Жизнь на скорости света. От двойной спирали к рождению цифровой биологии

После эксперимента Берга по внедрению генов в 1971 году следующим шагом вперед в молекулярном клонировании стала вставка ДНК бактерии одного вида в бактерию другого, где она воспроизводилась при каждом делении. Этот шаг сделали в 1972 году Бойер из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Коэн из Стэнфордского университета. Их исследование, в котором ДНК стафилококка была размножена в Escherichia coli (самой многочисленной бактерии человеческого кишечника), установило, что генетический материал может действительно перемещаться между видами, опровергнув таким образом долго державшееся представление. Еще большим триумфом межвидового клонирования было отмечено введение в E. coli генов южноафриканской шпорцевой лягушки Xenopus, популярного лабораторного животного. Несмотря на общественные опасения, быстро возникло довольно много компаний по разработке технологии рекомбинантной ДНК.

На переднем крае биотехнологической революции была компания «Генентек», основанная в 1976 году Бойером и венчурным инвестором Робертом А. Суонсоном. В следующем году, еще до того, как «Генентек» переехал в собственные помещения, Бойер и Кеиити Итакура в медицинском центре «Город надежды» (City of Hope) в Дуарте (Калифорния), работая с Артуром Риггзом, использовали технологию рекомбинантной ДНК, чтобы получить от E. coli человеческий белок соматостатин (который играет существенную роль в регуляции гормона роста). После этой вехи они обратились к более сложной молекуле – инсулину. Если бы им удалось заменить свиной инсулин, который тогда использовался для лечения диабета, это открыло бы огромный потенциальный рынок. Компания «Эли Лилли» подписала соглашение о совместном предприятии с «Генентеком» по разработке производственного процесса, и в 1982 году рекомбинантный инсулин под брендовым названием Humulin стал первым биотехнологическим продуктом, появившимся на рынке. К тому времени у «Генентека» было много соперников, включая некоторое количество мелких стартапов, поддерживаемых крупными фармацевтическими компаниями.

От этих первых открытий молекулярная биология стремительно разрослась до области, в которой практикуются все университеты мира и которая стала основой для многомиллиардного бизнеса, производящего наборы, тесты, реагенты, научное оборудование. Клонированы или клонируются и ежедневно изучаются гены едва ли не любых видов, включая бактерии, дрожжи, растения и млекопитающих. В исследовательских лабораториях и биотехнологических компаниях создаются метаболические пути, побуждающие клетки производить продукты в спектре от фармацевтики до еды, промышленных химикатов и энергоносителей.

Одновременно с этим прорывом в понимании «программного обеспечения» жизни – ДНК – значительно продвинулось и описание ее «аппаратной части» – белков. Белки – это базовые строительные блоки клетки, фундаментальной структурной единицы всех известных живых существ, от единственной клетки бактерии до тех ста триллионов, из которых состоит человеческое тело. Как упоминалось выше, мир клетки впервые был обнаружен Робертом Гуком, о котором некоторые говорят как об английском Леонардо да Винчи. Гук был первым британским ученым, показавшим, как экспериментальный метод с применением инструментов реально работает и приносит нарастающее знание. В своем шедевре Micrographia{59} (1665) Гук описал клетки (само слово cell происходит от латинского cellula – «ячейка»), разглядев сотовую структуру среза пробки под микроскопом. Каждое живое существо на земле состоит из клеток, окруженных мембраной, которая создает изолированный внутренний объем. Там находится генетический материал и клеточные механизмы для его репликации.