Неестественный отбор. Генная инженерия и человек будущего

Шотландского исследователя Александра Флеминга очень интересовали бактерии. Летом 1928 г. он изучал группу стафилококков, часто безобидных, но иногда способных вызывать инфекции. Он выращивал бактерии в чашках Петри с питательной средой ровно так, как до сих пор делают в лабораториях. В августе Александр прервал работу и отправился на отдых с семьей. Он не привел в порядок рабочее место, а просто сложил чашки с бактериями стопкой в углу. Этот блестящий ученый был известен как человек, не придававший значения необходимости уборки. Когда же в начале сентября Флеминг вернулся в лабораторию, он обнаружил, что чашки с посевом больше непригодны для работы, поскольку бактериальную культуру захватил плесневый гриб. Такое случается, но удивительным было то, что умерли бактерии, окружавшие каждое пятно плесени, в то время как другие бактерии в чашке для культивирования оставались живы. Необъяснимая таинственная гибель бактерий заставила Александра Флеминга заняться разведением именно этого плесневого гриба и проверкой его взаимодействия с другими бактериями. Результат упорно повторялся: производимое грибом вещество убивало находящиеся поблизости бактерии. Изначально Флеминг называл это вещество «плесневым соком», но в марте 1929-го он известил мир об изобретении пенициллина: «Иногда находишь не там, где ищешь. Проснувшись с рассветом 28 сентября 1928 года, я не планировал совершать революцию в медицине посредством открытия первого в мире антибиотика, убийцы бактерий. Но именно это я и сделал»[85].

С тех пор исследователи открыли массу различных типов антибиотиков, производимых защитной системой, которую микроорганизмы используют в схватках с бактериями, и все это позволило реорганизовать и здравоохранение, и общественную жизнь. Во время Второй мировой войны состоялся настоящий прорыв в лечении раненых, и с тех пор человек использует антибиотики для огромного множества целей: в хирургии и пульмонологии, для лечения гонореи и болезни Лайма, при пересадке органов, для предотвращения инфекций при родах и при лечении сифилиса и туберкулеза, практически искорененной болезни, от которой раньше умирали тысячи людей[86].

Сегодня антибиотики используются и в менее позитивных целях: курам, коровам и свиньям дают антибиотики для более быстрого роста и профилактики заболеваний, вызываемых нахождением в тесных помещениях. Антибиотики распыляют в рыбных хозяйствах, а в 1950-х в растворе антибиотиков вымачивали мясо, чтобы увеличить срок его хранения[87]. В целом представить мир без антибиотиков уже невозможно. Но с тех пор, как мы начали их использовать, бактерии придумывают все новые способы защитить себя от веществ, производимых в этой гонке. Бактерии развивают в себе устойчивость – и все чаще находят способы сопротивления прежде, чем мы успеваем разработать новый вид антибиотика.

Открытие антибиотиков не первый случай, когда человек использует креативность микроорганизмов в собственных интересах. Дрожжи, разлагающие сахар и превращающие его в алкоголь, тоже создают неблагоприятную среду для бактерий. А молочнокислые бактерии в квашеной капусте и йогурте защищают пищу от грибов и не дают ей испортиться. Всего несколько лет назад пришла пора очередного прорыва: был изобретен новый способ применения микроорганизмов для нашего блага.

* * *

Все началось с неожиданной находки. В 1980-х японские генетики обнаружили в геноме бактерий нечто странное – небольшие фрагменты ДНК, которые выглядели одинаково независимо от того, как их читали: от начала к концу или в обратном направлении, как в словах «казак», «радар» или «шабаш». Эти маленькие палиндромы держались вместе, образуя кластеры. Исследователи отметили факт открытия, но не более. Оно было воспринято как очередная диковинка природы[88].

Странные фрагменты ДНК снова всплыли, когда ученые обратились к изучению бактерий. В начале 2000-х уже ни у кого не оставалось сомнений, что эти фрагменты неким способом связаны с иммунной системой бактерий. К этому моменту любопытное явление обзавелось названием: CRISPR – clustered regularly interspaced short palindromic repeats, то есть «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами». Из названия не вполне ясно, что они, собственно, делают, и это яркий пример того, что ученые, выбирая названия, в последнюю очередь думают о маркетинге или коммуникации.

Второй крупный игрок среди микроорганизмов – вирус. Слыша это слово, мы вспоминаем раздражающую простуду, птичий грипп и лихорадку Эбола. Но в действительности подавляющая часть вирусов нападает не на нас и даже не на других животных. Их цель – бактерии. Там, где есть бактерии, – иными словами, везде, – есть и атакующие их вирусы. По некоторым подсчетам, количество вирусов превышает общее число всех прочих организмов, включая бактерии.