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

Есть даже веб-сайт с генеалогией исследователей генетики дрозофилы FlyTree [1156] Academic Family Tree. , где прослеживаются линии передачи этой культурной наследственности. Само древо начинается, разумеется, с Томаса Моргана. От него идут веточки к его многочисленным аспирантам. Среди них был Макс Дельбрюк, физик, увлекшийся тайнами жизни и приехавший из Германии в Калифорнийский технологический институт, чтобы учиться у Моргана. Дельбрюк сам стал профессором, и среди его аспирантов оказался еще один физик, превратившийся в биолога, – Лили Джан. Джан работала в Калифорнийском университете в Сан-Диего. В 1980-х гг. к ней в лабораторию после защиты диссертации пришел работать Этан Биер. Там он разводил бесчисленное количество желтых мух и тоже стал профессором. Спустя два десятилетия Валентино Ганц пришел в лабораторию Биера и также познал работу с желтыми мухами. Он стал научным праправнуком Моргана.

Решив опробовать CRISPR, Ганц сделал направляющую РНК, чтобы изменить ген yellow у эмбриона дрозофилы, вызвав мутацию, создающую желтую окраску. Он ввел нужные молекулы в клетки, дал насекомым повзрослеть и скрестил их, надеясь получить мух с двумя измененными с помощью CRISPR копиями гена yellow . К его радости, среди серых мух было несколько желтых. Технология работала именно так, как и должна. «Я был покорен», – рассказывает Ганц.

Затем Ганц начал играть с CRISPR всякими разными способами, чтобы выяснить, удастся ли ему использовать этот метод для другого вида мух – Megaselia scalaris , которых он изучал для своей диссертации [1157] См.: Disney 2008; Varney and Noor 2010. . В отличие от Drosophila melanogaster , у них отчетливо согнутый грудной отдел, поэтому их прозвали горбатками. Также у этих мух характерное поведение, что отразилось в другом их названии. За манеру передвигаться по земле перебежками их называют бегающими мухами. И иногда этих мух именуют гробовыми, потому что их личинки в поисках пищи закапываются глубоко под землю и иной раз добираются до захороненных гробов.

Ганц попытался с помощью молекул CRISPR, созданных для дрозофилы, отредактировать ген yellow у мух-горбаток. Но эксперимент провалился. «Было очень обидно, что мы не получили ни одного мутанта», – делился со мной Ганц.

Исследователю не было окончательно ясно, что же пошло не так. Сохранялась вероятность, что ему удалось изменить только одну копию гена yellow у некоторых мух. Но такое встречалось настолько редко, что у Ганца при скрещивании мух ни разу не сложилось так, чтобы оба насекомых были носителями отредактированного гена yellow .

Когда Ганц рассказал об этом своему руководителю Биеру, тот немного разочаровался, но не удивился. В науке часто случаются неудачи. Биер отправился в долгожданный отпуск в Италию и перестал думать о неприятностях.

Однако не успел Биер вернуться в Сан-Диего, как в его кабинет ворвался Ганц. Он сразу же начал излагать свои соображения по поводу того, как заставить CRISPR работать. Идея была проста. Валентино Ганц хотел, чтобы мухи сами редактировали свою ДНК.

План был таков. Первым делом Ганц использует CRISPR, чтобы вырезать тот ген, который он заменит сегментом ДНК. В этом сегменте окажется не только измененный ген, но и гены для CRISPR. Тогда собственные клетки мухи начнут синтезировать молекулы CRISPR, которые будут находить соответствующую хромосому и редактировать вторую копию гена. В результате Ганц получит мух-горбаток с двумя мутантными копиями гена и сможет использовать их для получения линии мутантных мух. Ганц назвал этот процесс «мутагенной цепной реакцией».

Идея показалась Биеру слишком фантастичной. Он сомневался, что все сработает достаточно надежно, чтобы произошли те генетические изменения, на которые рассчитывал Ганц. Но если вдруг все сработает, сказал Биер, это может оказаться мощным инструментом для генетических исследований не только мух-горбаток, но и других видов. И пока Биер с Ганцом обсуждали мутагенную цепную реакцию, на них вдруг снизошло, что она может стать даже еще более мощным инструментом, чем изначально предполагалось.

«И тут мы поняли: стоп, она же может проникать в клетки зародышевой линии!» – сказал Биер.

Если Ганц скрестит муху, несущую CRISPR, с обычной, он получит нарушение закона Менделя. Муха начнет передавать потомкам одну хромосому с генами для CRISPR и геном, который система CRISPR должна будет скопировать. У эмбрионов мух второго поколения молекулы CRISPR изменят вторую копию хромосомы. В результате мухи второго поколения не окажутся гибридами с одной копией генов CRISPR. У них будет две копии. То же получится и при скрещивании с обычными мухами.