Кто угрожает России? Вызовы будущего - [14]

Конечно, у ученых имеются различные варианты коррекции генома, которые сдвигают биохимические реакции внутри бактерии в нужную сторону. Но стоит только применить одну из них, как оказываются затронутыми другие цепочки превращений, сразу возникают побочные эффекты. Биологам приходится действовать методом проб и ошибок, проверяя получающиеся организмы на полезный выход целевого соединения и на его жизнеспособность. Добавляют в геном один ген, дают бактериям размножиться – анализируют результат.

Этот процесс занимает слишком много времени и сил. Таким путем желаемый штамм можно искать годами. Разработка Джорджа Чёрча сокращает этот срок до нескольких дней.

Чёрч с товарищами применили оригинальную технологию MAGE (Multiplex-automated genomic engineering – Умноженно-автоматизированная генная инженерия). В ее основе устройство, которое уже назвали «Машиной эволюции». Оно позволяет проводить одновременно до 50 искусственных генетических изменений.

Работает это так. Сначала ученые готовят пятьдесят коротких цепочек ДНК, представляющих собой один и тот же участок генома бактерии, но с пятьюдесятью разными вариациями, способными повлиять на синтез определенного фермента или белка. Эти пятьдесят цепочек помещают вместе с бактериями в специальную машину, в которой смесь подвергается определенным температурным воздействиям и в которой запускается цепочка реакций, приводящих к встраиванию привнесенного участка кода в геном бактерий. С каждым поколением микробов в них насчитывается всё больше и больше экземпляров с измененным геномом – через несколько поколений все бактерии в машине «впитывают» необходимые генетические изменения.

Первые же опыты ошеломляют. Так, всего за три дня был синтезирован штамм бактерий, которые производили антиоксидант впятеро интенсивнее собратьев. В новичках, как выяснилось, «заработали» 24 генетических изменения, на поиск сочетания которых традиционным способом исследователи потратили бы год.

Теперь силы брошены на поиск идеальных «топливных» микроорганизмов. Руководство корпорации «LS9» уверено, что массовое «бактериальное» топливо будет вчетверо дешевле классической солярки.

На следующем этапе предполагается создать модифицированные микроорганизмы, которые смогут вырабатывать питательные вещества и лекарства прямо из мусора.

* * *

«Машина эволюции» пока еще не способна создать принципиально новую жизнь – она только ускоряет ход мутаций, добиваясь от микроорганизмом нужных свойств, которые предопределяются изменениями в существующих генетических цепочках. Совсем другое дело – попытаться на основе общетеоретических соображений сконструировать организм, который вообще не имел бы ничего общего с земной эволюцией и биологией. Это был бы настоящий Акт Творения.

В 2002 году ведущие американские специалисты в области генетики Крейг Вентер и Хамильтон Смит объявили о планах по созданию новой формы жизни в лабораторных условиях. Вопреки существующим научным традициям, они посчитали нужным предупредить администрацию США о своем проекте до его начала, поскольку результат эксперимента может быть использован вражескими государствами или террористами для разработки биологического оружия.

Пока политики обдумывали, как избежать угрозы для национальной безопасности, Вентер и Смит приступили к экспериментам, на осуществление которого Департамент энергетики выделил три миллиона долларов.

Тут стоит отметить, что в 1978 году Смит получил Нобелевскую премию в области физиологии и медицины. А к Вентеру слава пришла после того, как он развил новый метод исследования цепочки геномов, который значительно ускорил процесс выявления ряда ДНК. Теперь же ученые вознамерились создать одноклеточный организм с минимальным количеством генов, необходимых для жизни, и способный в дальнейшем питаться и делиться.

В качестве материала для работы они выбрали микроорганизм Mycoplasma genitalium, который вызывает инфекцию половых органов и, в частности, воспаление уретры. Он способен к самовоспроизводству и имеет наименьшее число генов из всех известных нам живых существ. При проведении опытов выяснилось, что для выживания ему хватает около 300 генов из его 517 (для сравнения: у человека насчитывается около 20 тысяч генов).

Вентер и Смит планировали полностью извлечь из микроорганизма его генетический материал, затем синтезировать искусственную цепочку генов, напоминающую природную хромосому. Она будет содержать минимальное количество генов Mycoplasma genitalium, необходимое для поддержания жизни. Эту хромосому поместят в лишенную собственной ДНК клетку, чьи способности в плане выживания и воспроизводства затем и намерены изучать.

Год назад общественности было доложено о промежуточных результатах. Институт Крейга Вентера объявил о синтезе самой длинной в мире рукотворной ДНК, содержащей 582970 пар оснований, которые полностью соответствуют геному бактерии Mycoplasma genitalium (для сравнения: ДНК человека состоит из трех миллиардов пар). Причем ученые не размножили или скопировали готовый «код», а выстроили весь набор с нуля – из простых химикалий, от неживой материи к живой. Таким образом, первый серьезный шаг на пути к полностью искусственному организму сделан.