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

Бойер был биохимиком из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Его лаборатория одной из первых выделила и описала рестрикционные ферменты. Эти соединения можно считать молекулярными ножницами, которые предназначены эволюцией для того, чтобы находить и вырезать конкретные последовательности ДНК. Как и было принято в семидесятые, открыв EcoRI, Бойер принялся щедро делиться им с коллегами, чтобы у них была возможность пользоваться ферментом в своих исследованиях. Для нашего сюжета важно, что он отправил EcoRI Полу Бергу, биохимику из расположенного неподалеку Стэнфордского университета.

Лаборатория Берга разрабатывала инструменты для выявления функций генов. Для этого, в частности, можно добавить ген в геном клетки и измерить, меняется ли она, – не стала ли клетка, к примеру, из-за появления нового гена вырабатывать больше белка или расти в другом темпе? Берг мог выращивать культуры (колонии) клеток в чашках Петри в лаборатории, но ему требовался какой-то способ перемещать гены, которые он хотел изучать, в геномы этих клеток. Тут-то ему и пригодился фермент EcoRI с его умением резать ДНК. Берг предполагал при помощи

EcoRI разрезать геном, чтобы потом вставлять туда другую ДНК, а затем с помощью другой недавно открытой молекулы лигазы запаивать разрывы.

Берг собирался сплайсировать (срастить) геномы двух вирусов – SV40, небольшого, хорошо изученного вируса, который заражает обезьян, и лямбда-вируса, который заражает бактерии. Главным был выбор лямбды. Вирусы вроде SV40 копируют сами себя, взламывая компоненты механизмов репликации ДНК хозяина, а лямбда-вирус, напротив, воспроизводится, встраивая свой геном непосредственно в ДНК хозяина. Если бы Бергу удалось сплайсировать два вируса вместе, лямбда-вирус вписал бы получившийся комбинированный геном вирусов в геном клетки-хозяина. В случае успеха Берг получил бы новую методику ввода ДНК в геном, идеально подходящую для изучения функций генов.

В 1972 году в лаборатории Берга разрезали кольцевые геномы SV

40 и лямбда-вируса и сплайсировали два генома вирусов. Так была создана первая в мире рекомбинантная ДНК – геном, в котором в результате вмешательства генной инженерии сочетаются (то есть, на жаргоне генетиков, рекомбинируются) ДНК больше чем одного организма. Ученые собирались ввести эту рекомбинантную ДНК в бактерию Escherichia coli, поскольку именно ее в природе поражает лямбда-вирус. Однако еще до назначенной даты эксперимента Джанет Мерц, аспирантка, игравшая одну из важнейших ролей в команде Берга, рассказала об их планах ученым из лаборатории Колд-Спринг-Харбор, где проходила курс обучения. Реакция ученых была жесткой. Они напомнили, что E. coli бурно растет в человеческом кишечнике, а SV40, как известно, вызывает рак у мелких млекопитающих. Не исключено, что, проводя подобные эксперименты, команда Берга подвергает себя, а возможно, и весь мир ненужному риску. Мерц сообщила Бергу об этих опасениях, а он обсудил свою работу с другими исследователями и выяснил, что у многих возникают такие же соображения. Тогда Берг прекратил эксперименты. При всей важности этой работы безопасность превыше всего.

Пока Мерц, Берг и прочие сплайсировали вирусы, Стэнли Коэн, еще один ученый из Гарварда, которому Бауэр послал EcoRI, изучал, способен ли EcoRI сплайсировать плазмиды бактерий – маленькие кольцевые молекулы ДНК, которыми бактерии обмениваются, чтобы передать друг другу гены. К радости Коэна, оказалось, что EcoRI и правда может резать бактериальные плазмиды. Воспользовавшись этим открытием, Бойер и Коэн рекомбинировали ДНК из двух бактериальных плазмид и предприняли следующий шаг, введя рекомбинированные плазмиды в клетки E. coli

. Они выбрали плазмиды, которые делают E. coli невосприимчивыми к антибиотикам, причем каждая плазмида содержала гены устойчивости к своему антибиотику. Это означало, что ученые могли проверить, увенчался ли успехом их эксперимент, обработав свои бактерии E. coli (как они надеялись, рекомбинантные) обоими антибиотиками. Если колонии выживут, ученые будут знать, что в геном бактерий попали обе плазмиды.

Когда Бойер и Коэн обработали бактерии антибиотиками, колонии выжили. Эксперимент увенчался успехом. Так был создан первый самовоспроизводящийся генно-модифицированный организм, хотя тогда ученые еще не использовали этот термин, в наши дни сильно скомпрометированный.