Коллектив авторов - На что похоже будущее? Даже ученые не могут предсказать… или могут?

Естественный исходный код — это ДНК. Белок паутинного шелка закодирован в генах, которые в течение нескольких сотен миллионов лет присутствовали только в организме пауков. Несколько десятилетий назад мы научились выделять и описывать гены точно и быстро. Тогда нам стало интересно: а нельзя ли их поместить обратно в организмы, относящиеся к тому же виду или даже к совершенно другим видам? Мы можем оставить гены без изменения, чтобы понаблюдать за тем, что будет с ними происходить; мы можем изменить их или даже специально повредить, чтобы выяснить, в чем их функция, изучая последствия изменения или деформации определенных фрагментов. Это — генная инженерия, в основе которой лежит тот факт, что исходный код в биологии универсален, так как все организмы на Земле — это ответвления от одного эволюционного дерева с удивительно раскидистой кроной, которая, согласно идее Чарльза Дарвина о естественном отборе, росла и цвела в течение приблизительно 4 млрд лет. А это означает, что ДНК — носитель наследственной информации всех живых существ. Мы имеем дело с обманчиво простым алфавитом, состоящим всего лишь из четырех букв-оснований, образующих язык, которым написаны гены; слова в языке генов складываются из аминокислот. В генах всех живых существ используется всего 21 аминокислота. При соединении аминокислот получаются белки. Так формировались и формируются все белки, когда-либо существовавшие на нашей планете, а все живое состоит из белков.

Историю генной инженерии принято начинать с середины 1970-х гг., когда мы поняли, что при правильном подходе для клетки, или организма-хозяина, происхождение ДНК не имеет никакого значения, пока она может ее прочитывать. Гены с инструкциями для синтеза белков и их последующей жизнедеятельности, которые прежде формировались исключительно в рамках одного вида, теперь можно было записать в ДНК совсем другого вида.

За несколько лет до того The Beatles изобрели семплирование в музыке. При работе над треком «Бенефис мистера Кайта!» («Being for the Benefit of Mr. Kite!») для альбома «Оркестр клуба одиноких сердец сержанта Пеппера» (Sgt Pepper's Lonely Hearts Club Band, 1967 г.) Джордж Мартин и Пол Маккартни использовали пленку с записью звуков циркового инструмента Викторианской эпохи под названием «каллиопа», разрезав ее на короткие полоски. По легенде, они бросали их в воздух, подбирали с пола первые попавшиеся и вставляли в запись. Язык нот для всех один, так что, добившись совпадения тона и ритма, музыканты смогли — впервые в истории — вставить в проигрыш между куплетами фрагменты, взятые из совершенно другой записи. С тех пор семплирование стало достаточно широко использоваться в популярной музыке, положив начало целым жанрам, прежде всего хип-хопу — самому прибыльному музыкальному жанру в истории.

В 1973 г. группа ученых из Стэнфорда под руководством Пола Берга сумела перенести ген из одного вируса в другой. Можно сказать, что с этого эксперимента по биологическому семплированию началась современная биология. Тогда были заложены основы биотехнологии, которая постепенно заняла ведущие позиции. Сегодня среди наук о жизни нет ни одной, которая бы не пользовалась этими методами. Работа по выявлению дефектных генов, приводящих к развитию заболеваний, а затем расшифровка всех наших генов в рамках проекта «Геном человека» были бы невозможны, если бы мы не умели выделять гены и переносить в бактерии, где их можно было бы комбинировать, описывать и изучать. В той области научных исследований, которой я занимаюсь, а именно — генетике развития, чтобы понять, что гены делают, они также выделяются из одного организма и встраиваются в другой, который лучше изучен или с которым проще работать. Мы брали гены человека и переносили их в бактерии, а потом, повозившись с кодом, внедряли в геном мышей. За два десятка лет с начала 1980-х гг. рекомбинация стала обычным инструментом в биологии.

С наступлением XXI в. младенческий период в развитии генетики, генной инженерии и молекулярной биологии закончился, сменившись детством. То время, прошедшее под знаком проекта по расшифровке генома человека, казалось сумасшедшим, насыщенным находками и открытиями. Наверное, такое ощущение появляется у всех, кто работает в научной области, переживающей революцию. Но сейчас, оглядываясь назад, я понимаю, что мы все работали слишком медленно и неэффективно — главным образом из-за того, что многие манипуляции, которые мы проделывали с ДНК и на которых были основаны наши эксперименты, приходилось изобретать каждый раз заново. Мы словно разрезали пленочные записи звуков каллиопы всякий раз, когда хотели использовать семплирование. Это был мир исключительно ручного рекомбинирования.