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

Несколько более экологичных методов контроля над популяциями комаров предлагает биология. Скажем, яйца и личинки комаров можно уничтожать растительными химикатами естественного происхождения. Можно выпускать в места размножения комаров хищников, которые питаются их личинками, – рыб, лягушек, сеноедов. В некоторых странах экспериментировали с бактериями и грибками, патогенными для комаров. Но у всех этих методов есть неприятные последствия. Привозные водоплавающие виды побеждают в конкуренции местные и еще сильнее расшатывают экосистему. А поскольку популяции комаров огромны (и поэтому естественный отбор становится мощнейшей эволюционной силой), велика вероятность, что распространится какая-нибудь новая мутация, из-за которой популяция станет устойчивой к привнесенному извне сдерживающему средству.

Тем не менее существует биологический метод контроля над комарами, который одновременно экологичен и не вызовет их сопротивления. Как ни странно, этот метод состоит в том, чтобы выпустить в популяцию еще комаров. Только не обычных комаров, а троянских коней, вооруженных невидимой суперсилой, что способна погубить комариную популяцию изнутри.

Одна из суперсил троянских комаров – вольбахии. Вольбахии – эндосимбиотические бактерии, живущие в клетках некоторых видов насекомых и передающиеся от матери к потомству через инфицированные яйца. Вольбахиями заражаются около 40 % видов насекомых, в том числе и несколько видов комаров. Эти бактерии не убивают зараженных насекомых, однако снижают их фертильность. Если неинфицированная самка комара спарится с инфицированным самцом, потомство не выживет. В конце шестидесятых годов прошлого века ученые выпустили в Мьянме (тогдашней Бирме) много выращенных в лаборатории самцов комаров, инфицированных вольбахиями. Эти самцы спаривались со здоровыми самками, но не давали потомства. Местная популяция комаров была уничтожена, что доказывает действенность такого метода. В дальнейшем комаров, зараженных вольбахиями, выпускали как средство биологического контроля в популяции комаров Австралии, Вьетнама, Индонезии, Бразилии и Колумбии.

Однако при всей перспективности применения вольбахий для контроля над комарами у этого метода есть несколько недостатков. Во-первых, разводить в лабораторных условиях только особей мужского пола очень трудно. А если случайно выпустить вместе с самцами инфицированных самок, то вольбахии распространятся по популяции, что сведет на нет их потенциал как средства стерилизации комаров, поскольку потомство зараженных вольбахиями самок выживает. Во-вторых, любое сокращение популяции комаров сохранится лишь ненадолго, если, скажем, места их обитания легко и непринужденно колонизируют комары из соседних популяций. Наконец, у некоторых видов-переносчиков самых тяжелых заболеваний вольбахии уже есть, а значит, этот метод для их контроля просто не годится.

Эксперименты с вольбахиями выросли из теории, разработанной еще в тридцатые годы прошлого века. Ученые из Министерства сельского хозяйства США Раймонд Бушленд и Эдвард Книплинг получили задание остановить бушевавшую в стране эпидемию заражения крупного рогатого скота личинками мясной мухи. Исследователи решили, что могут взять верх над инфекцией, если прервут репродуктивный цикл насекомого, насыщая популяцию бесплодными особями. Опираясь на те же исследования, которые легли в основу мутационной селекции в сельском хозяйстве, они обнаружили, что облучение насекомых рентгеновскими лучами вызывает в их ДНК мутации, которые при высоких дозах делают их бесплодными. После Второй мировой войны подход «стерилизуй и выпускай» был опробован на практике и имел шумный успех. С тех пор его применяли для борьбы с болезнями крупного рогатого скота и других домашних животных, культурных растений и людей. В 1992 году Бушленд и Книплинг получили Международную продовольственную премию за свою роль в разработке этой методики.

Стерилизация рентгеновским излучением, как и вольбахии, не оставляет никакого химического следа в окружающей среде и едва ли способна прямо влиять на другие виды. В отличие от вольбахий, стерилизация рентгеновским излучением теоретически годится для любых видов, а если даже случайно и будут одновременно выпущены и бесплодные самки, и бесплодные самцы, то единственное, что грозит, – это напрасная трата денег. Главный недостаток методики тот же, что и у мутационной селекции. Облучение вызывает случайные мутации по всему геному с непредсказуемыми последствиями. Высокие дозы рентгеновских лучей обеспечат бесплодие (а следовательно, и исключат распространение остальных индуцированных мутаций), но также способны вызвать столько мутаций, что особи окажутся слишком слабыми и больными, чтобы спариваться. А если доза излишне мала, то особи могут сохранить фертильность, достаточную для распространения их вызванных облучением мутаций на остальную популяцию вредителей.

К счастью, бесплодие у насекомых можно вызвать и целенаправленным редактированием генома. В 2013 году Oxitec, биотехнологическая компания, расположенная в Великобритании, начала выпускать в пригородах Жуазейру в бразильском штате Баия миллионы генно-инженерных бесплодных самцов комаров Aedes aegypti. Чтобы создать бесплодных комаров, Oxitec вводила в геном комаров ген, вынуждающий клеточные механизмы комара запускать неуправляемый, истощающий все ресурсы цикл, приводящий к быстрой гибели. Этот ген отвечает за выработку белка под названием «подавляемый тетрациклином трансактиватор» (tetracycline repressible transactivator protein, tTAV). Во время развития эмбриона tTAV связывается с элементом генома, отвечающим за самовоспроизводство, отчего вырабатывается еще больше tTAV. Выработанный tTAV тоже связывается с тем же элементом генома, запускает выработку нового tTAV – и так продолжается до тех пор, пока не кончатся ресурсы, нужные для выработки белков, необходимых для нормального развития. Поломка клеточного механизма приводит к тому, что генно-инженерные эмбрионы в яйцах комаров не могут развиться в кусачих взрослых насекомых.

Однако, спросит проницательный читатель, если личинки комаров гибнут в процессе развития, откуда возьмутся взрослые особи, способные спариваться и передавать дальше свою ДНК, убивающую личинки? Здесь ученые из Oxitec, чтобы обмануть систему tTAV, воспользовались некой уловкой: экспрессия tTAV подавляется в присутствии тетрациклина, распространенного антибиотика. Чтобы получить взрослых комаров, Oxitec растит своих генно-инженерных насекомых в лаборатории в присутствии тетрациклина. Зачем ученые отбирают только самцов (которые значительно мельче самок и к тому же не кусаются) и выпускают их в естественную среду. Там лабораторные самцы спариваются с дикими самками, и эмбрионы в их яйцах наследуют ген tTAV от отца. В отсутствие тетрациклина эмбрионы гибнут в процессе развития.

Применение генно-модифицированных комаров, получивших название OX153A, в Жуазейру – это второй случай, когда компания Oxitec использовала такой метод. Первые испытания прошли за несколько лет до этого в общине Вест-Бэй на острове Большой Кайман. Всего через четыре месяца после того, как в Вест-Бэй выпустили самцов OX153A, местная популяция Aedes aegypti сократилась до 20 % от прежней численности. В компании Oxitec надеялись, что бразильский эксперимент поможет узнать, даст ли метод OX153A такие же прекрасные результаты в континентальной популяции, более тесно связанной с соседними. Кроме того, ученые хотели наладить сотрудничество с местными исследователями (без чего было бы невозможно оптимизировать программу для бразильских условий), а главное – заручиться поддержкой местных жителей, а в дальнейшем и регулятивных органов. Эксперимент в Жуазейру привел к блестящему успеху. Через год популяция Aedes aegypti в Жуазейру сократилась на 95 %, причем в окружающей среде не осталось никаких токсинов и химикатов, а принятые меры не оказали непосредственного влияния ни на какие виды, кроме назойливых смертоносных комаров.

Через два года после начала бразильского эксперимента возникли некоторые опасения: секвенирование генома в масштабе популяции обнаружило небольшие количества ДНК, подобной OX153A, в геномах Aedes aegypti из Жуазейру. Следовательно, были какие-то фертильные комары OX153A, которые умудрились просочиться через процесс сортировки в Oxitec и привнесли свою ДНК в дикую популяцию. Однако ученые этого ожидали. Сортировать лабораторных комаров на самцов и самок по размеру – неточный метод, и еще до того, как выпускать комаров, компания признавала, что в каждой выпускаемой стае скорее всего окажутся и кусачие самки. Главное – что в дикой популяции не было найдено никаких трансгенов (гена tTAV или связанных с ним компонентов), а это показывало, что эксперимент идет по плану: те комары OX153A, у кого был трансген, не оставляли потомства, а те выпущенные комары, которые сумели оставить потомство, не являлись носителями трансгена.

Кроме того, высказывались опасения, что сократить популяцию при помощи OX153A удастся лишь ненадолго. Подобно другим методам с применением бесплодных комаров, успешные меры по подавлению популяции требуют регулярно выпускать насекомых повторно. Срок соглашения между местным комитетом по борьбе с комарами и компанией Oxitec на Большом Каймане истек в декабре 2018 года. Не прошло и нескольких месяцев, как жители тех мест, где проводились полевые испытания, стали жаловаться, что популяция комаров значительно возросла по сравнению с предыдущими годами. Этого тоже ожидали. Генно-инженерные бесплодные самцы живут не больше нескольких дней и за это время должны успеть спариться, чтобы оказать воздействие на дикую популяцию. После смерти они уже не могут ни на что влиять, и все достижения по сокращению популяции сводятся на нет, поскольку освободившееся место колонизируют комары из соседних регионов.

У компании Oxitec уже готова новая линия трансгенных комаров, которая решает и эти задачи. В 2018 году фирма объявила о создании комара второго поколения OX5034; тогда она отозвала свое заявление в Агентство по охране окружающей среды с просьбой разрешить выпустить комаров OX153A на островах Флорида-Кис, поскольку на подходе были новые, усовершенствованные трансгенные насекомые. Комары второго поколения Oxitec, как и OX153A, – носители гена tTAV, смертоносного расхитителя ресурсов. Однако участок ДНК с tTAV у OX5034 встроен в то место генома, где белки кодируются по-разному в зависимости от того, самка или самец получится из этого яйца. У самок tTAV транскрибируется, и насекомое погибает в процессе развития, если не получит тетрациклина. У самцов tTAV входит в геном, но не транскрибируется, и комар развивается нормально. Новая система – генно-модифицированные самки погибают, а генно-модифицированные самцы живут нормальной жизнью – имеет несколько преимуществ. Во-первых, перед тем, как выпускать насекомых, не нужно сортировать их в лаборатории на самцов и самок – можно просто помещать яйца в естественную среду и позволять личинкам вылупляться, поскольку яйца с самками просто не развиваются. Во-вторых, ген бесплодия наследуется. Поскольку самцы с трансгеном выживают, он передается по мужской линии, однако сам себя ограничивает и вскоре исчезает из популяции.

Механизм самоограничения гена бесплодия таков: самцы, вылупившиеся из яиц OX5034, несут в себе по копии tTAV в обеих хромосомах. Когда они спариваются с дикими самками, у всех их потомков есть по одной хромосоме с копией tTAV. У потомства женского пола tTAV экспрессируется, и самки погибают, а самцы развиваются нормально. Когда эти самцы с одной нормальной хромосомой и одной хромосомой с tTAV спариваются с дикими самками, половина их потомства наследует tTAV. Самки из этой половины умирают, а самцы развиваются нормально. Примерно через десять поколений, с каждым из которых доля самцов с tTAV в популяции сокращается вдвое, tTAV исчезнет. Поскольку количество особей с tTAV в каждом поколении снижается, его способность сокращать популяцию через саморегулирующееся бесплодие со временем падает. Тем не менее эффект от такого метода держится гораздо дольше, чем в случае, когда в популяцию просто выпускают бесплодных самцов.

В мае 2019-го Oxitec объявила, что первые испытания комаров OX5034, продлившиеся год, позволили снизить популяции Aedes aegypti в нескольких густонаселенных районах бразильского муниципалитета Индаятуба на 96 %. На волне этого успеха Oxitec развернула работу с другими регионами Бразилии с целью составить график дальнейших вливаний комаров OX5034 в местные популяции. Кроме того, Oxitec разработала план испытаний комаров за пределами Бразилии. В сентябре 2019 года Oxitec обратилась в Агентство по охране окружающей среды США с просьбой выпустить комаров OX5034 в нескольких местах во Флориде и Техасе, где местные власти все больше поддерживают биотехнологические решения проблемы болезней, переносимых комарами. В августе 2020 года, когда на юге Флориды участились случаи заражения вирусом денге, власти Флорида-Кис проголосовали за разрешение выпустить комаров OX5034 – впервые в США.

Ученые из Oxitec – не единственная группа специалистов по синтетической биологии, чья цель – избавить мир от болезней, переносимых комарами. Есть еще и проект Target Malaria – некоммерческое объединение университетских ученых, биотехнологов, государственных чиновников и других заинтересованных лиц, поставивших перед собой задачу полностью искоренить малярию. Проект Target Malaria сосредоточен на методах борьбы с комарами Anopheles gambiae – главными переносчиками малярии в Африке южнее Сахары. Над этим работают команды в нескольких странах, где комары Anopheles особенно распространены. В 2019 году организации удалось впервые выпустить генно-модифицированных комаров в Африке, в деревне Бана в Буркина-Фасо. Были выпущены бесплодные самцы – сделан, так сказать, лишь символический первый шажок. Однако это событие доказало, во-первых, что на местах многим интересно участвовать в научных разработках, а во-вторых, что данный метод и в самом деле позволяет сокращать локальные популяции комаров.

Генно-модифицированные насекомые могут также бороться с сельскохозяйственными вредителями. В 2019 году в сотрудничестве с учеными из Корнельского университета компания Oxitec выпустила на экспериментальное поле на севере штата Нью-Йорк капустную моль, способную к самоограничению. Капустная моль – главный сельскохозяйственный вредитель капусты и родственных культурных растений, в том числе брокколи и рапса, и славится умением быстро вырабатывать устойчивость к любым пестицидам. Генно-инженерная моль успешно конкурировала с дикой капустной молью, и на экспериментальном поле по сравнению с контрольными посадками появилось гораздо меньше гусениц. Кроме того, Oxitec разработала способные к самоограничению генетические варианты совки травяной, совки соевой и нескольких других вредителей. Метод вливания в популяцию само-ограничивающегося бесплодия мог бы ежегодно экономить фермерам миллиарды долларов и при этом снизить потребность в химических пестицидах. Любопытно, что он же может склонить чашу весов в диспутах вокруг генно-инженерных пищевых продуктов, поскольку для повышения урожайности вместо генно-инженерных культурных растений, устойчивых к сорнякам и вредителям, можно с тем же успехом применять генно-инженерные сорняки и вредителей (которых люди не едят).

Чтобы контролировать сорняки и вредителей, наследуемое бесплодие как стратегия лучше, чем методы, опирающиеся на постоянное вливание в популяцию бесплодных самцов. А поскольку мутации, вызывающие бесплодие, со временем исчезают из популяции, естественная экосистема не затрагивается. Мы вмешиваемся в дела природы, но чем больше времени проходит, тем менее заметны следы нашего вмешательства.

И все-таки…

Вероятнее простой случайности

В нашем геноме содержатся преступные элементы – элементы, нарушающие менделевский закон расщепления признаков, согласно которому у каждого аллеля равные шансы передаться следующему поколению, элементы, которые благодаря своей подрывной деятельности пробираются в следующее поколение чаще, чем следует. Одни такие элементы влияют на разделение хромосом во время мейоза (когда образуются гаметы – сперматозоиды или яйцеклетки), чтобы повысить свои шансы очутиться в клетке, из которой получится яйцеклетка. Вторые, став частью генома сперматозоида или яйцеклетки, уничтожают другие сперматозоиды или яйцеклетки. Эти элементы – эволюционные злодеи, и их так и называют – убийцы, исказители, суперэгоисты. А еще их называют генные драйвы.

Описанные элементы – это естественные генные драйвы. Но их можно создавать и искусственно, методами генной инженерии. Пока что ни один искусственный генный драйв не просочился в естественную среду, однако их вовсю разрабатывают и биотехнологические компании, и государственные институты, и биологи-специалисты по охране природы. О генных драйвах задумываются, когда нужно контролировать вредителей и сорняки, бороться с инвазионными видами и даже просто помогать видам адаптироваться к изменениям условий обитания. Генные драйвы привлекательны тем, что способны распространить ту или иную черту по всей популяции быстрее, чем естественный отбор. Но это в них и настораживает.

План проекта Target Malaria по искоренению малярии в Африке южнее Сахары состоит из трех этапов. На первом этапе ученые выпустили генно-инженерных бесплодных самцов – эта работа и началась в Буркина-Фасо в 2019 году. На втором этапе будет выпущен самоограничивающийся вариант Anopheles gambiae, который, подобно самоограничивающимся Aedes компании Oxitec, способен сохраняться в популяции несколько поколений, а затем исчезает. На третьем этапе Target Malaria собирается выпустить комара, который сократит количество самок вплоть до нуля. Для этого ученым нужно создать генный драйв.

Генные драйвы, необходимые для реализации честолюбивых планов третьего этапа проекта Target Malaria, разрабатывают Остин Барт и Андреа Кризанти из Имперского колледжа в Лондоне. С 2003 года Барт и Кризанти работают над созданием генного драйва, способного истребить всю популяцию комаров. Появление технологии редактирования генома CRISPR в 2012 году приблизило решение этой задачи. Если компоненты CRISPR – молекулярные механизмы, позволяющие найти и разрезать нужный участок ДНК при подготовке к редактированию генома, – внедрить в качестве части редактированной ДНК в геном, геном сможет, в сущности, редактировать сам себя. Модификация станет распространяться самостоятельно.

Для сравнения вернемся к тому, что обычно происходит с редактированной ДНК. При нормальном генно-инженерном сценарии геном особи, скажем, самца редактируется так, чтобы обе его хромосомы содержали в себе нужную модификацию. Когда этот самец спаривается с дикой самкой, их потомки будут гетерозиготными, то есть унаследуют один редактированный аллель от отца и один дикий аллель от матери. При спаривании гетерозиготных особей с дикими особями половина их потомства унаследует редактированный аллель, а другая половина – дикий аллель. Такое распределение наследственных признаков соответствует менделевскому закону расщепления.

При сценарии с участием генного драйва редактированный аллель наследуют все. Когда редактированный самец спаривается с дикой самкой, их потомство поначалу будет гетерозиготным – все унаследуют редактированный аллель от отца и дикий аллель от матери. Но на ранних стадиях развития компоненты CRISPR в редактированном аллеле будут транскрибированы, то есть изготовлены клеткой вместе со всеми остальными белками, необходимыми клетке для функционирования. Затем эти компоненты CRISPR будут находить, разрезать и редактировать дикий аллель, унаследованный от матери, и превращать его в редактированный. Все потомство станет гомозиготным по редактированному аллелю. А поскольку редактированный аллель (и CRISPR) окажется теперь в обеих хромосомах, то же самое будет происходить, когда эти особи станут скрещиваться с дикими особями. И в следующем поколении тоже. И в следующем. И так далее. В конце концов у каждой особи в популяции окажется по две копии редактированного аллеля.

При таком сценарии легко представить, что самораспространяющийся генный драйв может и правда быстро охватить всю популяцию. Но для этого нужно, чтобы аллель, соответствующий драйву, не менялся. Любые мутации, затрагивающие либо компоненты CRISPR, либо участок ДНК, который должны распознавать эти компоненты, уничтожат генный драйв. А если черта, распространяемая по популяции, снижает приспособленность каждой особи, например, делает ее бесплодной, то возникает мощное давление отбора, нацеленное на искоренение драйва. Ведь бесплодие, мягко говоря, эволюционно невыгодно.

Чтобы истребить всех комаров, Барту и Кризанти был нужен неуничтожимый драйв.

Для этого исследователи решили редактировать ген под названием даблсекс. У комаров Anopheles белки гена даблсекс соединяются по-разному – в зависимости от того, самец это или самка. Кроме того, даблсекс находится под надежной эволюционной защитой: любые изменения в его последовательности, скорее всего, убьют комара в зародыше. Благодаря такой эволюционной защите даблсекс практически неуничтожим.

Команда Кризанти, понимая, что даблсекс – верный кандидат на создание неуничтожимого генного драйва, решила взломать его крайне деликатно. Ученые при помощи CRISPR внесли модификацию, которая отключает выработку женской версии белка даблсекса. Эта модификация никак не влияет на самцов, которые развиваются нормально. Зато самки, унаследовавшие две копии редактированного аллеля, бесплодны. Если такую мутацию гена даблсекс ввести в популяцию комаров в составе генного драйва, она в конце концов сведет количество плодовитых самок к нулю.

В 2018 году рабочая группа Кризанти выпустила в небольшие вольеры редактированных и нередактированных комаров в разных пропорциях, чтобы посмотреть, работает ли ее генный драйв. Популяции во всех вольерах вымерли за одиннадцать поколений.

Группе Кризанти и проекту Target Malaria предстоит еще много работы, прежде чем комары будут готовы к тому, чтобы выпустить их в естественную среду на третьем этапе проекта. Предстоят эксперименты в больших полевых вольерах (и на полностью изолированных участках естественной среды), поскольку надо понять, каким образом на успех генного драйва влияют конкуренция, нападения хищников и другие факторы окружения. Но, пожалуй, еще важнее урегулировать все этические и юридические вопросы, безусловно, возникающие, если мы собираемся выпустить в дикую природу генный драйв, способный истребить целый вид или по крайней мере радикально снизить его численность. Target Malaria открыто делится своими новыми технологиями и обсуждает следующие этапы работы и с жителями регионов, страдающих от комаров, и с прочими заинтересованными сторонами. Такой подход позволяет проекту, во-первых, сплачивать союзников и создавать нужную инфраструктуру, а во-вторых, укреплять доверие к биотехнологиям в целом (и к генным драйвам в частности), что, возможно, в дальнейшем поспособствует успеху проекта.

А если все пойдет наперекосяк?

Кевин Эсвельт, профессор Массачусетского технологического института, охотно расскажет вам, почему генные драйвы крайне опасны. Эсвельт был первым, кто понял, как генные драйвы на основе CRISPR могут распространить ту или иную черту по всей популяции, и он убежден, что это единственный реальный способ искоренить в обозримом будущем болезни вроде малярии. Но еще он стоит во главе тех, кто призывает к жесткому регулированию применения технологий, связанных с генными драйвами, и параллельно разрабатывает в своей лаборатории новые генные драйвы, неизменно следя за тем, чтобы все они со временем самоуничтожались. В сущности, Эсвельта обуреваем смесью восторга и страха. И трудится он, насколько я могу судить, не покладая рук.

Эсвельт исследует генную инженерию мелких млекопитающих. Постоянно консультируясь с местными властями, он разрабатывает системы, позволяющие распространить устойчивость к болезни Лайма в популяциях белоногих оленьих мышей в Новой Англии и подавить популяции инвазионных грызунов в Аотеароа – Новой Зеландии. Эсвельт – энтузиаст технологии генных драйвов, однако он осознает, какими опасностями они чреваты. Кроме того, Эсвельт твердо уверен, что применение генных драйвов возможно лишь при соблюдении двух условий. Во-первых, жители тех мест, где предстоит применить генный драйв, должны понимать и приветствовать эту технологию и в полной мере осознавать, к каким последствиям она может привести. Во-вторых, должен быть способ отключить генный драйв. Ах да, есть еще и третье условие: Эсвельт настаивает, что каждый ученый, разрабатывающий генный драйв, должен, приступая к работе, оповестить о своих планах общественность, ибо даже первый шаг в разработке генного драйва ставит под угрозу не только будущее всего этого семейства технологий, но и доверие людей к науке. Хотя Эсвельт и уверен, что любой генный драйв можно остановить при помощи молекулярных инструментов, он признает, что если исключить из процесса принятия решений тех, кого это напрямую касается, нанесенный делу ущерб может оказаться непоправимым.

Ко всем этим критериям Эсвельт относится очень серьезно. Он убежден, что лишать жителей того или иного региона права голоса по вопросам, затрагивающим среду их обитания, не просто глупо и непрактично, но и аморально, поскольку именно им решать, что должно происходить там, где они живут. Его проект борьбы с болезнью Лайма Mice Against Ticks («Мыши против клещей») был вынесен на рассмотрение законодательных органов как «общественное начинание по профилактике клещевых инфекций через изменение общей среды обитания». Команда Mice Against Ticks сотрудничает с комитетами, в которые входят жители островов Мартас-Винъярд и Нантакет, чтобы решить, что именно включает в себя понятие «изменение общей среды обитания». Задача ученых ясна. Заболеваемость болезнью Лайма на островах очень высока, в той или иной форме ею переболели почти 40 % жителей Нантакета. Переносчики этой болезни – черноногие клещи, и люди заражаются через укус инфицированного клеща. Белоногие оленьи мыши тоже заражаются болезнью Лайма через укусы инфицированных клещей и служат главным источником повторного заражения клещей. Проект Mice Against Ticks, как ясно из названия, применяет мышей для борьбы с клещами. Однако в обществе так и нет согласия по поводу того, стоит ли ради этого выпускать на острова генно-модифицированных мышей.

В распоряжении проекта Mice Against Ticks есть несколько стратегий, и островитянам самим предстоит решить, какую из них выбрать. Например, можно ввести в геномы белоногих мышей антитела к болезни Лайма, и тогда у мышей появится иммунитет к этой болезни. Можно выпустить генно-инженерных мышей в естественную среду в надежде, что они победят в конкуренции с мышами, зараженными болезнью Лайма. А можно создать генный драйв, который быстро распространит антитела к болезни Лайма по всей популяции мышей на островах. Пока что местные жители больше склоняются к цисгенным, а не к трансгенным решениям, то есть предпочитают, чтобы любые участки ДНК, введенные в геном белоногих оленьих мышей, происходили только от белоногих оленьих мышей, причем желательно от местных белоногих оленьих мышей.

Популяции этих грызунов на островах Мартас-Ванъярд и Нантакет относительно изолированы от других мышей. А раз так, то, возможно, для распространения по всем популяциям иммунитета к болезни Лайма будет достаточно и цисгенного подхода, особенно если генно-модифицированные мыши окажутся более приспособленными, чем обычные. Однако для распространения иммунитета среди материковых мышей понадобится либо больше особей, либо более частые вливания, либо и то, и другое – а также, возможно, еще и дополнительная поддержка в виде генного драйва (с неизбежностью трансгенного, поскольку он содержит CRISPR).

В этом-то и загвоздка. Как быть, если жители материка захотят выпустить трансгенных белоногих оленьих мышей с генными драйвами в геномах, а островитяне будут против? Казалось бы, нет ничего проще, чем не пустить генно-модифицированных мышей через пролив, однако у человечества за много тысяч лет накопилась масса исторических примеров непреднамеренного развоза грызунов по всему миру. Собственно, именно из-за этого и возникли современные проблемы с инвазионными грызунами, которые можно решить при помощи генных драйвов. Если мышь с генным драйвом сумеет перебраться с материка на остров Мартас-Ванъярд, у нее не будет никаких препятствий к тому, чтобы спариваться с местными мышами, и резонно предположить, что ген иммунитета и соответствующий трансген CRISPR распространится и по островной популяции.

Вышеописанный сценарий плох уже тем, что не учитывает желания населения, однако некоторые защитники природы опасаются, что у генных драйвов будут и другие катастрофические последствия. На первых этапах обсуждения того, как к 2050 году избавиться от хищников в Аотеароа – Новой Зеландии, родилась идея применить генный драйв для ликвидации инвазионных видов, лишив их возможности размножаться. Однако в конце концов общественность решила, что не хочет применять генные драйвы. В частности, высказывалось вот какое опасение: а что будет, если животное с генным драйвом случайно окажется за пределами архипелага? Например, лисий кузу, аборигенный вид Австралии, стал в Аотеароа – Новой Зеландии одним из главных сельскохозяйственных вредителей и угрозой местной экосистеме и значится в списке инвазионных видов, которые хотелось бы устранить. Если ученые создадут лисьего кузу с генным драйвом бесплодия, они сумеют истребить их в этом ареале, что принесет огромную пользу местной фауне Аотеароа. Но стоит всего лишь одному такому животному попасть в Австралию, как драйв бесплодия начнет действовать и там, отчего аборигенный вид окажется на пути к вымиранию.

Я понимаю, что эти опасения имеют под собой основания, но уверена, что проблему случайного побега можно решить, наладив систему мониторинга. Если эта система обнаружит, что генный драйв бесплодия попал в Австралию, нужно будет выпустить в естественную среду генно-инженерных лисьих кузу с аллелями сопротивляемости этому генному драйву. Поскольку такие особи будут более приспособленными (способными размножаться), они справятся с беглым генным драйвом быстро и эффективно. Но чтобы хорошенько продумать проверку на безопасность, австралийские ученые должны будут заранее разработать методы мониторинга и создать хороший «противодрайв» – на всякий случай. Это вполне осуществимо, однако приведенный пример показывает, насколько необходимо, чтобы рабочие группы, проектирующие системы генных драйвов, заблаговременно и открыто обсуждали свои идеи со всеми, кого это может коснуться.