Человек творящий

исследование днк
science photo / shutterstock.com

Мы — дети природы. Африканская жара выковала человека из природного, естественного железа. Выковала и пустила путешествовать по планете. Своим победным маршем Homo Sapience дошёл до океанских берегов и горных вершин, раскинул по Земле города и дороги, опустился на дно морское и потревожил вековую пыль Луны ботинком астронавта. Жадно поглощая своим умом высоты макромира, человек не забывал и о мире микроскопическом. Так, ему открылась основа жизни — ген. И здесь он покусился на главное: решил творить сам.


 

Основа жизни

Человечество приходило к идее генетических модификаций постепенно: от большего к меньшему. От понимания клеточного строения – до законов Менделя и, наконец, выделения ДНК.

ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота диспетчер в построении белков. У высших эукариот (к таким относится и человек) ДНК содержится в ядрах клеток, и именно она кодирует синтез белков и РНК.

ДНК — сложная структура. Чтобы понять, как она устроена, представьте себе приставную лестницу. Две рейки, которые держат ступени, – это сахарно-фосфатные остовы. Сами ступени — азотистые основания. Их бывает четыре вида: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Теперь берем нашу лестницу и скручиваем. Получается ДНК.

Если максимально упрощать ситуацию, то ген — это определенный участок ДНК, который отвечает за кодирование синтеза белков и РНК. Разнообразие генов определяется разными комбинациями тех самых «ступеней» — азотистых оснований. Они группируются в кодоны — группы по три штуки. Всего комбинаций 64, но некоторые совпадают и образуют одну и ту же аминокислоту. Например, лейцин кодируется сразу шестью комбинациями. Если обозначить каждый кодон цифрой, то ДНК становится чем-то вроде машинного кода. И чем сложнее организм, тем более сложен его код. Так, у человека несколько миллиардов пар оснований, то есть миллиарды цифр. У вирусов это число достигает только нескольких  тысяч.

Схема ДНК и азотистых оснований, входящих в их состав.
Схема ДНК и азотистых оснований, входящих в их состав. Sponk / wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)

Генетическая «Энигма»

Человек знаком с ДНК достаточно давно: физиолог Иоганн Фридрих Мишер выделил основополагающую кислоту ещё в 1869 году. Структурная сложность не вызвала у тогдашнего ученого совета вопросов, в столь важном для всего человеческого вида веществе они увидели лишь большие запасы азота и фосфора.

К середине ХХ века биологам удалось установить, что именно ДНК, а не белок регулирует передачу наследственной информации и являтся нашей биологической базой данных. На помощь исследователям пришел классический прием: прежде чем проверять на чем-то сложном (человек), проверь на простом (бактериях).

«Наследственную» функцию ДНК проверяли в несколько заходов.

Сначала Эвери, Макклауд и Маккарти проверили на штаммах стрептоккока наследуемость вируса III-S. Ученые вводили подопытным мышам живые невирулентные (безопасные) штаммы вместе с убитыми вирулентными. В итоге у грызунов начиналась инфекция типа III-S.

Следом был эксперимент Херши-Чейз. В серии исследований ученые инфицировали радиоактивными изотопами две группы бактерий. У одних инфицировались белки, у других — ДНК. Затем маркированные бактерии примешивались к чистым, и они начинали распространять заразу. В итоге ученым удалось выяснить, что маркированный признак передаётся с помощью  ДНК, а не белков. Так  была отброшена версия о содержании наследственной информации в белках.

Конечно, поиск источника всей информации о человеке ждал своей Нобелевской премии. Ждал и дождался. В 1962 году Фрэнсис Крик, Джеймс Уотсон и Морис Уилкинс получили заслуженную награду за открытие структуры ДНК — двойной спирали.

Но увидеть картину – ещё не значит уметь скопировать её. Между открытиями середины ХХ века и созданием искусственной ДНК пролегает долгий процесс секвенирования, или расшифровки.

Главная цель: определить последовательность нуклеотидов, которая образует тот или иной участок ДНК.

Согласно данным проекта «Геном человека», последовательность человеческого генома была полностью расшифрована в 2003 году, и теперь ведутся работы по интерпретации полученной информации.

В наше время услуга расшифровки генома стала вполне окупаемым коммерческим продуктом. Так, российские и зарубежные компании предлагают не только узнать родственные связи и происхождение, но и прогнозируют заболевания, определяют подходяющую профессию и вид спорта.

Вентер Крейг
Крейг Вентер. Wikimedia.org (CC BY 2.5)

Человек творящий

По большому счёту, задавать вопрос о возможности создания искусственной ДНК некорректно. Она уже создана.

В 2010 году Крейг Вентер синтезировал циклическую хромосому бактерии Mycoplasma mycoides. Для сравнения – у человека 23 парные хромосомы, то есть 46 хромосом в сумме. Если представить, что Вентеру удалось создать скейтборд, то человеческий геном – это Вояджер.

План создания жизни из лабораторных колб был воплощён в несколько этапов:

  1. Сначала ученые выбрали бактерию с полностью секвенированным и простым геномом. Паразит Mycoplasma mycoides подходил по обоим критериям. Если сравнивать его геном с нашим, то получится 1,08 миллиона нуклеотидных пар против 3 миллиардов.
  2. Затем Вентер и компания синтезировали копию исходной последовательности генов. Тут имелась своя проблема: ученым никогда не удавалось воспроизвести полноценную цепочку за один раз. Тогда геном разбили на отдельные «кассеты», которые затем соединили с помощью кишечных палочек и дрожжей.
  3. Удаление родной ДНК клетки-реципиента. Тут ничего сложного.
  4. Вживление синтезированного генома. Если принимающая бактерия ведет себя, размножается и питается, как бактерия, у которой скопировали набор генов, то эксперимент удался. В случае с Mycoplasma mycoides все прошло успешно.

Но что нам это даёт? Вполне вероятно, что вскоре мы перерастем копирование генома уже существующих видов и научимся создавать организмы по собственным нуждам.

Генные модификации продуктов.. science photo / shutterstock.com
Генные модификации продуктов.. science photo / shutterstock.com

Генная перестройка

Создание абсолютно нового живого существа – это пока ещё задача высокой сложности. Даже если отбросить этические и религиозные моменты, это попросту очень трудоемкое дело, так как ДНК – не механический набор цифр, а сложная структура. И все принципы функционирования этой структуры нам ещё не до конца ясны. Но пока мы, вооружившись полученными знаниями, маленькими шагами изменяем природу. Например, были созданы обезьяны со светящимися лапами. Ген морских медуз, вживленный мармозеткам, заставляет конечности миниатюрных приматов светиться под ультрафиолетовыми лампами.

Количество и разнообразие сельскохозяйственных продуктов, модифицированных на генном уровне, уже давно вывело проблему из лабораторий в поле общественных дискуссий.

Были попытки генетически модифицировать эмбрион, дабы придать будущему ребёнку желаемые признаки. Однако, у малышей поголовно обнаруживались признаки аутизма и другие побочные эффекты, и эксперименты свернули.

Перспективы создания искусственной ДНК человека оценивают, как вполне вероятные. Так, футуролог Эндрю Хассел прогнозирует появление искусственного генома человека в ближайшие 10 лет. На базе «Проекта генома человека» (HGP) уже создана исследовательская группа HGP-write, которая ведёт активные разработки в деле синтеза ДНК.

будущее генной модификации
tasha / pixabay.com
(CC0 1.0)

Помечтаем

Теперь представьте себе недалекое будущее. Стеклянное офисное здание в черте города, на стоянке поблизости ровные ряды машин. Вам в глаза бросается исключительная дороговизна и шик автомобилей. Но удивляться нечему: генная модификация эмбриона – дело дорогое.

Вы недолго уламывали свою жену. Она сама всегда хотела высокого блондина с ямочками на щеках в качестве сына, в то время как она рыжая и низенькая, а вы вообще сплошное смешение кровей, среди которых нет места нордическим чертам.

Холл просторный, по углам стоят обитые серой кожей диванчики. У стены – кофейный автомат и кулер. Справа — стойка ресепшена с двумя до отвращения улыбчивыми администраторами. Парень и девушка. На секунду ваш взгляд останавливается на них: полная идентичность, вплоть до градуса поднятия уголков рта их ненатуральных улыбок. Хм, близнецы, видимо.

На диване сидит молодая пара. Девушка уже, наверное, месяце на восьмом: беременность ей к лицу и даже слишком аккуратно дополняет фигуру. Папаша светится счастьем и попеременно то целует гордую носительницу плода в округлившийся живот, то перебирает в своей жилистой руке её тонкие пальчики, что-то возбужденно нашептывая на ухо.

Девушка за стойкой выдаёт вам набор дежурных вопросов: «В первый раз у нас? Записаны на прием? Оплата наличными или картой?» – Затем протягивает вам планшет с анкетой и просит присесть. – Доктор скоро примет вас».

В кабинете выбеленные до рези в глазах стены, что-то попеременно жужжит и пахнет стерильностью. На широкоформатном мониторе у доктора включена программа, вроде тех, что есть в RPG-играх, когда ты создаешь персонажа. Сам доктор, загорелый, с кучерявыми, жёсткими волосами, цвета угля, и усищами как у детектива Магнума.

Отточенными жестами и словами он начинает объяснять, как осуществляется модификация, какие противопоказания, что можно изменить, а что не нужно и какие юридические особенности у данной процедуры.

И вы, и жена смотрите на него, как бандерлоги на мудрого Каа. Возможности творить кружат голову, но образ светловолосого красавца-сына плотно сидит в голове. «Доктор, сделайте красиво», — восхищённо просит жена. «Сделаю, ведь я это умею», — залихватски вверчивает черноволосый эскулап, так что вам становится слегка не по себе. А надо ли?

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Войти с помощью