Текст книги "Жизнь, которую мы создали. Как пятьдесят тысяч лет рукотворных инноваций усовершенствовали и преобразили природу"

Часть II
Как могло бы быть

Глава шестая
Безрогие

Как-то раз осенью 2019 года, сразу после полудня, я забралась на пассажирское сиденье кроссовера «Хонда» Элисон ван Эненнаам, чтобы прокатиться на ферму при Калифорнийском университете в Дейвисе, где разводили коров. На номерной пластине внедорожника значилось BIOBEEF – «биоговядина», – а на торпеде стоял зеленый пластмассовый крокодильчик, ностальгический сувенир в память об австралийском происхождении Элисон.

– Быкомобиль, – сообщила мне, устраиваясь за рулем, Джози Тротт, глава лаборатории Элисон и ее незаменимая помощница. – Элисон просила с ним поаккуратнее.

Я приехала в Дейвис, чтобы прочитать хэллоуинскую лекцию в Центре геномики, и согласилась на это отчасти потому, что получала возможность познакомиться с Элисон. Элисон – одна из ведущих специалистов по биотехнологиям в животноводстве, а кроме того, она прекрасно умеет общаться с людьми и потому стала лицом этих исследований. Я хотела узнать из первых рук не только о подробностях работы Элисон, но и о ее методах коммуникации с широкой публикой, – полагаю, я никого не обижу, если замечу, что этот вопрос редко стоит на повестке дня, когда речь заходит о применении биотехнологий в сельском хозяйстве. А еще, естественно, после событий последних нескольких месяцев я хотела познакомиться с ее племенной коровой Принцессой. К несчастью для меня, расписание Элисон никак не соответствовало таким планам, поскольку она улетела на Хэллоуин в Австралию на конференцию по генетике и животноводству. Однако Джози вызвалась от имени Элисон помочь мне и познакомить с другими участниками рабочей группы, а может быть, и показать их коров.

Нашей первой остановкой был ланч. Пока мы ждали, когда принесут еду, Джози и двое ее коллег, примкнувших к нам, – Джои Оуэн и Том Бишоп – рассказали мне, над какими проектами они сейчас работают. Джои и Том изучали разные способы применения биотехнологий, которые дали бы фермерам больше возможностей влиять на пол будущих телят. Понятно, что владельцы молочных ферм предпочли бы, чтобы в их хозяйстве рождалось больше телочек, поскольку от быка молока не дождешься. Генетический подход, ограничивающий рождение бычков, избавил бы их от хлопот, связанных с продажей бычков на мясо, и от необходимости забивать их при рождении.

Я слушала Джои и Тома и думала о Принцессе: мне было очевидно, что новые биотехнологии – молекулярные инструменты, которые отключают гены, меняют буквы в коде ДНК, берут ген у одного вида и вставляют его в геном другого, – вплотную подвели нас к очередному перевороту в наших отношениях с растениями и животными. Но мне было не так очевидно, сколько еще – по мнению тех, кто работает в сфере синтетической биологии, – нам осталось ждать этого переворота. Сегодня нас побуждают к применению новых технологий те же стимулы, которые двигали нашими предками: улучшить жизнь человека, жизнь наших домашних животных и среду, в которой мы все обитаем. Но новые технологии порождают некое новое ощущение: они кажутся… не такими естественными, что ли. Хуже того – их применение вызывает смутную неловкость, которую всячески разжигают и подпитывают щедро финансируемые глобальные кампании, насыщенные дезинформацией, цель которой – не дать широкой публике понять, на что эти биотехнологии способны, а на что нет. Последствия таких кампаний нельзя недооценивать: сегодня общество настолько поляризовано, что простая попытка обсудить проект с применением этих инструментов может вызвать недоверие, гнев и даже вспышку насилия.

Исследования Элисон – яркий пример того, как трудно работать в этой новой области. Элисон стремится сделать жизнь животных благополучнее, избавить их от страданий – и одновременно улучшить экономическую ситуацию в животноводстве. И хотя она всю свою карьеру посвятила пропаганде этих технологий, будущее видится ей туманным.

Когда Джои и Том описывали мне свои эксперименты, в их голосах тоже не звучало особого энтузиазма. Я чувствовала, что они изо всех сил стараются не падать духом, несмотря на все препятствия, с которыми столкнулась команда в предыдущие несколько месяцев. Но после того как ученым пришлось иметь дело с реакцией общества на историю с Принцессой, им стало трудно рисовать себе будущее, где их работа окажет желаемое воздействие.

Мы поели и направились обратно к машине. Следующая остановка – ферма и, возможно, Принцесса. По пути мы болтали о карьерном росте в науке (вообще) и в биотехнологиях (в частности) и о том, что может ожидать каждого из нас. Джои вот-вот должен был закончить диссертацию и сейчас решал, куда податься – в науку или в промышленность. Выбор предстоял не из простых. Работа в университете обеспечивает больше творчества и независимости, однако найти финансирование для научных исследований вроде тех, которыми занимается Элисон, практически невозможно, – во многом из-за неясного законодательства, регулирующего применение биотехнологий в сельском хозяйстве. А без законодательной основы такие ученые, как Элисон, Джози, Джои и Том, могут потратить годы на работу над проектом только ради того, чтобы в последнюю минуту узнать, что кто-то передумал или какое-то правило истолковали по-новому – и теперь нужно преодолевать новые барьеры. Государственные учреждения вроде Калифорнийского университета в Дейвисе не настолько богаты, чтобы платить за бесконечные серии экспериментов, которых требует нынешнее капризное законодательство. Чтобы продолжать заниматься подобными исследованиями, Джои, возможно, придется искать работу в промышленности.

Когда мы остановились у стойла, наша маленькая компания умолкла. Я думала о Принцессе и ее сложных отношениях с существующим законодательством. Принцесса – по крайней мере, с моей точки зрения – была обычной дойной коровой. Но еще она была продуктом эксперимента, который, насколько я знала из прессы, прошел не совсем по плану. Я знала, что братьев Принцессы кремировали и что пощадили только ее – до поры до времени. Будет ли мне очевидно с первого взгляда, что Принцесса – продукт генной инженерии?

Мы выбрались из внедорожника и направились через главное здание к дальней двери, которая вела во внутреннюю часть фермы. Там повсюду были коровы. Вдали стадо доедало остатки травы. Ближе к нам находился лабиринт из десятков загончиков, где держали коров разного возраста и разных пород, должно быть, участвовавших в самых разных экспериментах. Мы прошли мимо загона с двумя коровами и их маленькими телятами, один из которых упорно, но без особого успеха пытался допроситься молока хотя бы у одной из матерей. Свернув за поворот, мы миновали загон, где жевали жвачку и тупо глядели в пространство десятка два телок, и еще один, в котором содержалось примерно столько же мирных с виду бычков. Но вот наконец и Принцесса – в третьем и последнем загоне в ряду. Ее загон был по размеру такой же, как у всех, но она делила кров лишь с одним животным – мускулистым быком. Оба пристально посмотрели на нас, когда мы подошли и остановились перед ними.

– Это ее муженек, – усмехнулась Джози, показав на быка, и пояснила: – Его задача – чтобы она забеременела.

Джози порылась в корыте с кормом, выбрала из сухого овсюга несколько стеблей люцерны и предложила Принцессе полакомиться.

Я растерялась и осторожно уточнила:

– Я думала, эксперимент завершен?

– Нам надо сделать анализ ее молока, – ответила Джози. – Для Управления по контролю за продуктами питания и лекарствами.

– Анализ на что? – спросила я, не сдержавшись.

Джози повернулась ко мне со смесью досады и недоумения на лице.

– Вот именно, – процедила она, а Том раздраженно прищелкнул языком и отвернулся.

ГМО – это плохо! А что такое гмо?

Не будет преувеличением сказать, что генная инженерия в сельском хозяйстве – больная тема. Одни открыто возражают против применения инструментов синтетической биологии для модификации культурных растений и домашних животных, напирая на «неестественность» процесса и на риск непредсказуемых последствий. Другие считают генную инженерию всего лишь простым и точным методом, позволяющим манипулировать с видами точно так же, как мы манипулировали с ними с момента зарождения земледелия. Истина где-то посередине.

Цель генной инженерии та же, что и у традиционной селекции: сделать так, чтобы животные и растения стали вкуснее или полезнее. Однако сам процесс происходит иначе. При традиционном подходе мы скрещиваем двух особей и надеемся, что у кого-то из их потомства проявится желаемая черта. При генной инженерии непосредственно редактируется ДНК организма, что гарантирует проявление нужной черты уже в следующем поколении. Поэтому генная инженерия быстрее селекции, причем иногда процесс сокращается на десятилетия. А если учесть, что население планеты растет и всем людям надо что-то есть, более быстрый и действенный метод усовершенствования культурных растений и домашних животных не может не пригодиться.

Конечный продукт генной инженерии нередко идентичен тому, чего можно было бы ожидать после нескольких поколений селекции, однако же это не обязательно. Методами генной инженерии можно создать так называемые трансгенные растения и животных (организмы, сочетающие черты разных видов). Казалось бы, трансгенные организмы – это что-то из области фантастики, но на самом деле нет. Сегодня у трансгенных растений экспрессируются гены бактерий, что придает им свойства инсектицидов. У трансгенных коров и коз экспрессируются человеческие гены, которые меняют состав молока, повышая его антимикробные качества или делая его пригодным для тех, у кого аллергия на любое молоко, кроме человеческого. У трансгенной гавайской папайи экспрессируются гены вирусов, которые обеспечивают иммунитет к вирусу кольцевой пятнистости папайи. И это лишь несколько примеров реально существующих трансгенных организмов.

На заре синтетической биологии большинство организмов, полученных методами генной инженерии, даже те из них, создатели которых ставили себе целью создать то же самое, что можно было получить при помощи традиционной селекции, были трансгенными, пускай и в минимальной степени. Дело в том, что тогда была распространена практика интегрировать фрагменты бактериальной ДНК, чтобы проверить, что необходимое редактирование состоялось (об этом мы подробно поговорим позже). Это привело к тому, что все продукты, полученные методами генной инженерии, стали обобщенно называть Frankenfoods, в примерном переводе «еда Франкенштейна» – именно такой безапелляционный эпитет употребил в письме в New York Times в 1992 году профессор английской филологии из Бостонского колледжа Пол Льюис, которому претила сама мысль о генно-модифицированных помидорах.

Более современные подходы к генной инженерии не оставляют в геноме никаких следов процесса редактирования. Поэтому новые организмы, созданные генной инженерией, обычно не трансгенные, а цисгенные, то есть не содержат ДНК других организмов. Чтобы это подчеркнуть, о таких продуктах часто говорят, что они не «получены методами генной инженерии», а просто – «с отредактированным геномом». Цисгенные генно-модифицированные организмы с отредактированным геномом легче находят путь на рынок, чем трансгенные, и поэтому многие компании переключились с создания новых комбинаций организмов (то есть с трансгеники) на усиление или искоренение уже существующих признаков.

Хотя многие организмы с отредактированным геномом, в сущности, тождественны продуктам традиционной селекции, общественное мнение продолжает связывать все организмы, подвергшиеся генной инженерии (иногда их называют генно-модифицированными организмами или ГМО), с трансгеникой, причем с трансгеникой, о которой и думать противно: Льюис, к примеру, представлял себе генно-модифицированные помидоры с фрагментами ДНК рыб, но подобных помидоров не было тогда и нет сейчас. Такой рефлекторный «фу-фактор» и привел к тому, что вокруг ГМО царят путаница и домыслы, причем ситуация лишь усугубляется. Производители продуктов и маркетологи, рассчитывая нажиться на отвращении покупателей, украшают свой товар утешительно-яркими зелеными наклейками, гласящими «Без ГМО», даже если никаких аналогичных генно-модифицированных продуктов не существует и сравнивать не с чем. Зайдя в любой супермаркет, покупатель увидит наклейки «Без ГМО» на апельсинах, лимонах, помидорах, фасоли, оливках и бесчисленном множестве других продуктов, для которых сегодня не существует коммерческих генно-модифицированных аналогов. Кроме того, покупатель – возможно, к своему удивлению – обнаружит наклейки «Без ГМО» на упаковках соли, а между тем соль – минерал и у нее нет ДНК, так что модифицировать тут нечего. Тогда что же означает эта ярко-зеленая наклейка «Без ГМО»? Да в общем-то, ровным счетом ничего.

Определить, что такое генно-модифицированный организм, непросто. Я бы сказала – вслед за многими, – что все, что мы едим, генно-модифицированное, учитывая тысячелетия селекции, в результате которых были созданы наши культурные растения и домашние животные. Но и это не то определение, которое предполагает термин ГМО, и такое превратное толкование не дает увидеть подлинные различия между инструментами генной инженерии и традиционной селекцией.

Несколько суженное определение ГМО охватывает только организмы, полученные людьми в результате применения иных методов, нежели традиционная селекция. Однако и такое определение слишком широко. Апельсины навель, яблоки ханикрисп, арбузы без косточек и фундук – не продукты традиционной селекции, но и не ГМО. Они созданы при помощи прививок: части растений разных видов или линий сращивают друг с другом. Без прививок не получить некоторые наши любимые продукты с наклейкой «Без ГМО». Скажем, виноградники живут под постоянной угрозой филлоксеры, болезни, которую вызывает тля. Люди завезли тлю в Европу из Америки случайно, в XIX веке, из-за чего европейскому виноделию едва не пришел конец, поскольку тля стремительно уничтожала виноградники. Но когда европейские лозы привили к корням американских сортов винограда, устойчивых к филлоксере, европейские виноградники выжили и вино осталось столь же вкусным. Сегодня почти все виноградные лозы в мире получены прививками на американские корни, но вряд ли кто-нибудь станет утверждать, что их надо называть ГМО.

Поскольку прививки не влияют на ДНК отдельных клеток растений, такие организмы можно исключить из числа ГМО, если сузить определение и ввести в него прямое указание на то, что речь идет об организмах с модифицированной ДНК. С учетом этого Евросоюз определяет ГМО как организмы с ДНК «с изменениями, которые не могут произойти естественно в результате скрещивания или природной рекомбинации». Однако, что любопытно, под это определение не подпадают многочисленные сорта фруктов, овощей и злаков, которые получены в прошлом веке в результате мутационной селекции – метода создания новых сортов растений путем преднамеренного облучения рассады мутагенной радиацией или обработки химикатами. Мутационная селекция вызывает множество изменений в последовательности ДНК в случайных местах по всему геному и таким образом меняет фенотип растения. В число продуктов мутационной селекции входят, в частности, бурый рис, популярная пшеница сорта ренан, устойчивая к болезням, и красные грейпфруты, но если верить ярко-зеленой наклейке на бутылке сока из красных грейпфрутов в моем холодильнике, они не считаются ГМО. Почему? Евросоюз утверждает, что хотя, безусловно, во время мутационной селекции одномоментно возникает множество мутаций, но те же полезные мутации, вероятно, могло бы вызвать и достаточно длительное воздействие природных мутагенов (например, ультрафиолетового излучения). А поскольку такие сорта могли возникнуть и естественным путем, они не подпадают под определение ГМО, которое дал Евросоюз.

Внесу ясность: я не утверждаю, что продукты мутационной селекции надо считать ГМО. И не думаю, что для них нужно принимать какие-то дополнительные законы, не те, которым подчиняются сорта, выведенные традиционными методами. Мутации – это не всегда опасно. Каждый раз, когда клетка делится, создается новая копия генома этой клетки, и в этой копии всегда есть ошибки. Например, у каждого ребенка в геноме есть около 40 новых мутаций, которых не было у родителей, и большинство из них никак не повлияют на носителя. Я рассказала об этих продуктах не в качестве аргумента за более строгое регулирование продуктов мутационной селекции, а именно для того, чтобы подчеркнуть, что это все же лукавство – игнорировать тысячи невыявленных случайных генетических изменений, возникающих при мутационной селекции, и при этом требовать изъятия с рынка продуктов, содержащих несколько конкретных и целенаправленно внесенных мутаций, на том основании, что побочные эффекты этих мутаций могут оказаться опасными.

Если определение ГМО, которое дает Евросоюз, сосредоточено на процессе инженерного создания организма, то США предпочли подвергнуть регулированию конечный продукт. Однако из этого не следует, что все генно-инженерные организмы равны перед законом. В США законодательством по генно-инженерным организмам занимаются три управления, составляющие единую Федеральную координационную структуру. Растениями занимается Министерство сельского хозяйства, животными и кормом для них – Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами, а пестицидами и микроорганизмами – Агентство по охране окружающей среды. Каждое из них придерживается особого подхода к регулированию. Например, Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами относится к генно-инженерным животным и корму для животных как к лекарствам и требует для них тех же испытаний безопасности и эффективности, как, скажем, для нового лекарства от рака. Напротив, министерство сельского хозяйства предпочитает никак не регулировать генно-инженерные растения, если конечный продукт неотличим от растения, полученного в результате традиционной селекции. Благодаря позиции министерства создатели генно-редактированных растений в США чувствуют себя свободнее, чем в любой другой стране, однако отсутствие глобальной координации действий при регулировании этих продуктов в долгосрочной перспективе окажется пагубным. Что произойдет, когда растение, созданное в Штатах при помощи редактирования генома, высадят на ферме в Европе? Оно внезапно превратится в ГМО? А поскольку конечный продукт невозможно распознать как ГМО, то кто сможет это определить? А главное – неужели это и правда важно?

Безрогие голштинцы

Бури, отец Принцессы, появился на свет в 2015 году на ферме в Миннесоте. Он был одним из нескольких бычков, родившихся той весной в результате процесса переноса ядра соматической клетки, проще говоря, клонирования. Клонирование – это создание организма целиком не из клетки, которая формируется, когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, а из другой клетки, соматической, которую берут из какой-то другой ткани организма. На суперупрощенном уровне клонирование происходит примерно так: забирают неоплодотворенную яйцеклетку, из нее изымают ядро, где находится ДНК, а вместо него вставляют ядро соматической клетки. Затем, на этапе репрограммирования, белки яйцеклетки обманывают геном соматической клетки, заставляя его забыть, какого типа была эта клетка (скажем, кожи или молочной железы), и превратиться в ту клетку, которая формируется, когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, – то есть в клетку, которая способна делиться и дифференцироваться, порождая все многообразие клеток, составляющих организм. Клонирование в животноводстве не было редкостью, и к 2015 году рождение здоровых клонированных телят являлось событием хотя и радостным, но уже не сенсационным. Однако Бури был не просто клоном. Он был клоном с редактированным геномом.

Геном Бури редактировали ученые из биотехнологической компании Recombinetics. Их задачей было на раннем этапе развития эмбриона изъять короткую последовательность букв ДНК из первой коровьей хромосомы и вставить вместо нее другую последовательность букв ДНК, немного длиннее. Нередко геномы отдельных особей обладают несколько разными вариантами одного и того же отрезка ДНК, и эти варианты называются «аллели». При удачной замене одного аллеля на другой у компании Recombinetics должно было получиться животное, у которого в дальнейшем не вырастут рога.

Безрогость, она же комолость, наблюдается у крупного рогатого скота тысячелетиями. Древнейшее свидетельство существования безрогих коров мы находим в искусстве Древнего Египта: на одном изображении таких коров доят дети – свидетельство того, что отсутствие рогов ассоциировалось с мирным нравом. В Европе археологи нашли безрогие черепа крупного рогатого скота на десятках стоянок за последние 4000 лет, а это показывает, что во многих культурах земледельцы предпочитали комолый скот рогатому. Аллель, с которым работала Recombinetics, по оценкам ученых, возник в ходе эволюции лишь 1000 с небольшим лет назад – это одна из нескольких мутаций безрогости, обнаруженных у современных пород скота.

Легко представить себе, почему скотоводы и земледельцы на протяжении всей истории предпочитали безрогий скот. Безрогих животных легче пасти, перегонять и доить. Рога острые, и напороться на них бывает больно и другим животным, и людям, оказавшимся на пути рогатого зверя. Безрогие животные могут жить более скученно, и скотовод, чье богатство измеряется поголовьем скота на его земле, может держать больше голов, если на этих головах нет рогов. Сегодня безрогий скот ценится так высоко, что фермеры часто решают удалить рога хирургически (а иногда их даже принуждают к этому законы).

В США обезроживают около 15 миллионов телят ежегодно. Обезроживание – процедура дорогостоящая, болезненная и (что естественно) вызывающая большие сомнения в благополучии животных на фермах. Когда Recombinetics занималась редактированием генома Бури, это делалось как раз с целью избавить животных от процедуры обезроживания или по крайней мере снизить необходимость в ней. Вставив комолый (безрогий) аллель из генома абердин-ангусской породы (элитной мясной породы, которая в ходе эволюции утратила рога) в геном голштинцев (черно-белой породы, превалирующей в молочной индустрии), Recombinetics хотела создать безрогого голштинского быка, которого можно было бы спаривать с голштинскими коровами, чтобы повысить долю комолых особей в этой важной для сельского хозяйства породе.

Но постойте! Ведь безрогость у абердин-ангусской породы уже имеется! Более того: у многих пород скота, в том числе у молочных, иногда рождаются безрогие от природы телята. Можно же взять кого-то из них и скрестить с голштинцами. Так почему не пойти нормальным путем?

Потому что это привело бы к экологической и финансовой катастрофе.

Передать аллель комолости от ангусов голштинцам вполне можно было бы и при помощи традиционного скрещивания или искусственного осеменения. Если осеменить голштинскую корову спермой комолого абердин-ангусского быка, теленок наследует комолый аллель от отца и, поскольку для желаемого эффекта достаточно только одной копии, вырастет безрогим. Но беда в том, что от отца теленок унаследует не только комолый аллель. Он получит от ангуса ровно половину своего генома – то есть одна из копий каждого гена будет версией, оптимизированной для получения говядины. Для молочной фермы это катастрофа. Сегодня элитные голштинские коровы дают на 25 % больше молока, чем десять лет назад, и при этом им требуется меньше корма, воды и пространства. А кроме того, поскольку больше пищи перерабатывается ими непосредственно в молоко, они производят меньше навоза и меньше метана. Если же скрестить голштинских коров с абердин-ангусскими быками, то вся оптимизация будет утрачена. Геномы родившихся в результате телят будут представлять собой случайную смесь голштинских и ангусских аллелей, и из них не получится ни хороших молочных коров, ни элитных мясных. Ценные черты молочной породы можно было бы восстановить, если несколько поколений спаривать безрогих, но не самых оптимизированных голштинцев с элитными представителями той же породы, однако на это потребуются десятилетия, и фермер понесет значительные экономические потери.

Редактирование генома позволяет улучшать породу прицельно и избирательно, а не смешивать наугад два генома, надеясь на удачу. Мы точно знаем, какие генетические изменения нам нужны, чтобы добиться желаемого фенотипа (комолости), и можем добиться этой перемены с идеальной точностью. Редактирование генома позволяет передать естественный безрогий фенотип от абердин-ангусской породы голштинцам за одно поколение и тем самым повысить уровень благополучия животных, не мешая развитию особенностей, которые делают голштинских коров такими рекордсменками по надоям. Безрогие голштинцы с отредактированным геномом – не трансгенные организмы, так как эта черта возникла у крупного рогатого скота естественным образом. А поскольку комолый аллель был у наших коров на протяжении сотен поколений, мы точно знаем, какого фенотипа ожидать: здоровое и плодовитое безрогое животное, чье мясо и молоко можно употреблять в пищу совершенно так же, как и все эти тысячи лет, ничего не опасаясь.

Заманчиво, правда? Любой, кто, знакомясь с семейством новых биотехнологий, услышит рассказ о безрогих голштинцах, пожалуй, даже удивится: казалось бы, что здесь может не понравиться? Однако история генной инженерии, как и история движения ее противников, началась не с этого. Чтобы все узнать, нам придется вернуться почти на пятьдесят лет назад.

«Теперь мы можем составить любую ДНК»

В 1973 году Герберт Бойер наговорил лишнего на научной конференции. Возможно, случайно: Бойера пригласили рассказать об открытии, сделанном в его лаборатории. Речь шла о молекуле EcoRI из семейства обнаруженных незадолго до этого рестрикционных ферментов, которые позволили ученым изучать ДНК с беспрецедентной точностью. Фермент EcoRI был главным героем рассказа Бойера, но вниманием аудитории завладели совсем другие подробности, которые ученому разглашать не полагалось, и это запустило цепочку событий, по сей день доставляющих множество хлопот.

Бойер был биохимиком из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Его лаборатория одной из первых выделила и описала рестрикционные ферменты. Эти соединения можно считать молекулярными ножницами, которые предназначены эволюцией для того, чтобы находить и вырезать конкретные последовательности ДНК. Как и было принято в семидесятые, открыв EcoRI, Бойер принялся щедро делиться им с коллегами, чтобы у них была возможность пользоваться ферментом в своих исследованиях. Для нашего сюжета важно, что он отправил EcoRI Полу Бергу, биохимику из расположенного неподалеку Стэнфордского университета.

Лаборатория Берга разрабатывала инструменты для выявления функций генов. Для этого, в частности, можно добавить ген в геном клетки и измерить, меняется ли она, – не стала ли клетка, к примеру, из-за появления нового гена вырабатывать больше белка или расти в другом темпе? Берг мог выращивать культуры (колонии) клеток в чашках Петри в лаборатории, но ему требовался какой-то способ перемещать гены, которые он хотел изучать, в геномы этих клеток. Тут-то ему и пригодился фермент EcoRI с его умением резать ДНК. Берг предполагал при помощи EcoRI разрезать геном, чтобы потом вставлять туда другую ДНК, а затем с помощью другой недавно открытой молекулы лигазы запаивать разрывы.

Берг собирался сплайсировать (срастить) геномы двух вирусов – SV40, небольшого, хорошо изученного вируса, который заражает обезьян, и лямбда-вируса, который заражает бактерии. Главным был выбор лямбды. Вирусы вроде SV40 копируют сами себя, взламывая компоненты механизмов репликации ДНК хозяина, а лямбда-вирус, напротив, воспроизводится, встраивая свой геном непосредственно в ДНК хозяина. Если бы Бергу удалось сплайсировать два вируса вместе, лямбда-вирус вписал бы получившийся комбинированный геном вирусов в геном клетки-хозяина. В случае успеха Берг получил бы новую методику ввода ДНК в геном, идеально подходящую для изучения функций генов.

В 1972 году в лаборатории Берга разрезали кольцевые геномы SV40 и лямбда-вируса и сплайсировали два генома вирусов. Так была создана первая в мире рекомбинантная ДНК – геном, в котором в результате вмешательства генной инженерии сочетаются (то есть, на жаргоне генетиков, рекомбинируются) ДНК больше чем одного организма. Ученые собирались ввести эту рекомбинантную ДНК в бактерию Escherichia coli, поскольку именно ее в природе поражает лямбда-вирус. Однако еще до назначенной даты эксперимента Джанет Мерц, аспирантка, игравшая одну из важнейших ролей в команде Берга, рассказала об их планах ученым из лаборатории Колд-Спринг-Харбор, где проходила курс обучения. Реакция ученых была жесткой. Они напомнили, что E. coli бурно растет в человеческом кишечнике, а SV40, как известно, вызывает рак у мелких млекопитающих. Не исключено, что, проводя подобные эксперименты, команда Берга подвергает себя, а возможно, и весь мир ненужному риску. Мерц сообщила Бергу об этих опасениях, а он обсудил свою работу с другими исследователями и выяснил, что у многих возникают такие же соображения. Тогда Берг прекратил эксперименты. При всей важности этой работы безопасность превыше всего.

Пока Мерц, Берг и прочие сплайсировали вирусы, Стэнли Коэн, еще один ученый из Гарварда, которому Бауэр послал EcoRI, изучал, способен ли EcoRI сплайсировать плазмиды бактерий – маленькие кольцевые молекулы ДНК, которыми бактерии обмениваются, чтобы передать друг другу гены. К радости Коэна, оказалось, что EcoRI и правда может резать бактериальные плазмиды. Воспользовавшись этим открытием, Бойер и Коэн рекомбинировали ДНК из двух бактериальных плазмид и предприняли следующий шаг, введя рекомбинированные плазмиды в клетки E. coli. Они выбрали плазмиды, которые делают E. coli невосприимчивыми к антибиотикам, причем каждая плазмида содержала гены устойчивости к своему антибиотику. Это означало, что ученые могли проверить, увенчался ли успехом их эксперимент, обработав свои бактерии E. coli (как они надеялись, рекомбинантные) обоими антибиотиками. Если колонии выживут, ученые будут знать, что в геном бактерий попали обе плазмиды.

Когда Бойер и Коэн обработали бактерии антибиотиками, колонии выжили. Эксперимент увенчался успехом. Так был создан первый самовоспроизводящийся генно-модифицированный организм, хотя тогда ученые еще не использовали этот термин, в наши дни сильно скомпрометированный.