Мы научились читать ДНК, а теперь учимся ее "писать"

В ближайшие месяцы ученые, возможно, смогут впервые создать новую форму искусственной жизни. Это стало возможным благодаря знаменательному прорыву: удалось превратить одну бактерию в другую.

Эксперимент вызвал столько же восторга, сколько тревоги. Американские ученые взяли полный набор генов – геном – бактериальной клетки и пересадили его бактерии близкородственного вида.

Эта клетка в лаборатории начала расти и делиться, в конце концов превратившись в бактерию исходного вида.

Исследователи, осуществившие первую операцию по "трансплантации биологического вида", говорят, что в ближайшие месяцы собираются проделать то же самое с искусственным геномом, изготовленным в лаборатории "с нуля".

Если и этот эксперимент удастся, он ознаменует создание искусственной формы жизни.

Ученые хотят создать новые разновидности бактерий, а на их основе – новые разновидности живых организмов, которые можно будет использовать в качестве "зеленого" топлива взамен нефти и угля, для переработки токсических отходов или абсорбции углекислого газа и других парниковых газов из атмосферы.

Но эти новаторские исследования параллельно будят беспокойство, не следует ли ограничить деятельность ученых, и неизбежный страх, что еще может натворить человек, "уподобляя себя Богу". Кроме того, вновь пробуждается ужасное опасение, что однажды эту технологию кто-то может использовать в дурных целях – для создания биологического оружия нового поколения.

Создание живых клеток из искусственных геномов, состоящих из ДНК лабораторного производства, требует разработки методов перемещения целых геномов и манипуляций с ними.

Сегодня пройден важный рубеж на этом пути. Заслуги принадлежат группе ученых во главе с Крэгом Вентером – первым человеком, чей геном был расшифрован целиком. В группу также входит нобелевский лауреат Хамилтон Смит.

Вентер заявил, что после этого успеха, увенчавшего десять лет работы, он попытается совершить беспрецедентную операцию по трансплантации "генома из пробирки" и в "ближайшие месяцы" впервые создать искусственную жизнь.

"Мы определенно надеемся в течение ближайших десяти лет – а возможно, и пяти – создать первое топливо из искусственных организмов", – сказал Вентер.

Научный прорыв произошел в Институте Дж. Крэга Вентера в Роквилле (штат Мэриленд), сообщила сегодня группа ученых в журнале Science. Один из научных редакторов назвал это "знаменательной вехой в области биологической инженерии".

С 1970-х годов ученые осуществляли перемещение генов – которые дают своего рода инструкции для производства белков – между различными живыми организмами.

Но это первый случай, когда был пересажен весь "комплекс инструкций", насчитывающий более миллиона "букв" ДНК, и таким образом бактерия одного вида превратилась в бактерию другого вида.

Ученые пытаются создать микроорганизм с минимальным набором генов, необходимых для поддержания жизни. Дальнейшая задача – оснастить его другими полезными генами, например теми, которые отвечают за выработку биологического топлива.

Группа Вентера недавно подала заявки, чтобы запатентовать методы создания искусственных геномов из ДНК лабораторного производства.

Предварительно ученые разрабатывали метод переноса целого генома в живую клетку. Для этого они выбрали самую простую и маленькую разновидность – бактерию. В общей сложности из миллионов бактерий, которым ученые пытались пересадить геном, успешно завершалась лишь одна попытка на 150 тысяч.

Крэг Вентер образно описал этот процесс как "превращение компьютера "Макинтош" в PC за счет инсталляции одной новой программы" и подчеркнул, что в применении к другим типам клеток процесс будет более трудоемким, так как в них имеются энзимы, разрушающие ДНК оккупантов.

Но, как отметил Вентер, проделать фокус с превращением одной бактерии в другую, не используя ничего, кроме чистой ДНК, – "это громадный шаг, открывающий новые горизонты".

"Это важное и неожиданное достижение", – прокомментировал Роберт Холт из Michael Smith Genome Sciences Centre в канадском городе Ванкувер.

"Это необходимый шаг в сторону создания искусственной жизни", – добавляет микробиолог Фред Блеттнер из Висконсинского университета.

Антуан Даншэн из парижского Пастеровского института назвал эксперимент "беспрецедентным техническим достижением".

Но, как он пояснил Science, "не хватает множества контрольных механизмов". Именно это, как признал Хамилтон Смит, помешало исследовательской группе Гласса по-настоящему разобраться в том, каким образом внедренная извне ДНК перепрограммирует клетку "хозяина".

"Мы на шаг приблизились к искусственным организмам", – отметил Маркус Шмидт из Организации за международный диалог, базирующейся в Вене. Он сказал, что эксперимент повлечет за собой новые дискуссии о проблемах безопасности, связанных с биологическим синтезом и его последствиями для общества.

Вентер подчеркнул, что работы были на определенное время приостановлены для того, чтобы удостовериться в их этичности. Он признал небезосновательность опасений, что биологический синтез может проложить путь для создания новых моделей биологического оружия.