Знание-сила, 2007 № 11 (965) - страница 4

Кристофер Войт из Калифорнийского университета приучил бактерии Escherichia coli «видеть», введя в их ДНК два гена, заимствованных у цианобактерий. Эти гены отвечают за синтез светочувствительного белка, содержащегося в мембране. Теперь бактерии стали темнеть при попадании на них солнечных лучей. Когда чашу с бактериальной культурой накрывали трафаретом, в ней, словно на фотопленке, проступал четкий, контрастный рисунок. Конечно, во времена цифровой фотографии не может быть и речи о новом изобретении фотографической пленки. Это, скорее, зримое доказательство возможностей синтетической биологии.

По-настоящему понятно лишь то, что может быть сконструировано нами самими, — таков девиз биотехнологов. Достижения синтетической биологии станут подспорьем и для теоретиков. До сих пор молекулярные биологи, пытаясь понять, как устроена клетка, разлагали ее на отдельные элементы. Реконструируя клетку из отдельных элементов, биологи-синтетики могут попутно проверить эти догадки.

«Биологи стремятся задавать вопросы и искать на них ответы, а инженеры, наоборот, пытаются конструировать простейшие объекты, которые способны понять, — так, по словам Рона Вайса из Принстонского университета, можно охарактеризовать смену парадигмы в биологической науке. — Во время моей работы программистом я изучал биологические системы, чтобы почерпнуть какие-то новые идеи. Но вдруг мне стало понятно, что я хочу не конструировать компьютеры по образцу живых организмов, а, наоборот, программировать биологические организмы подобно компьютеру».

Крейг Вентер

Рон Вайс

Одни из запрограммированных им бактерий совершают групповое самоубийство, когда плотность их популяции достигает критической величины. Данный метод можно использовать, например, для контроля за микробами, поселившимися в биореакторе. Другие бактерии из лаборатории Вайса в зависимости от условий светятся то красным, то зеленым светом. Их можно использовать как биологические сенсоры.

Во многих отношениях микроорганизмы и впрямь ведут себя как приборы. Но есть одно свойство, что отличает их от любого механизма, — способность к мутации. Их потомство постепенно утрачивает заданные свойства, и это становится существенной проблемой для исследователей.

Критиков же волнуют больше другие проблемы. Что если «биомашины» выйдут из-под контроля? Не приведет ли это к вспышкам неожиданных заболеваний? А как можно забыть о террористах? Благодаря интернету преступники могут анонимно получить все необходимое для синтеза смертельно опасных вирусов или микробов и создания новых видов биологического оружия.

В 2002 году Эккард Виммер и его коллеги Джеронимо Челло и Анико Пол после двух лет работы создали из фрагментов ДНК, заказанных по почте, искусственные полиовирусы, насчитывавшие 7741 нуклеотидную пару. Эти вирусы размножались, защищались от антител, а зараженные ими мыши болели полиомиелитом, как и обычно, — разве что вирусов из пробирки требовалось в 1000-10000 раз больше, чтобы убить мышь.

Первой реакцией на этот в чем-то провокационный эксперимент был ужас. В отзывах на него говорилось, что «подобные опыты открывают дорогу биотеррористам». Негативно отнеслись к нему даже коллеги-ученые. Так, американский специалист по оспе Питер Джарлинг заявил, что отныне утрачена надежда на полное уничтожение опасных возбудителей заболеваний, ведь теперь их можно реконструировать в любой солидной лаборатории, а путем генетических манипуляций сделать даже еще опаснее. Крейг Вентер назвал этот эксперимент «безответственным», добавив, что не видит смысла синтезировать губительные для человека возбудители заболеваний, да еще и привлекать внимание к таким опытам. Успокаивает только одно: геном вируса той же оспы насчитывает не 7, а 185 тысяч нуклеотидных пар.

Сам Вентер в 2003 году синтезировал безобидный для человека вирус — бактериофаг Х174, содержащий 5386 нуклеотидных пар. Приступая к работе, он и его коллеги знали лишь последовательность «букв» в геноме вируса — и собрали геном в течение двух недель из фрагментов ДНК, заказанных в одной биотехнологической фирме.