Джефф Хоуи - Сдвиг. Как выжить в стремительном будущем

На заре нового тысячелетия синтетическая биология как инженерная дисциплина являлась скорее теорией, чем практикой. Небольшое, но постоянно растущее число компьютерщиков, инженеров и физиков признавали революционные новшества, которые однажды могут быть созданы при помощи синтеза генетического материала, но пока с концептуальными доказательствами было туговато.

Все изменилось в январе 2000 года, когда биоинженер из Бостонского университета Джеймс Коллинз и его коллеги продемонстрировали «генетический тумблер» в E. сoli [81] James J. Collins, Timothy S. Gardner, and Charles R. Cantor, “Construction of a Genetic Toggle Switch in Escherichia Coli”, Nature 403, no. 6767 (January 20, 2000): 339-42, doi: 10.1038/35002131 . . Посылая внешний сигнал, ученые смогли инициировать в гене процесс транскрипции (первый этап генной экспрессии, когда ДНК транскрибируется в РНК, а затем, как правило, в белок). После посылки нового сигнала клетка отключалась, как переключатель, но только в бактерии.

В том же месяце журнал Nature опубликовал еще одну знаковую работу. Ученые спроектировали колебательный контур, продуцировавший белки с заданными интервалами. Они назвали его «репрессилятор», по названию репрессивного гена, помогающего контролировать вариант экспрессии гена [82] Michael B. Elowitz and Stanislas Leibler, “A Synthetic Oscillatory Network of Transcriptional Regulator”s, Nature 403, no. 6767 (January 20, 2000): 335-38, doi: 10.1038/35002125 . . Эти две работы показали, что сложные биологические процессы можно синтезировать с нуля. И уже на следующий год Найту и Вайсу удалось разработать межклеточную коммуникацию между Vibrio fischeri , то есть они смогли «включать свет». Теперь подобные проекты осуществляются на школьной выставке научных знаний и умений, но даже тогда, утверждает Найт, это не казалось чем-то исключительным в сфере биологии. «Однако в инженерной области это было новаторство. Биолог взглянул на то, что мы сотворили, и сказал: «А зачем это вам?» Но инженеры посмотрели и увидели, что мы сделали первый младенческий шажок в совершенно новом направлении».

И все же повторение любого подобного эксперимента было невероятно скучным делом. Начали появляться производственные лаборатории, синтезирующие необходимые генетические последовательности, давая Найту и его команде возможность сосредоточиться собственно на эксперименте. Затраты были немалые. А кроме того, будучи инженерами, Найт и коллеги желали воспроизводить эксперимент не единожды, но снова и снова с тем же уровнем достоверности, каковой имеет место в любой области инженерной мысли. А это означало необходимость создания набора стандартизированных частей.

Идея была в том, чтобы создать коллекцию последовательностей ДНК, выполнявших заданные и хорошо понятные функции. Их можно было комбинировать в бесчисленных вариациях. Речь шла о своего рода «кирпичиках»; и вот в 2003 году Найт опубликовал работу, где излагался план по созданию каталога строительных блоков генетического кода [83] Tom Knight, Randall Rettberg, Leon Chan, Drew Endy, Reshma Shetty, and Austin Che, “Idempotent Vector Design for the Standard Assembly of Biobricks”, http://people.csail.mit.edu/tk/sa3.pdf . . Эти «биокирпичики», как окрестил их Найт, должны были собираться в Реестре стандартных биологических частей. Один из них, промотор, инициировал транскрипцию сегмента ДНК. Другой биокирпичик генерировал определенный белок. Эти предсказуемые части должны были проявлять предсказуемые функции — снова, снова и снова.

Вдохновение исследователи черпали из двух разных источников. Первым был список компонентов интегральной схемы под названием TTL Data Book, где каталогизировались тысячи компонентов схемы и их функции. «Вы ищете свою деталь, записываете номер и требуете ее. Быстро». Другой источник был существенно приземленнее: «Скороспелое мышление, скороспелые метафоры, люди, которым нравится ломать голову и делить вещи на части, как в конструкторе Lego. И вот метафоры вращались вокруг идеи таких деталей многократного использования, этаких блоков Lego, которые можно собирать вместе».

Кто-то скажет, что Найт и его соратники подходили к изучению биологии как все инженеры: разобрать объект на части; понять, из чего он состоит, а потом посмотреть, как можно его улучшить посредством реконфигурации. Но подобный подход не учитывает более дерзкие цели, заложенные в iGEM. Создание библиотеки стандартизированных биокирпичиков — это, помимо прочего, акт социального инжиниринга . Работая с Lego, не нужно быть архитектором, чтобы выразить уникальное видение сопряжения формы и пространства. И хотя синтетическая биология пока пребывает в пеленках, она уже несет на себе безошибочный отпечаток этого эгалитарного видения. Найт, Энди и Реттберг не то чтобы «создали» или «инициировали» новую научную дисциплину; с первых дней их усилия были направлены на формирование условий для ее органичного роста за счет получения подпитки от непредвиденных людей и идей. В большей степени, чем любая область до нее, синтетическая биология стала продуктом эмерджентности.