Чужие – на порогеДесятилетиями учёные вглядывались и вслушивались в космическую даль, пытаясь найти следы чужой – инопланетной – жизни. А оказалось, «чужие» живут среди нас, пусть их узилищем и остаются пока лаборатории. «Пришельцы» отнюдь не поражают воображение, они – не гуманоиды с супероружием в руках, не покрытые зелёной слизью монстры. Это микробы, сконструированные точным расчётом человека.

Всё больше исследователей в разных странах мира увлекается новым направлением биологической науки – синтетической биологией, родившейся всего десятилетие назад на стыке молекулярной биологии, органической химии, инженерного дела и нанотехнологии. Главная цель её приверженцев – создание биологических систем (биомолекул, клеток и организмов), не существующих в природе, но подчиняющихся законам биологии. Не селекция, а именно создание путём синтеза из разного рода химических молекул.

У мировой общественности к подобным ра-ботам отношение далеко не однозначное. Ту же генную инженерию, где манипуляции над организмами сводятся к трансферу отдельных генов, многие считают современным «первородным грехом» и вызовом Богу. Папа Бенедикт XVI выразил своё возмущение учёными: «Занять место Бога, не будучи Богом, – безрассудная самонадеянность, рискованное и опасное предприятие».

Тем временем, пока политики, философы и богословы обсуждают, где находится грань, преступать которую в генетических экспериментах было бы опрометчиво, в ряде ведущих лабораторий мира принялись за свершение планов, которым, если прибегнуть к религиозным аллюзиям, может соответствовать разве что сооружение Вавилонской башни. Они взялись выращивать новые «древа жизни»–конструировать живые существа, подобных которым не существовало на нашей планете.

Биоконструктор
Термин «синтетическая биология» в современном понимании этого слова утвердился в науке лишь в 2000 году, после того как учёный из Стэнфордского университета Эрик Кул, выступая на ежегодной конференции Американского химического общества, окрестил так интеграцию искусственных химических систем в живые организмы.

Пионеры новой научной дисциплины, о которой известно пока не слишком широко, намерены создавать своего рода «биологические машины», которые, воспроизводя себя сами, будут синтезировать любые химические вещества и лекарства, вести борьбу с раковыми вирусами, вырабатывать новые виды топлива, выискивать взрывчатку или токсины и уничтожать их, адсорбируя на клеточной стенке тяжёлые металлы.

«Естественные биологические системы не идеальны. Мы намерены их усовершенствовать» – вот девиз биологов-синтетиков. При этом учёные, решившие взяться за Божий труд, вовсе не покушаются на святая святых любого организма – ДНК, а только переиначивают её состав, подбирая ген к гену, как винтик к гаечке, создавая таким образом новые живые организмы, докоторых «не додумалась» эволюция.

По признанию биологов, идея оснастить бактерии стандартными наборами генетических элементов – так называемыми BioBricks – сродни идее, заложенной в конструкторе «Лего». В Массачусетском технологическом институте собран банк из двух с лишним тысяч подобных «биокирпичиков» – сиквенсов, выполняющих самые разные функции. Соединяя их, как электронщики соединяют диоды, конденсаторы или резисторы, и можно создавать новые организмы, предназначенные для выполнения разных заданий.

Желание синтетических биологов предельно упростить дизайн биологических систем и автоматизировать их сборку нередко напоминает планы инженерных работ. Собрать, сконструировать, оснастить, трансформировать. Многие термины, используемые этой когортой учёных, почерпнуты из промышленной практики, а биологи уподобляются инженерам, взявшимся проектировать автомобиль. Сама организация крупного производства на заводах и фабриках кажется им идеальным способом решения задач, стоящих перед их наукой. В цехах будущих биофабрик развернётся поточная сборка микробов, «домашних промышленных животных завтрашнего дня».

Микробы вызывают у нас отвращение, кажутся синонимом грязи, болезни. И они же сулят нам неисчерпаемые богатства. Превращённые в своего рода «нанороботов», рукотворные создания биотехнологов станут универсальными работниками и смогут сделать для нас немало полезного. А когда-нибудь, шутят учёные, миллиарды лет спустя, разумные потомки данных микробов будут ломать голову над тем, как зародилась жизнь?

Рукотворная эволюция
Джек Шостак из Медицинского института Говарда Хьюза попытался вернуться к истокам и воспроизвести в пробирке тот миг начала жизни, когда среди неодушевлённой материи возник первый живой организм, бывший, по сути, случайным конгломератом органических молекул. Экспериментируя с простыми жирными кислотами, образующими в воде пену, он создал примитивные искусственные клетки – «мембранные пузырьки» (везикулы), содержащие молекулы рибонуклеиновых кислот (РНК). Эти пузырьки спонтанно увеличивались в размерах, всасывая оказавшиеся рядом с ними другие пузырьки, словно «поедая» их. В этом причудливом сообществе шла настоящая борьба за существование. Иногда при копировании РНК происходили случайные сбои, вследствие чего молекулы РНК в какой-нибудь клетке начинали размножаться быстрее, а значит, везикула быстрее других росла и поглощала соседей.

Похоже, так и происходила эволюция – буквально в дарвиновском смысле этого слова.

Если из протоклеток, созданных Шостаком, когда-нибудь возникнут подлинные, пусть и очень примитивные клетки, которые будут и далее размножаться и развиваться, то они станут первыми на нашей планете живыми организмами, с которыми у людей не будет никаких общих предков. От одной этой мысли может закружиться голова у самых трезвых исследователей. Ведь до сих пор мы лишь мечтали отыскать не родственные нам живые организмы где-нибудь на других планетах – в марсианском грунте, в водах Энцелада или на спутнике Юпитера. Простое «соперничество молекул» в пробирке заставляет думать о том, что жизнь имманентна нашей Вселенной; её появление в той или иной части космоса неизбежно.

Другие исследователи упрощают задачу, то есть берут готовую бактерию известного образца и, удалив её геном, заново конструируют его, избавляясь от всех генов, без которых бактерия может обойтись. Этот минимум подразумевает способность микроба к размножению, мутации и нормальному протеканию процессов обмена веществ. Все остальные функции биотехнологи именуют «балластом». Судя по всему, Создатель был маньеристом, даже творя микробов, – их организмы отягощены избыточной сложностью. Превратить живые организмы в простые, программируемые биосхемы, наподобие компьютерных микросхем, – вот задача для нового поколения биологов.

Именно этой задачей руководствовался Крейг Вентер, прославившийся расшифровкой человеческого генома. Вместе с нобелевским лауреатом по медицине Гамилтоном Смитом он в течение нескольких лет выяснял, какие именно гены нужны бактерии Mycoplasma genitalium. И хотя у неё всего 515 генов – меньше, чем у любого другого существа на нашей планете, более сотни из них оказались «лишними». Удалив из микоплазмы гениталиум её генетический материал и введя новые гены, созданные химическими методами, учёные произвели новую искусственную бактерию. В «улучшенный» геном микоплазмы можно безбоязненно вводить гены, отвечающие за функции, которые прежде ей не были присущи. Можно, например, заставить этот микроб вырабатывать дешёвый водород или этанол – очень перспективные энергоносители, причиняющие минимальный ущерб окружающей среде.

Стремясь закрепить своё право на новую бактерию, которая, сохранив «материнское» имя, получила новую «фамилию» и стала называться Mycoplasma laboratorium, Институт Крейга Вентера подал заявку в патентное ведомство США. Данная работа стала важной вехой в становлении синтетической биологии. Получение же патента – это попытка перейти к коммерческому использованию её достижений. В заявке на патент Крейг Вентер пообещал добиться таких успехов в синтетической биологии, что нефть со временем будет не нужна.

Кроме того, предполагается распростра нить патент на все гены, из которых состоит Mycoplasma laboratorium, а также на любой организм, созданный на основе этих генов. По словам критиков, Вентер стремится стать таким же монополистом в синтетической биологии, как Билл Гейтс – в программировании, а его институт со временем превратится в своего рода «Майкробософт».

Но вправе ли учёные патентовать искусственно созданные биосистемы? Вопрос вызывает бурные дискуссии.

Полностью статья опубликована в журнале «Чудеса и приключения» № 01, 2012
Похожие статьи:

Теги: ,