Сдвиг. Как выжить в стремительном будущем - страница 20
Инженеры, по словам Найта, мыслят иначе. «Если твоя цель — изучать сложные разделы биологии, очень хорошо. Но если твоя цель — взять эти очень простые биологические системы и добиться понимания всего, что можно о них узнать, если иметь намерение обрести способность их модифицировать и построить на их основе нечто иное, тогда это совершенно другая перспектива, требующая особого уровня понимания, — говорит Найт. — Намного более глубинного уровня, чем им доступен». Для инженера понимание означает, что надо разобрать нечто на части, а потом собрать заново.
В 1998 году Найт занялся исследованием Vibrio fischeri — биолюминесцентной бактерии, найденной внутри короткохвостого кальмара. Кальмар питает бактерию сахаром и аминокислотами. В обмен бактерия излучает свет, по интенсивности сравнимый с лунным, делая кальмара практически невидимым ночью.
Но Найта заинтересовало, что запускает механизм биолюминесценции, поскольку Vibrio fischeri светится только внутри кальмара. «Бактерия выделяет небольшое количество определенного химического вещества, — объясняет он. — В открытом океане это вещество просто вымывается, но внутри кальмара оно скапливается, а когда достигает определенной плотности, запускается биолюминесценция». Иными словами, клетки посылают друг другу сигналы. Найт рассчитал, что сможет изолировать генетические последовательности, которые управляют биолюминесценцией, и «использовать их так, как не предполагала природа».
Воспроизведение клеточного сообщения по команде оказалось трудным делом. К тому времени Найт начал собирать вокруг себя молодых ученых, мыслящих в том же направлении. Двое из его сотрудников того периода, Дрю Энди и Рон Вайс, внесли основополагающий вклад в развитие синтетической биологии. (Вот почему Найта иногда называют «отцом синтетической биологии».) Подобно Найту, Энди и Вайс были захвачены волнующей перспективой — применить принципы программирования в генетике — и, как и Найт, не имели профессионального биологического образования. Энди изначально планировал стать инженером-экологом. Вайс, виртуоз программирования, пришел в биологию из проекта «интеллектуальной пыли», где нанокомпьютеры впечатываются в пластичные материалы, вроде краски или дорог. «Я думаю, будет честно, если я скажу, что на том этапе все мы находились в ранге любителей, — смеется Найт. — Но мы быстро учились».
На заре нового тысячелетия синтетическая биология как инженерная дисциплина являлась скорее теорией, чем практикой. Небольшое, но постоянно растущее число компьютерщиков, инженеров и физиков признавали революционные новшества, которые однажды могут быть созданы при помощи синтеза генетического материала, но пока с концептуальными доказательствами было туговато.
Все изменилось в январе 2000 года, когда биоинженер из Бостонского университета Джеймс Коллинз и его коллеги продемонстрировали «генетический тумблер» в E. сoli[81]. Посылая внешний сигнал, ученые смогли инициировать в гене процесс транскрипции (первый этап генной экспрессии, когда ДНК транскрибируется в РНК, а затем, как правило, в белок). После посылки нового сигнала клетка отключалась, как переключатель, но только в бактерии.
В том же месяце журнал Nature опубликовал еще одну знаковую работу. Ученые спроектировали колебательный контур, продуцировавший белки с заданными интервалами. Они назвали его «репрессилятор», по названию репрессивного гена, помогающего контролировать вариант экспрессии гена[82]. Эти две работы показали, что сложные биологические процессы можно синтезировать с нуля. И уже на следующий год Найту и Вайсу удалось разработать межклеточную коммуникацию между Vibrio fischeri, то есть они смогли «включать свет». Теперь подобные проекты осуществляются на школьной выставке научных знаний и умений, но даже тогда, утверждает Найт, это не казалось чем-то исключительным в сфере биологии. «Однако в инженерной области это было новаторство. Биолог взглянул на то, что мы сотворили, и сказал: «А зачем это вам?» Но инженеры посмотрели и увидели, что мы сделали первый младенческий шажок в совершенно новом направлении».
