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

жирные кислоты из растений, это обеспечит нам источник важного для здоровья масла, не влияющий на стабильность экосистем.

Возможность создавать белки при посредстве всего лишь последовательности ДНК и генно-модифицированной биофабрики открывает широкое поле для экспериментов. Несколько лет назад моя лаборатория сотрудничала с Ginkgo Bio-works и художницей и исследовательницей запахов Сиссель Толаас, стремясь воссоздать аромат вымерших цветов. Моя лаборатория выделила и секвенировала ДНК сухих цветов мауихау-куахиви (аборигенного вида гавайского острова Мауи), которые в последний раз видели в 1912 году, цветущего растения Orbexilum stipulatum, которое в последний раз видели в двадцатые годы прошлого века в Кентукки, возле Луисвилла, а также Leucadendron grandiflorum, произраставшего в Кейптауне и вымершего еще в начале XIX века. Затем мы выделили из экстракта древней ДНК гены, обеспечивающие аромат, и послали эти последовательности в Ginkgo Bioworks, где их ввели в геном модифицированных дрожжей. После ферментации и очищения ароматических компонентов Сиссель Толаас составила духи, вошедшие в иммерсивную передвижную арт-инсталляцию: ее посетители могли ощутить аромат, которого они не найдут больше нигде, – генно-инженерный запах трех цветов, исчезнувших более века назад.

Меня в этом цветочном проекте особенно восхищает не то, что нам удалось воссоздать исчезнувшие запахи (это, разумеется, совершенно замечательно), а то, что нашей целью было не подражание, а нечто иное. Не пытаясь ничего копировать, пусть даже предельно точно, мы при помощи эволюционной биологии и генной инженерии создали что-то новое, возможно, даже превзошедшее задуманное природой. Пускай соединения, из которых Толаас сотворила новый аромат, и были созданы природой и лишь воссозданы нами, однако же окончательный продукт был полностью рукотворным. И когда люди приходили на выставку, они ощущали одновременно и прошлое, и будущее – могли, что называется, потрогать руками, а точнее, понюхать, на что способны наши биотехнологии.

Так, может быть, следующим этапом работы над генно-инженерной пищей и другими продуктами станет не копирование, а создание? Живо представляю себе, как специалисты по синтетической биологии будущего соревнуются не за то, у кого получится самый говяжий на вкус растительный бургер или самый колбасный растительный сэндвич, и даже не за духи, предельно похожие на запах цветка, который рос в незапамятные времена, а за то, чтобы создать нечто абсолютно новое – невообразимо вкусное и чудесное. В ходе эксперимента с Ginkgo Bioworks мы позаимствовали формулы компонентов нашего аромата у природы, но можно было обойтись и без этого. Мы могли бы создать собственные гены аромата, нанизав аминокислоты так, как подсказали бы нам исследования или интуиция, и получив интереснейший запах. Мы могли бы экспрессировать синтетические белки в дрожжах, понюхать результат и решить, все ли нас устраивает или надо еще что-то подкрутить. Свободные от большинства эволюционных ограничений, мы могли бы смешивать и составлять модифицированные синтетические ароматические молекулы, чтобы создать запах, который удовлетворит самый капризный нос.

Синтетическая биология избавляет нас от необходимости обуздывать воображение. А следовательно, трудно предсказать, какие новые инструменты, методы и продукты мы со временем создадим.

Синяя рыба, красная рыба, зеленая рыба, новая рыба

В 2002 году Калифорнийское управление по охоте и рыболовству запретило заводчикам аквариумных рыбок продавать данио – мелких тропических пресноводных рыбок, как правило – в бело-голубую полоску, которых в зоомагазинах советуют начинающим аквариумистам как «несложных в уходе». Обычно такой запрет означает, что есть опасения, как бы обсуждаемый вид не стал инвазионным. Но в этом случае дело было в другом. Данио – тропические рыбки, плохо приспособленные к жизни в холодных реках и ручьях Калифорнии, и хотя их десятилетиями разводили в аквариумах, на воле в тех местах не было обнаружено ни одной популяции. А этот вид данио вообще вряд ли смог бы создать местную популяцию, поскольку, в сущности, сам рекламирует себя хищникам. Дело в том, что данио светятся, и именно эта их особенность как раз и встревожила членов калифорнийского комитета.

Попавшие в опалу рыбки назывались «глофиш», и это была линия генно-модифицированных данио, которые тогда только поступили в продажу в США. Породу глофиш разработали несколькими годами ранее в лаборатории Чжиюаня Гуна в Национальном университете Сингапура в рамках проекта по созданию рыбы, которая предупреждала бы людей о загрязнении воды. Гун выбрал данио, поскольку по сравнению с другими рыбами их относительно несложно модифицировать. У икринок данио прозрачная оболочка, так что развивающиеся эмбрионы видны еще на стадии одной клетки. Если редактировать геном уже на этой первой стадии развития, можно добиться не только того, что все ткани рыбы будут модифицированы одинаково, но и того, что модификация передастся следующему поколению.

Целью Гуна было создать данио, который станет живым датчиком и подаст видимый предупреждающий сигнал, если заплывет в загрязненные воды. Для этого ученому сначала потребовалось выявить гены, которые экспрессируются только в присутствии загрязнений. Он обнаружил эти гены, подвергнув данио воздействию токсинов вроде эстрогена и тяжелых металлов и посмотрев, какие гены при этом экспрессируются. Кроме того, нужно было методами генной инженерии создать видимый сигнал, который экспрессируется одновременно с генами, чувствительными к загрязнениям, чтобы предупредить наблюдателей о присутствии загрязнения. Для этого он обратился к гену, появившемуся в ходе эволюции у медуз, – это так называемый зеленый флуоресцентный белок, ЗФБ. При экспрессии ЗФБ создает белок, поглощающий ультрафиолетовое излучение солнца и испускающий его в виде зеленого света с более низкой энергией. План Гуна состоял в том, чтобы внедрить ЗФБ поблизости от генов, чувствительных к загрязнению, так, чтобы их экспрессия оказалась завязана друг на друга. Когда генно-модифицированная рыбка данио заплывает в загрязненную воду, у нее экспрессируются оба гена и она загорается, словно зеленая флуоресцентная лампочка.

Дабы доказать, что можно модифицировать данио так, чтобы они светились зеленым, рабочая группа Гуна внедрила ЗФБ в геном данио, не связывая его с экспрессией других генов. Модифицированные рыбки светились! И заметил это не только Гун. Не прошло и двух лет, как Алан Блейк и Ричард Крокетт, бизнесмены из Остина, получили в Национальном университете Сингапура лицензию на применение технологии Гуна с совершенно иной целью: они решили разводить и продавать светящихся рыбок в качестве аквариумных.

Блейк и Крокетт основали компанию Yorktown Technologies, которая вывела на рынок две породы светящихся данио, созданных Гуном: одна – «электро-зеленые» данио цвета, который давал ЗФБ, другая – «звездно-красные» данио, модифицированные так, чтобы экспрессировать ген красного флуоресцентного белка, возникшего в ходе эволюции у кораллов. Кроме того, Блейк и Крокетт взялись разрабатывать рыбок новых, еще более ярких, цветов и адаптировать эту технологию к другим распространенным видам аквариумных рыб. Сегодня аквариумисты, живущие там, где рыбки глофиш не попали под запрет, могут украшать