Как радикально улучшить жизнь

Большинство читателей наверняка согласятся, что от подобных заголовков их мутит. Их жизнь и так достаточно хороша, и они никого не уполномочивали ее улучшать. Люди верующие и вовсе усмотрят тут кощунство: надо волю Божию исполнять, а не заниматься самовольными улучшениями. Однако определенный контингент атеистов-богоборцев может с этим поспорить: воля Божия сотворила мир, вызывающий, мягко выражаясь, некоторые нарекания, и если мы можем что-то в нем подправить, отчего бы не попробовать? А если Бога, как некоторые думают, нет, то вообще некому делать этот мир лучше, кроме нас.

Примерно так, видимо, и рассуждает Крейг Вентер. Об этой любопытной фигуре мы не раз рассказывали. Именно Вентер был в свое время одним из вдохновителей проекта «Геном человека», а позже посвятил себя синтетической биологии: занялся изготовлением искусственной клетки, структуру которой определяют не капризы эволюции (которые иначе называются «волей Творца»), а разумный замысел биологов.

У синтетической биологии много задач, от совсем уж фантастических до вполне прикладных. Полгода назад мы рассказывали о том, как в институте Вентера делают бактерий с минимально возможным размером генома и чему нас учит этот опыт. А вскоре, в августе этого года, была опубликована еще одна работа вентеровского института. Возможно, она выглядит не так сенсационно, но по сути она куда любопытнее.

В чем биологи подправили работу Творца в этот раз? Они занялись ни много ни мало генетическим кодом. Вы наверняка знаете, что генетический код — это такое правило, по которому каждым трем последовательным буковкам в ДНК (например, АТГ) соответствует аминокислота, которая стоит на этом месте в соответствующем белке (например, метионин). Это как бы язык программирования, на котором написаны программы для всех, практически без исключений, живущих на земле организмов.

У такой универсальности программного обеспечения жизни есть плюсы и минусы. Плюсы в том, что разные организмы могут обмениваться между собой генами, как разные компьютеры обмениваются файлами. О том, как это полезно лично нам, мы недавно писали. Минусы же проще понять опять же по аналогии с компьютерами: это вирусы. И компьютерный, и человеческий вирус играет на том, что зловредный код одного ресурса может подчинить себе работу другого. Если бы в каждой живой твари на земле была установлена собственная операционная система, существование вирусов потеряло бы всякий смысл.

Возможно, универсальность генетического кода — явление вынужденное. Если у какого-то организма случайно поменяется соответствие между тремя буковками ДНК (так называемым «кодоном») и аминокислотой — а для этого просто должна произойти мутация всего в одной молекуле, тРНК, — то абсолютно все белки организма будут содержать соответствующую ошибку, и среди этих ошибок наверняка будут такие, что сведут организм в гроб. Таким образом, чтобы изменить код, организму надо провести над собой огромную целенаправленную работу по одновременному изменению всех его генов. На такую работу слепая эволюция просто неспособна.

А вот ребята из института Крейга Вентера очень даже способны. Замысел их состоял в следующем. Несложно подсчитать, что всего существует 64 трехбуквенные комбинации из четырех возможных букв. Аминокислот же всего двадцать, поэтому некоторые аминокислоты кодируются разными комбинациями (аргинин, серин и лейцин имеют аж по шесть кодонов каждый!) Все эти комбинации используются в генах, и такое разнообразие не имеет никакого особого смысла. А значит, можно его уменьшить без ущерба для живой твари.

Живой тварью была бактерия кишечная палочка. Ученые поставили себе цель: тщательно просмотреть все гены микроба и везде заменить два (из шести существующих) аргининовых кодона на другие аргининовые кодоны. Таким образом, после этой процедуры ни в одном гене бактерии аргинин не будет закодирован буквами АГА или АГГ, вместо них биологи впишут другие буквы, тоже означающие аргинин.

Ровно это и сделали исследователи. И аргинином они не ограничились: еще заменили синонимами два кодона лейцина, два кодона серина и один из трех стоп-кодонов, означающих конец белковой цепочки.

Итого в отредактированной таким образом бактерии из 64 кодонов при деле остались всего 57. Остальные семь больше не употреблялись этой тварью, хотя и сохранили вполне понятный для нее смысл (как слово «кассетник» больше не используется в русском языке). Масштаб работы поражает воображение: было заново переписано 3,8% бактериального генома.

Остается понять, зачем это надо.

Ну, например, вот зачем: освободившиеся слова можно теперь использовать для чего-то другого. Например, оставшуюся не у дел клеточную машинерию можно научить включать в белки какую-нибудь аминокислоту, которые обычно в белках не используются, например, аллиин или орнитин. Зачем нам могут понадобиться подобные монструозные белки — это ученые придумают позже, но сама возможность таких фокусов открывает большие перспективы.

Но главное — представьте себе, в каком положении оказываются вирусы, вздумавшие атаковать эту клетку. Они-то, бедные, ни сном, ни духом — в их генах аргинин по-прежнему закодирован всеми шестью возможными кодонами. А клетка, которую мы смастерили, будет засовывать в вирусные белки совсем другие аминокислоты, от которых эти белки с большой вероятностью окажутся бесполезными. И на этом история этого вируса закончится. А на земле появится новое поколение живых существ — радикально улучшенных по сравнению с созданными Богом аналогами.

Нет у биологов, конечно, таких планов — сделать бактерию, невосприимчивую к вирусам. Зато в отдаленном будущем они могут задуматься о том, чтобы сделать невосприимчивым к вирусам самих себя и своих братьев-людей. Человеческий геном, конечно, будет побольше бактериального раз этак в семьсот. Но и наука не стоит на месте: работа по редактированию генов, подобная этой, еще 10 лет назад была немыслимой по трудоемкости и дороговизне. А что будет еще через 10 лет, и представить себе невозможно.

Впрочем, у Крейга Вентера-то как раз некоторые идеи на этот счет есть. Этим летом он объявил о намерении синтезировать человеческий геном. Ни много ни мало написать его заново. И уж тогда-то можно будет вставить туда любые феньки, опробованные на кишечной палочке, в том числе и эту — с перепрофилированием кодонов.

Ужас, в какое время мы живем. Будем надеяться, что Крейгу такие штучки делать запретят. Искусственных людей — без папы, без мамы, без корней и устоев — нам тут совсем не надо. Хотя, с другой стороны, знание о том, что такое возможно, как-то приподнимает над землей. Делает жизнь лучше. Затем, наверное, Крейг Вентер все это и затевал.