Требуется сборка. Расшифровываем четыре миллиарда лет истории жизни – от древних окаменелостей до ДНК

Далее к поиску подключились и другие лаборатории. Бактериальная защита могла оказаться ценнейшим оружием для производителей йогуртов, поскольку йогуртовые культуры страдают от нападений вирусов. На этой волне вскоре было убедительно доказано, что данная система эволюционировала в гонке вооружений между бактериями и вирусами. Вирусы нападают на бактерии, как на людей. Люди побеждают большинство вирусов с помощью иммунной системы. И описанный бактериальный механизм является неким вариантом иммунной защиты. Механизм основан на действии молекулярного “гида” и “скальпеля”: палиндромы подводят молекулярный “скальпель” к месту назначения, чтобы вырезать вирусную ДНК и обезвредить вирус. Это защита против эгоистичной природы вирусов, заставляющей их инфицировать другие клетки, размножаться и заполонять чужие геномы.

После этих открытий в ряде лабораторий мира были выполнены изобретательные и невероятно важные исследования молекулярного “скальпеля” (эту последовательность называют Gas у) с целью установить, как перепрофилировать систему для редактирования не только вирусной ДНК, но ДНК любого существа. В научные журналы каждый месяц сыпались статьи, описывающие способы модификации бактериальной системы для использования в организмах других видов. Эта техника, названная CRISPR-Cas (та самая, которую Нипам Патель использует для перемещения конечностей в Parhyale), лежит в основе редактирования генома – теперь уже хорошо известной методологии изменения геномов растений, животных и человека, которая приносит пользу в самых разных областях от сельского хозяйства до медицины. И это только начало: почти каждый месяц появляются сообщения о разработке более точных, быстрых и эффективных методов.

Данная технология позволяет переписать части генома буквально за одну ночь. А в истории эволюции такого типа изменения протекали за миллионы лет. Технология только начинает развиваться, и новости часто не подтверждаются, но совершенно очевидно, что теперь мы способны быстро и без больших финансовых затрат переписывать участки генома растений и животных. В нашей лаборатории этот подход используют для изучения рыб, совершая самую простую процедуру – удаление генов. В других лабораториях вырезают и перемещают целые участки генома и переносят гены и их переключатели между разными особями или между разными видами.

Открытие системы редактирования генома CRISPR-Cas вполне вписывается в историю эволюционных изобретений длительностью в четыре миллиарда лет. Прорыв, приведший к этой технологической революции, произошел не тогда, когда стало возможным редактировать геномы растений и животных, а в другое время – при анализе экосистем соляных болот. Далее потянулся петляющий путь открытий – с участием многих изобретателей, которые одновременно рождают одни и те же идеи, комбинируют технологии и дышат одним и тем же воздухом открытий. И точно так же, как в случае биологических изобретений, ключевым моментом стало переназначение изобретения, возникшего у одного вида (бактерии), для использования другим видом (человеком). Разработка системы CRISPR-Cas – результат одновременной работы сотен опытных и молодых исследователей. Каприз истории: множественность, а также многочисленные неожиданные связи с прошлым делают этот пример чрезвычайно притягательным для одного вида организмов – юристов. История CRISPR-Cas неотделима от истории патентных баталий.

Есть нечто грандиозное в том, что наш мозг смог достичь тех же результатов, которых клетки и геномы добивались на протяжении миллиардов лет. Технология, придуманная одним существом (бактерией), была перенята, модифицирована и применена для изменения других существ. Мозг, который присвоил и модифицировал эти биологические изобретения, сам отчасти состоит из вирусных белков с измененной функцией и подпитывается энергией с помощью бывших свободноживущих бактерий. Новые комбинации изменяют мир.

Эпилог

В рождественский день 2018 года я вынужден был почти все утро просидеть в палатке из-за летней пурги. Когда прояснилось, я направился в горы над лагерем, чтобы размять ноги. С каждым шагом все больше ощущая свободу, я наконец оказался у подножия горы Ритчи – одной из вершин Трансантарктического хребта. Меня окружало ледяное пространство шире всей континентальной части Соединенных Штатов. Наша команда занималась поиском окаменелостей в горах, возраст которых превышал возраст гор на Северном полюсе, где была найдена рыба с ногами Tiktaalik roseae. Здесь, на противоположном полюсе планеты, мы искали следы самых первых рыб с костным скелетом. Поиск камней правильного типа и возраста, в которых могли бы обнаружиться такие окаменелости, привел нас в горы в этой части Антарктики.