Жизнь, которую мы создали. Как пятьдесят тысяч лет рукотворных инноваций усовершенствовали и преобразили природу - Бет Шапиро

нам следует признать, что возможны ситуации, когда инвазионные популяции достаточно изолированы, и тогда быстродействующий генный драйв и правда служит самым действенным и экономным методом уничтожения этой популяции. Таким требованиям соответствуют, скажем, изолированные острова с надежными программами мониторинга. Однако в других ситуациях нельзя исключать перспективу контакта между популяциями. И тогда нам придется создавать свои генные драйвы так, чтобы была возможность их отключить.

Каким может быть подобный «выключатель» для генного драйва? На сегодня этот вопрос остается открытым, однако ответы на него ищут многие ученые. В 2017 году Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) объявило, что инвестирует 56 миллионов долларов в программу Safe Genes, цель которой – разработка методов выявления, контроля и отключения генных драйвов. У Кевина Эсвельта, одним из первых получившего финансирование по этому проекту, уже есть парочка идей. Один из вариантов – расщепить систему генного драйва на несколько драйвов, распределенных по геному. Эти драйвы будут функционировать как своего рода последовательная гирляндная цепь, где первый элемент цепи содержит инструкции по запуску второго, второй – третьего и так далее. Для экспрессии генно-инженерного признака необходим только последний элемент цепочки, а остальные элементы просто повышают вероятность экспрессии этого признака до уровня выше случайного. Но главное – первый элемент в цепочке не должен быть драйвом, то есть он, подобно гену tTAV у комаров второго поколения Oxitec, способен к самоограничению. Поскольку с этим базовым самоограничивающимся элементом родится только половина потомства, он постепенно будет утрачен в популяции, что исключит запуск следующего элемента. Постепенно в популяции утратятся все элементы драйва, и все станет так, как было до введения драйва. Ученые смогут контролировать, сколько просуществует в популяции генно-инженерная черта, добавляя звенья к гирляндной цепи или меняя количество генно-модифицированных особей, которых выпускают в естественную среду.

Гирляндные цепи – всего один из множества возможных вариантов ограничения генных драйвов либо в пространстве, либо во времени. По мере расширения этой области будут появляться все новые идеи, тем более что и ученые, и чиновники, и заинтересованные граждане в один голос призывают к осторожности.

На настоящий момент генные драйвы разработаны лишь для нескольких видов, но эта область стремительно расширяется. В 2018 году биолог Ким Купер, специалист по онтогенетике из Калифорнийского университета в Сан-Диего, опубликовала первые данные о том, что генный драйв может действовать и у млекопитающих. Она ввела в геном мыши дополнительный ген, активирующий CRISPR (тоже встроенный в геном мыши) в процессе развития эмбриона в нужный момент, чтобы модифицированный геном редактировал сам себя, что и дало генный драйв. В этом случае Купер добивалась, чтобы у мыши была чисто-белая шерстка. Результаты оказались неидеальны: драйв работал только у самок, и белый окрас был не у 100 % потомства, а лишь у 73 %. Однако успех Ким Купер и ее коллег показывает, что в будущем мы сможем делать инструментами сохранения биоразнообразия значительно более широкий ассортимент живых организмов.

Можно делать генные драйвы и для растений – например, чтобы распространять гены, уничтожающие возникшую в ходе эволюции сопротивляемость гербицидам, либо делать популяцию устойчивой к инвазионным вредителям, либо помогать той или иной культуре лучше выживать при изменениях климата. Кевин Эсвельт обязательно напомнил бы, что либо во всех этих драйвах должен быть встроенный механизм, ограничивающий время их действия, либо нужно наладить и испытать методы уничтожения драйва на случай, если он выйдет за границы заданной территории или у него окажутся какие-то неожиданные последствия. Подобный контроль делает генные драйвы не глобальным, а скорее локальным инструментом сельского хозяйства и охраны природы. А значит, мы сможем сосредоточиться на том, чтобы добиваться предвиденных последствий.

Отчасти новое

Когда мы редактируем геном какого-то вида, мы опережаем эволюцию. Создаем организм, которого раньше не существовало. То же самое происходит и в тех случаях, когда организмы спариваются и их геномы сочетаются друг с другом: их отпрыск – организм, которого раньше не существовало. Но когда эволюция создает что-то новое, в рекомбинации геномов есть элемент случайности. А когда мы создаем что-то новое, мы отменяем случайность, слегка подправляя то, что уже было, и делая это вполне определенным, конкретным образом. Мы создаем что-то новое – или новое лишь отчасти, но все равно новое, потому что мы полностью его контролируем.

Кроме того, у наших мелких поправок есть цель. Когда мы применяем генный драйв, чтобы распространить по популяции ту или иную черту, мы берем созданный нами организм, которого раньше не существовало, и делаем его своим орудием. Это орудие может снизить опасность болезни, расчистить экосистему, спасти вид от вымирания. Но не дурно ли это – манипулировать видами, искусственно создавать из них что-то отчасти новое ради собственной выгоды? Оправдывает ли манипуляции с видами наше благое намерение принести пользу тому или иному виду или той или иной экосистеме? Этично ли это – переносить гены от одного вида другому, чтобы превратить его в свой инструмент? Нравственно ли искать решение собственных проблем на всем древе жизни и заимствовать гены даже из геномов видов, которых больше нет?

Ответить на эти вопросы трудно – но, может быть, и не нужно. Мы подправляем в своих интересах виды животных и растений вокруг нас уже десятки тысяч лет. Почти все это время наши орудия были грубоваты, но с их помощью мы создавали мир, полный красоты, надежд и – опасностей. Сегодня у нас повсюду беда – с климатом, с вымиранием видов, с продовольствием, с доверием. Чтобы пережить эти кризисы, нам понадобится весь инструментарий, понадобятся все возможные орудия – и мы обязаны научиться говорить об этих орудиях открыто и честно. Может статься, того, чем мы сейчас располагаем, недостаточно, чтобы спасти нас, другие виды и среду нашего обитания. Может статься, нам понадобятся новые, совершенно неведомые инструменты, такие, какие еще только предстоит придумать, потому что путь нас ожидает очень и очень нелегкий.

А пока у нас все еще есть слоны.

Глава восьмая

Рахат-лукум

Мы ступили на этот путь около сорока миллионов лет назад, когда наши древнейшие предки, похожие на обезьян, пришли в Африку из Азии. С тех пор многое менялось. Смещались континенты, влияя на океанические течения вокруг. Резко колебалась температура на планете – то зной, то мороз. Среда обитания становилась то суше, то влажнее, а иногда преображалась до неузнаваемости, открывая растениям, животным, грибам и микроорганизмам новые возможности для эволюции и диверсификации. А потом, на излете последних сорока миллионов лет, появился