Под белым небом. Как человек меняет природу

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. «Мы сразу же взялись за дело», — сказал он мне. За год его лаборатория при помощи CRISPR создала мышей, страдающих эпилепсией.

Когда появились первые статьи по синтетическому генному драйву, Томас снова погрузился в работу: «Я всегда интересовался и CRISPR, и генетикой мышей, так что я не мог устоять перед новыми возможностями». Поначалу он просто хотел посмотреть, получится ли вообще заставить эту технологию работать.

— Финансирования почти не было, — сказал он. — Для исследований собрали последние крохи, а ведь эксперименты эти весьма дорогостоящие.

Пока Томас все еще, как он выразился, «баловался» с мышами, с ним связалась группа, которая называет себя GBIRd. Аббревиатура расшифровывается как Genetic Biocontrol of Invasive Rodents (Генетический биоконтроль грызунов-захватчиков), а идею группы можно описать так: доктор Моро вступает в ряды «Друзей Земли».