Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Новые поколения аспирантов ежедневно мысленно благодарят Йениша за то, что он облегчил им жизнь. Множество диссертаций начинаются с моделирования на мышах какого-либо заболевания или работы какого-нибудь гена. Раньше для получения линии мышей обычным способом требовалось полтора года, к тому же часто приходилось предпринимать несколько попыток, чтобы добиться нужного результата. Сейчас же, с помощью CRISPR, Йенишу требуется для этого всего лишь пять месяцев.

Будучи в то горячее время журналистом, я делал все возможное, чтобы следить за открытиями, связанными с CRISPR. Но очень скоро процессия животных, модифицированных системой CRISPR, превратилась в столпотворение [1044] Ledford 2016. . Ученые изменяли ДНК у рыбок данио и бабочек, биглей и свиней. К 2014 г. мне стало ясно, что на моих глазах зарождается нечто поистине грандиозное. Биологи начали говорить о своей жизни до и после CRISPR. Но полностью я осознал значение для ученых системы CRISPR, когда одним весенним деньком отправился в Колд-Спринг-Харбор, чтобы провести его в гигантской оранжерее со стеклянными потолками той же формы, что и в кафедральном соборе.

Ботаник Закари Липпман повел меня по узкому проходу между рядами горшков, в каждом из которых торчало растеньице, обвивающееся вокруг колышка. Хотя мой собеседник был еще молод, в его черной бороде просвечивала пара прядей седых волос. Я подумал, что так на него могло повлиять наличие шестерых детей, которыми они с женой к этому времени уже успели обзавестись. Липпман шутил: «Говорят, что я занимаюсь генетикой на работе, а потом возвращаюсь домой и продолжаю заниматься генетикой там».

Липпману не впервой гордиться своими растениями. На ферме в Коннектикуте, где рос будущий исследователь, он научился выращивать гигантские тыквы. В период интенсивного набора веса они прибавляли по 5–7 кг в день. «Меня интересовало, как эта штука, чтоб ее черти взяли, вырастает такой огромной и как можно сделать ее еще огромнее», – говорил он [1045] Cold Spring Harbor Lab 2013. .

Поступив в Корнеллский университет, Липпман специализировался по растениеводству и генетике. Там он обнаружил, что ученых уже давно занимает его детский вопрос, причем применительно не только к тыквам, но и к другим овощам и фруктам. Одним из главных изменений, полученных в ходе аграрной революции, было увеличение размера растительных культур: коротенькие початки теосинте превратились в длинные кукурузные, а бледные корешки дикой моркови разбухли до толстых оранжевых корнеплодов.

С помощью классических методов генетики ученые нашли некоторые мутации, обеспечившие возможность таких изменений. Липпман обнаружил, что значительная часть этих работ была выполнена на томатах, так как они хорошо подходят для генетических экспериментов. Липпман пошел по научным стопам своих предшественников и тоже занялся изучением томатов.

«Посмотрите-ка на эти крошечные ягодки», – сказал мне Липпман. Он остановился под нависающим над ним растением. Ухватив стебель, он бережно взял плоды. «Это растение – ближайший известный родственник первой одомашненной формы томатов», – пояснил он.

Одомашнивание томатов земледельцами-аборигенами Перу превратило ягоды размером с чернику в крупные плоды, которые мы видим на прилавках супермаркетов и на сельскохозяйственных выставках. Исследования Липпмана помогли разобраться, каким образом первым селекционерам удалось увеличить размер плодов. Оказывается, им пришлось изменить форму цветка.

Когда почка развивается в цветок, в ней сначала образуются клинья, которые называются «локулы». Из этих локул формируются части цветка томата. Из них же выходят и камеры плода. Есть ген, который определяет, сколько локул будет у данного растения. Мутация в этом гене заставляет растение производить больше локул. А увеличение их числа дает более крупный плод.

В процессе одомашнивания мутировал не только ген, контролирующий развитие локул. Липпман выяснил, что по мере распространения томатов в разные широты изменялась их реакция на определенную продолжительность светового дня.

Липпман с коллегами обнаружил, что дикие томаты, растущие в экваториальной области Южной Америки, приспособлены к тому, что световой день в тех краях круглый год длится по 12 часов. Когда же исследователи привезли дикие томаты с Галапагосских островов в Колд-Спринг-Харбор, оказалось, что тут растениям плохо – из-за длинного нью-йоркского летнего дня. Томаты реагировали на дополнительное солнечное освещение тем, что синтезировали белки, подавляющие цветение и задерживающие рост плодов до окончания этого периода. Однако сортовые томаты, которые произрастают в Европе и Северной Америке, приобрели мутации, снижающие выработку этих белков в летний период.