перейдет в состояние, в котором через ее стенки сможет проникать генетический материал из внешней среды.

Такое состояние бактерий к 1970-м годам было известно уже очень давно: впервые его обнаружил британский бактериолог Фредерик Гриффит в попытках создать вакцину от пневмонии. Он заметил, что одни бактерии могут передать другим свои свойства при определенных условиях среды. В те времена знаний о наследственности было слишком мало, чтобы разобраться в механизмах случайно обнаруженного процесса. Выяснить причину трансформации и назначить «виновницей» ДНК только много лет спустя смогли трое канадских и американских исследователей Освальд Эвери, Маклин Маккарти и Колин Маклауд[77].

Теперь, объединив знания о трансформации бактерий путем искусственного введения ее в состояние компетентности с умением создавать рекомбинантные ДНК, можно было приступать к работе – к созданию первых генетически модифицированных бактерий. За дело одновременно взялись многие ученые.

На плазмидах бактерии могут хранить самые разные гены. Например, гены резистентности к различным антибиотикам. Такие плазмиды называются R-плазмидами, или R-фактором. Если у бактерии есть такая плазмида, то антибиотики, защитные гены от которых есть в этой плазмиде, бактерии не страшны. Когда в среде ее обитания окажется один из таких антибиотиков, бактерия будет жить себе припеваючи, не замечая, что среда вообще-то отравлена.

Итак, ученые взялись за разработку методов трансформации для разных бактерий. Дошло дело и до любимой учеными кишечной палочки[78]. Пробежимся галопом по истории.

• Следующим успехом стала трансформация кишечной палочки рекомбинантной плазмидой pSC101[79], благодаря которой та стала устойчивой к антибиотику тетрациклину.