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

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.