Она смеётся, как мать. Могущество и причуды наследственности

Ганц разработал способ безопасного ее изучения. Он решил, что попытается отредактировать ген yellow у дрозофилы. Но, чтобы не дать мухам выскользнуть из лаборатории, он станет работать в защищенном помещении, а насекомые будут содержаться в небьющихся пластиковых наглухо закрытых флакончиках, помещенных в специальные пробирки, которые, в свою очередь, окажутся внутри пластиковых контейнеров.

Ганц и Биер пригласили в университет опытных генетиков, чтобы посоветоваться с ними. Они описали свою идею мутагенной цепной реакции и план обеспечения безопасности эксперимента. Они хотели убедиться, что остальным это не покажется безумием. «Хорошо, сделайте так, – единодушно высказались специалисты. – Будьте очень аккуратны, но сделайте».

В октябре 2014 г. Ганц с помощью CRISPR модифицировал нескольких личинок дрозофилы. Если бы молекулы сработали так, как он надеялся, они заменили бы одну из копий гена yellow на другой фрагмент ДНК. Этот новый фрагмент содержал бы измененный ген и гены для CRISPR. Ганц рассчитывал, что собственные клетки мухи будут использовать эти участки ДНК для изменения второй копии yellow. Но убедиться, что методика работает, можно было, только разводя мух.

Ганц дождался, пока мухи повзрослели, и скрестил их с обычными. Самки отложили яйца, из которых вылупились личинки, а впоследствии они окуклились. Внутри куколок личинки превратились во взрослых животных. И когда наконец появились взрослые мухи, некоторые из них – причем как самцы, так и самки – оказались желтыми.

«Это было первым признаком того, что все идет как надо», – вспоминал Ганц.

Но теперь начиналась настоящая проверка мутагенной цепной реакции: передастся ли она следующему поколению? Ганц выбрал желтых самок, несущих на обеих X-хромосомах измененный ген yellow и гены для системы CRISPR.

Он запустил их в пробирки с обычными самцами, где мухи и спарились. В простом эксперименте с желтыми самками и серыми самцами результаты соответствовали бы закону Менделя. Все сыновья были бы желтыми, потому что наследовали свою единственную X-хромосому от матери. Дочери же получили бы по одной X-хромосоме от обоих родителей. И, поскольку желтая окраска – рецессивный признак, все дочери были бы серыми.

А если бы произошла мутагенная цепная реакция, Ганц увидел бы совсем другие результаты. Следующее поколение мух тоже вырабатывало бы молекулы CRISPR. Эти молекулы изменили бы вторую X-хромосому у дочерей, и они получились бы желтыми.

После того как мухи отложили яйца, Ганцу и Биеру осталось только ждать появления взрослых особей. «Две недели напролет я сводил свою жену с ума, повторяя “желтый-желтый-желтый” и всюду стуча по дереву», – рассказывал Биер. Его коллеги готовили его к неудачному результату. «Не слишком-то надейся, – говорил Биеру один из сотрудников. – Готов поспорить почти на что угодно, что следующее поколение будет соответствовать закону Менделя».

Ганц знал, что, когда из яиц появляются личинки с мутацией в гене yellow, у них иногда бывает заметен слабый золотистый оттенок. Он вглядывался сквозь стенки контейнеров и пробирок, надеясь обнаружить желтизну хоть у некоторых личинок. Но, насколько он мог судить, ни одна из них не была желтой.

«Я очень пессимистичный человек, – говорил Ганц, – и всем сообщил, что метод не сработал».

Но для чистоты эксперимента Ганц позволил личинкам окуклиться и развернуть крылья. Он усыпил только что появившихся взрослых мух с помощью углекислого газа. Затем он уселся за лабораторный стол и вытряхнул их на поднос. Он должен был осмотреть их тела прежде, чем официально объявить, что эксперимент закончился неудачей.

Но, когда Ганц взглянул на поднос, там все было золотым. Самки исправили свои собственные гены, как он и надеялся. Когда он вошел в кабинет Биера и поделился новостями, тот вскрикнул и подпрыгнул на месте. Биер за свою карьеру получил тысячи желтых мутантов, но каждый раз он наблюдал действие закона Менделя. А теперь внезапно правила изменились.

«Представьте себе, что вы зашли в комнату, в которой обычно ходили по полу, а тут вдруг идете по потолку, – говорил Биер. – Я имею в виду, что мне все это казалось настолько же странным».

__________

Одним из первых, кому Биер позвонил, чтобы рассказать об эксперименте, был биолог Энтони Джеймс. «Ничего себе!» – воскликнул Джеймс.

На протяжении 20 лет он искал именно то, что Биер и Ганц только что открыли. В 1980-х гг. Джеймс начал бороться с заболеваниями, которые распространяются комарами, в том числе с малярией и лихорадкой денге. Свою собственную войну он вел, изучая комариные гены. Джеймс устроил инсектарий неподалеку от места работы Биера и Ганца, – в Калифорнийском университете в Ирвайне. Там он комаров выращивал, кормил теплой кровью и экспериментировал с их ДНК.