Знание-сила, 2009 № 04 (982)

Крэг Вентер — фигура в биологии широко известная. В 1990-е годы, когда его фирма «Селера» вступила в соревнование с Международным консорциумом по расшифровке человеческого генома, он стал знаменит на весь мир. Задачей «Селеры» была не только расшифровка человеческого генома, но и патентование своего открытия с последующим предоставлением всем заинтересованным научным группам нужной им для исследований информации, разумеется, за соответствующую плату. Последний «коммерческий» пункт так возмутил научную общественность, что она — в лице упомянутого Консорциума во главе с его руководителем Френсисом Коллинсом — удвоила и утроила усилия по расшифровке, и соревнование в конечном счете пошло на пользу науке, так как в результате геном был прочитан раньше намеченного срока.

Крэг Вентер

В 2000 году Вентер вместе с Коллинсом в присутствии президента Клинтона объявили человечеству об успешном завершении предварительного прочтения генома (кстати говоря, Вентер тут не обошелся без рекламного жеста: один из пяти геномов, использованных «Селерой» для расшифровки, был его собственный). Впрочем, совет директоров фирмы «Селера» вскоре уволил своего основателя за выбранный им неверный коммерческий курс, и Вентер сосредоточился на работе в некогда основанном им институте генетических исследований. Кстати говоря, и тут не обошлось без рекламного жеста: институт, где работает Вентер, носит его имя.

Свою работу там он направил на поиск путей, которые позволили бы использовать микроорганизмы для производства этанола и водорода — двух главных видов альтернативного топлива.

Что же поделывает в последнее время этот неугомонный человек? Оказывается, он отправился в кругосветное путешествие на своей яхте «Кудесник-2» — разумеется, с научной целью. Цель эта — изучение еще неизвестных морских организмов и их популяций. Научным итогом экспедиции было открытие в морских микроорганизмах более миллиона генов и пары сотен тысяч белков, часть которых вообще была неизвестна, и они теперь будут изучаться Вентером и его коллегами в Институте Вентера с указанными выше целями.

Последняя затея Вентера представляет собой одно из направлений но вой науки — метагеномики, открывшей ученым путь к давно желаемой расшифровке генома неандертальцев. Впрочем, не следует думать, будто вся метагеномика исчерпывается лишь этим. Подобная расшифровка — побочный продукт сего новейшего и бурно развивающегося направления генетических исследований. На самом деле главная задача метагеномики — изучение организмов (преимущественно микроорганизмов) в естественной среде и естественном взаимодействии.

Приставка «мета» отнюдь не означает, что метагеномика выше традиционной геномики. Нет, цель та же: последовательная расшифровка неизвестных геномов с помощью уже проверенного набора методов. Просто на порядок выше объект исследований. Так, в обычной геномике берут некий единичный объект — не важно, человека или бактерию, выделяют его клетку или клетки, размножают их на искусственной питательной среде («в пробирке»), получают культуру, а потом из этой культуры выделяют молекулы ДНК, и затем эти молекулы подвергают расшифровке.

Когда это впервые проделывали с человеческим геномом, обе соревновавшиеся группы пользовались разными методами расшифровки. Группа Коллинза терпеливо атаковала проблему «в лоб»: секвенировала молекулу ДНК и анализировала последовательность нуклеотидов в каждом фрагменте (сразу проанализировать целую молекулу практически невозможно из-за ее огромной длины). Вентеру, имевшему куда меньше возможностей и сотрудников, удалось успешно состязаться с Консорциумом потому, что он использовал другой, намного более быстрый (хотя и менее достоверный) способ «шрапнельной» расшифровки. По этому методу молекула ДНК дробится сразу на множество мелких фрагментов, каждый из которых потом дешифруется, а затем они «сшиваются» друг с другом. Как же узнать, какой именно фрагмент сшить с каким? Для этого процедура повторяется несколько раз, с целью получения ряда вариантов перекрываний, а потом с помощью специальной компьютерной программы находят наиболее непротиворечивый вариант сшивания всех таких концов.

В метагеномике используется именно «шрапнельный» метод, правда, в усовершенствованной форме. Да и применяют его к тем объектам, которые не растут в культуре. И это главное. Даже из приведенного ранее результата плавания Вентера следует, что в окружающей среде, в различных экологических нишах: в воде, почве и т. п. — существуют тысячи и тысячи видов микроорганизмов, неизвестных науке, и, как оказалось, подавляющее их большинство в культуре не растет. Например, было показано, что в каждом килограмме отложений на дне океанов и морей живут около миллиона разных видов вирусов, и даже в человеческом кале, прошу прощения за упоминание, преспокойно существуют около тысячи (!) их разновидностей.