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

Поскольку мы движемся в сторону общества, где применяются технологии генных драйвов, нам придется учитывать, что соседствующие друг с другом сообщества и государства будут нередко принимать разные решения по поводу того, стоит ли выпускать в дикую природу генно-инженерные организмы. Придется учитывать, что отдельные виды будет трудно удержать в границах областей и государств, особенно если там нет физических препятствий. Учитывать, что мы можем ошибиться и плохо оценить экологические последствия – или даже попросту передумать. Кроме того, 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 наш вид. Наши предки расселились по всей планете и стали частью ландшафта, где разные виды сражались за место и ресурсы, – причем важнейшей его частью. Одни растения, животные и микроорганизмы хорошо подошли для жизни в мире, где есть люди, и стали плодиться и размножаться. Другие – и их было много – вымерли. Наш вид захватил все ареалы обитания на планете и переделал их под себя. Потом, в последние примерно 0,0005 % последних сорока миллионов лет, человеческое общество индустриализировалось и изменило Землю примерно так же, как астероид Чикшулуб, когда он около 66 миллионов лет назад врезался в нашу планету и положил конец царствованию динозавров.

Вот что произошло за последние 40 миллионов лет. А какой предстанет нам Земля, если мы перенесемся на 40 миллионов лет в будущее? Надо полагать, иной, чем сегодня, и не только из-за нас. Что бы мы ни делали, континенты продолжат двигаться, а вулканы – извергаться. В ближайшие 40 миллионов лет Африка врежется в Европу, Австралия сольется с Юго-Восточной Азией, а Калифорния сползет вдоль восточного побережья Северной Америки до самой Аляски. Климат через 40 миллионов лет будет теплее нынешнего, и опять же не только из-за нас. Наше Солнце, которое и сегодня уже звезда средних лет, постепенно становится ярче. Примерно через миллиард лет оно станет настолько ярким и жарким, что наши океаны вскипят и испарятся. А в гораздо более близком будущем, через 40 миллионов лет, Солнце будет жарче нынешнего, однако планета все еще останется обитаемой. Но для кого? Для нас или для линий, которые произойдут от нас? Или мы последние из нашей линии и обречены угаснуть, как динозавры, освободив место очередному Новому Хиту[21]21
  The Next BIG Thing – популярная компьютерная игра в жанре квеста. В России известна под названием «Новый хит». – Прим. ред.


[Закрыть]?

Если предположить, что продолжительность жизни нашего вида примерно такая же, как и у других млекопитающих, то мы уже приближаемся к середине отведенного срока и нам осталось около полумиллиона лет. Однако мы отличаемся от других видов. Другие виды вымирают, потому что проигрывают в конкуренции, не могут приспособиться к переменам климата или становятся жертвой катастрофы. А мы приспосабливаемся к переменам климата и побеждаем в конкуренции – либо истребляем остальные виды, либо приручаем их; раньше мы для этого придумывали разные небиологические технологии, а теперь научились создавать и биологические. Да, нас может погубить какая-нибудь катастрофа, но мы хитры и, возможно, найдем инженерное решение, как избежать собственного вымирания.

Однако чем больше у нас возможностей пересилить эволюцию, тем больше и опасений, как бы не злоупотребить этими возможностями. Где провести грань? Может быть, редактировать геном растений допустимо, а редактировать геном животных – уже нет? Может быть, генная инженерия приемлема, если ее цель – сделать благополучнее жизнь животного или снизить загрязнение окружающей среды, а вот заниматься этим ради эстетики – моральное разложение? А как насчет модификации генома человека? Если мы все же решим себя редактировать, то как нам быть – остановиться на изменениях, которые коснутся только одного человека, или допустить, чтобы они передались следующему поколению и навсегда изменили траекторию нашей эволюции? А вдруг мы научимся лечить какую-нибудь генетическую болезнь или сможем защитить своих детей во время пандемии? Пока мы мнемся и сомневаемся, продолжает ухудшаться среда обитания, возникают новые болезни, а люди по-прежнему страдают и голодают.

Когда Эдмунд Певенси из «Нарнии» Клайва Льюиса пробует рахат-лукум Белой Колдуньи, он не подозревает, что лакомство заколдовано, и знает только, что в жизни не пробовал ничего вкуснее и что готов на все – даже на предательство брата и сестер, – лишь бы получить еще немножко. Не станет ли способность редактировать собственный геном нашим колдовским рахат-лукумом? А если так, что именно подтолкнет нас к тому, чтобы взять первый кусочек?

Невозможности

Мы с Пэтом Брауном познакомились в Google на тамошней ежегодной «неконференции» под названием Sci Foo. Я увидела его в ресторанном дворике, где он сидел на барной стойке, уставленной вегетарианскими закусками, в окружении завороженных слушателей. На нем была белая футболка с коровьей мордой, жирно перечеркнутой красной полосой, как на дорожном знаке, и он бурно жестикулировал, рассуждая, по-видимому, о будущем планеты без крупного рогатого скота. Я была наслышана о Пэте Брауне – и благодаря его репутации, и потому, что наша лаборатория приняла беженца из его лаборатории, когда Пэт решил бросить работу в Стэнфорде и открыл стартап, которому предстояло стать компанией Impossible Foods – «Невозможная еда». Соблазн был непреодолим, и я присоединилась к толпе, чтобы поспорить с Пэтом про коров.

Поймите меня правильно. Я обожаю «Невозможные бургеры» – первый продукт, выпущенный его компанией. «Невозможные бургеры» и правда очень вкусные и, на мой взгляд, и текстурой, и вкусом, и ароматом похожи на говяжьи гораздо больше, чем все остальные вегетарианские бургеры на рынке. Несомненно, к этому Пэт Браун и стремится – создать заменитель мяса для мясоедов. Так что «Невозможный бургер» меня не тревожит. Меня тревожит желание Пэта уничтожить всех коров – мне-то кажется, что в этом нет необходимости. По-моему, даже те, кому отвратительны и мясная, и молочная промышленность, должны найти коровам место под солнцем. Ведь они все ж таки потомки туров. Коровы, как минимум, могут жить там же, где когда-то жили туры, и исполнять обязанности крупного жвачного травоядного в природной экосистеме, возвращенной в дикое состояние.

Прежде чем сменить профессию, Пэт Браун 25 лет преподавал биохимию в Стэнфордском университете. В 2009-м он взял творческий отпуск на полтора года, чтобы обдумать, чем заняться дальше. Он уже изобрел микроматрицу ДНК, которая позволила ученым по-новому каталогизировать различия между последовательностями ДНК и количеством белков, производимых генами. Кроме того, он стал одним из основателей Публичной научной библиотеки, которая позволила ученым по-новому публиковать свои статьи – делать их доступными бесплатно всем жителям Земли. При реализации своего следующего проекта Пэт решил добиться еще более масштабных перемен. После некоторых размышлений и исследований он решил изменить рацион человечества, изъяв из продовольственной системы планеты все продукты животного происхождения.

Возможно, Пэт Браун слегка не в себе, но в уме ему определенно не откажешь. Он понимал, что нельзя просто попросить всех перестать есть мясо, – из этого ничего не выйдет. Продукты животного происхождения приносят и пользу, и удовольствие, которых не дает растительная пища, и к тому же они глубоко укоренены во многих культурах. Чтобы полностью убрать из нашего рациона животных, Брауну нужно было изобрести растительный продукт, ничем не отличающийся от продуктов животного происхождения, которые нравятся людям. Пэт задействовал свои познания по биохимии и инженерную сметку и основал две компании – это уже упоминавшаяся Impossible Foods, производящая растительные заменители мяса, и Lyrical Foods («Лирическая еда»), разрабатывающая растительные заменители молока – сливочные сыры, йогурты, начинку для равиоли – и продающая их под маркой Kite Hill.

Когда «Невозможное мясо» только вывели на рынок, никто не представлял себе, какой успех его ждет. В 2009 году большинство считало, что Брауну в крайнем случае удастся занять на рынке свою небольшую нишу. В 2016 году «Невозможный бургер» произвел неожиданный фурор, когда его начали продавать в Нью-Йорке в знаменитом, удостоенном множества наград мясном бистро «Момофуку», которым руководит шеф-повар Дэвид Чанг. В 2019 году «Бургер-Кинг» начал продавать «Невозможный воппер», а в 2020-м – «Невозможный Круассандвич» с «Невозможной свининой». Сегодня в сетевых ресторанах и местных заведениях нескольких стран подают «Невозможное болоньезе», «Невозможные тако» и пиццы с «Невозможной колбасой». «Невозможное мясо» можно найти и на полках продовольственных магазинов, и в мясных отделах мелкооптовых супермаркетов. Секрет «Невозможной еды» заключается в ее главном ингредиенте, который не просто придает «Невозможному мясу» его изысканную «вкусность», но и выращивается в цистернах.

Сотрудники Брауна обнаружили, что особый вкус, текстуру и даже цвет «дарит» говядине молекула под названием гем. Гем – составная часть гемоглобина, молекулы крови, которая разносит кислород из легких по всем остальным клеткам. Гем связывает железо – вот почему у нашей крови (и у стейка сырой прожарки) есть легкий металлический привкус. Гем есть у всего живого, но у некоторых организмов его особенно много, а чем больше в организме гема, тем сложнее его вкус. Пэт с коллегами обнаружил, что если хочешь сделать вкусный бургер, неотличимый от мясного, надо натолкать в него побольше гема.

Естественно, растительного.

Растительный гем по молекулярной структуре идентичен животному, просто его на единицу массы растения значительно меньше. Среди особенно богатых гемом частей растений – корни бобовых, например, фасоли, где гем (у растений он тоже красный) участвует в процессе азотофиксации. Корни сои тоже богаты гемом (насколько это возможно для растения), поэтому соя тоже могла бы стать хорошим растительным источником гема для «Невозможного мяса». Однако растить миллионы гектаров сои, чтобы забирать у нее кровь (гем), – не та экологическая победа, о которой мечталось Брауну. Ему нужно было что-то масштабируемое, лучше – по вертикали. К счастью, решение уже нашли до него, причем образцом послужил самый первый продукт синтетической биологии: человеческий инсулин.

Дрожжи – это такой белковый заводик. Дрожжи – быстрорастущие одноклеточные организмы, которые легко сохранять живыми; они, в отличие от бактерий, производят готовые к употреблению белки, почти не требующие дополнительной обработки. Кроме того, дрожжи очень просто подвергать генной инженерии при помощи технологий рекомбинантной ДНК. С восьмидесятых годов прошлого века, когда дрожжи впервые применили в производстве рекомбинантного инсулина, производство белков из дрожжей превратилось в многомиллиардный рынок. Процесс прост. Ученый вводит в геном дрожжей ген, кодирующий нужный белок, а потом помещает генно-модифицированные дрожжи в камеру брожения (гигантская цистерна вроде тех, которые используют в пивоварении). Дрожжи питаются водой и сахаром и размножаются, отчего становится больше и самих дрожжей, и белка, который геном дрожжей экспрессирует в результате генной модификации. На последнем этапе ученый выделяет белок из дрожжевой жижи и поступает с ним по своему усмотрению.

В компании Impossible Foods поняли, что если подвергнуть дрожжи генной инженерии так, чтобы они экспрессировали белки гемоглобина, вырабатывающиеся в соевых бобах, то можно получить соевый гем в огромном количестве. Вдобавок этот процесс поддается вертикальному масштабированию. Вот так и получается не то чтобы совершенно секретный ингредиент «Невозможной еды» – кровь растений, биосинитезированная генно-инженерными дрожжами в цистернах. Компания сочетает очищенный гем с другими ингредиентами – с соевым, подсолнечным и кокосовым маслом, а также с вкусовыми добавками и связующими веществами, – и все это в совокупности позволяет «Невозможному мясу» выглядеть, осязаться, истекать соком, готовиться и быть на вкус в точности таким, как настоящий мясной фарш. В этих продуктах содержится примерно столько же белка, что и в настоящем мясе, однако в них меньше калорий, немного меньше жира и гораздо больше натрия.

Секрет успеха «Невозможного бургера» в том, что благодаря гему он получается очень похожим на говяжий бургер – и неустанно совершенствуется. Он не стремится стать ни вкусной вегетарианской котлетой, ни сверхполезным заменителем мяса – он стремится стать говядиной, только без коровы.

Мясо и молоко – не единственные продукты животного происхождения, при изготовлении которых биотехнологические компании применяют дрожжи. Скажем, Bolt Threads при помощи генно-инженерных дрожжей производит белки паутины, из которой прядут нитки и ткут ткани. А Modern Meadow запрограммировала дрожжи на выработку коллагена – белка, делающего кожу упругой и эластичной. Очищенный коллаген, выработанный дрожжами, прессуют в листы, которые затем дубят, красят и шьют из них все то, что традиционно изготавливается из кожи, – сумки, портфели и даже мебель. Институт Joint BioEnergy при Министерстве энергетики США с помощью генной инженерии получил микробы, которые вырабатывают индигоидин – синтетическую молекулу, применяемую для окрашивания денима. Lonza, биотехнологическая компания, производящая сырье для фармацевтической промышленности, модифицировала дрожжи для производства белка, который применяют, чтобы подтвердить, что в лекарствах нет токсичных микробов. Этот белок – рекомбинантный фактор С – функционирует точно так же, как белок, который фармацевтическая промышленность обычно получает из голубой крови мечехвостов, для чего их приходится ежегодно истреблять тысячами, – а следовательно, может его заменить. А Ginkgo Bioworks занимается тем, что модифицирует дрожжи для получения ароматических добавок, которые обычно получают из целых полей цветов и трав. Все эти биоинженерные соединения помогают компаниям избегать опасных для бизнеса форс-мажорных ситуаций вроде непогоды и неурожая и освобождают сельскохозяйственные земли для других целей.

Дрожжи – не уникальный организм, который заставляют работать как молекулярный завод. Растения тоже можно методами генной инженерии принудить экспрессировать гены и вырабатывать белки, нужные не им, а нам. Скажем, Сурин-дер Сингх из Государственного объединения научных и прикладных исследований Австралии возглавляет группу ученых, которые при помощи генной инженерии изменяют состав и количество масла, добываемого из семян, стеблей и листьев растений. Одна из целей Сингха – создать растения, которые будут давать масла, настолько стабильные при высоких температурах, что ими удастся заменить масла на основе нефти в качестве промышленных смазочных материалов. Кроме того, он хочет получить генно-инженерный рапс – распространенное масличное растение, в котором экспрессируется ген водорослей, вырабатывающий длинноцепные омега-3 жирные кислоты. Спрос на такие жирные кислоты для аквакультуры и в составе пищевых добавок сократил океанские популяции рыб, питающихся водорослями, – сардин и анчоусов, из которых добывают омега-3 жирные кислоты, – а это опосредованно сказывается на всей океанской пищевой цепочке. Если удастся получать 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 свои аквариумы пятью разными видами светящихся рыбок (данио, бойцовыми рыбками, барбусами, тетрами и таиландскими лабео) самых разных цветов – «солнечного оранжевого», «галактического фиолетового», «космического синего» и «лунного розового». Генно-модифицированное сияние каждой рыбки обеспечивается в основном генами кораллов и актиний. В 2017 году Yorktown Technologies продала марку «Глофиш» фирме Spectrum Brands Holdings за 50 миллионов долларов. На момент продажи рыбки глофиш занимали примерно 15 % американского рынка продаж аквариумных рыбок.

Светящиеся рыбки – единственные на сегодня генно-модифицированные домашние животные, доступные (относительно) всем желающим, однако существуют еще и светящиеся кошки, собаки, кролики, птицы и поросята, хотя все они созданы не в качестве домашних животных, а как научные инструменты. С момента открытия ЗФБ стал популярным геном-маркером и вытеснил устойчивость к антибиотикам как критерий успеха эксперимента – то есть как показатель, что ту или иную модификацию удалось внести в геном. Например, ученые из Рослинского института в Шотландии создали трансгенных кур, чей геном содержит и ЗФБ, и модификацию, делающую их устойчивыми к птичьему гриппу. Применив ЗФБ как маркер, ученые смогли одновременно отследить, каких цыплят удалось модифицировать (цыплята светились при ультрафиолетовом освещении), и частотность и распространенность среди них птичьего гриппа (цыплята были больны), что позволило проверить, действительно ли модификация защищает кур от птичьего гриппа.