Синтетический геном действительно несколько отличается от созданного природой. Во-первых, создатели исключили из него гены паразитизма, которые обеспечивают способность бактерий прикрепляться к мочеполовым путям. А во-вторых, они “пометили” ДНК специальными “водяными знаками” - короткими нуклеотидными вставками, которые не несут никакой информации, но служат надежными метками искусственности.

По словам Гамильтона Смита, создание искусственного генома сродни завершению работы над операционной системой: “Сама по себе она ни на что не годится, но если установить ее на компьютер, вы получите работающую компьютерную систему. То же самое и с геномом: геном - это операционная система для клетки, а цитоплазма - это аппаратное оборудование, необходимое для того, чтобы геном мог работать”.

Сейчас команда Крейга Вентера работает над тем, чтобы сделать следующий шаг – загрузить искусственную ДНК в бактериальную клетку и проверить, как она работает: воспроизводит себя и управляет синтезом белков.

А ЧТО ПОТОМ?

Идея, которая движет всеми этими работами, - установить “минимальный геном” (клеточную операционную систему, которая необходима для жизнедеятельности организма). А конечная цель Крейга Вентера довольно амбициозная - научиться создавать искусственные геномы, а затем и искусственные организмы для выполнения каких-то нужных человечеству задач. Например, такие микроорганизмы, которые смогут делать искусственное топливо или поглощать углекислоту.

Кстати, исследователи из JCVI просят различать геномы (и также организмы и саму жизнь) синтетические и искусственные. Это, в понимании ученых, - не синонимы. Синтетический геном воспроизводит геном, существующий в природе (в данном случае геном Mycoplasma genitalium). Искусственный же геном подразумевает не только сборку, но и проектирование его человеком с нуля. А для этого пока недостаточно наших знаний о том, как геном работает. Но все впереди...

Впрочем, справедливости ради надо сказать, что восторг по поводу первого в мире существа с синтетическим геномом разделяют далеко не все. Даже ученые, работающие в области синтетической биологии, признают, что такие исследования таят в себе потенциальную опасность. Все зависит от того, в чьи руки попадет ключ к созданию новой жизни. Ведь не секрет, что эти знания можно будет использовать как во благо человечества, так и во вред, к примеру, для создания биологического оружия. Не последнюю рольает и вопрос этический: а может ли человек брать на себя роль Создателя?

ИЗ РЕДАКЦИОННОГО ДОСЬЕ

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) - это длинная полимерная молекула, образованная из повторяющихся “кирпичиков” - нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фоcфатной группы. В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований: аденин, гуанин, тимин и цитозин (А, Г, Т и Ц) и соответственно четыре вида нуклеотидов. В подавляющем большинстве случаев ДНК состоит из двух нуклеотидных цепей и свернута в спираль. Достижение “двойной спирали” ДНК (в 1953 году) – величайшее достижение в биологии, за которое Джеймс Уотсон, Френсис Крик и Морис Уилкинс получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Как устроена двойная спираль? Азотистые основания одной цепи соединены с азотистыми основаниями другой цепи, причем А соединяется только с Т, а Г - только с Ц. Поэтому, говоря о строении ДНК, употребляют слова “пары нуклеотидов” или “пары оснований”.

В последовательности нуклеотидов на участке ДНК (гене) закодирована информация о строении молекулы белка, синтез которой происходит при посредничестве другой нуклеиновой кислоты - РНК. Фактически информация закодирована в чередовании четырех азотистых оснований: А, Г, Т и Ц. “Четырехбуквенный код” определяет строение всего живого на Земле.

МНЕНИЯ ЭКСПЕРТОВ

Наталья Куприна, Национальный институт рака (США), автор методики ТАР-клонирования, которую использовали генетики Крейга Вентера для соединения отдельных фрагментов ДНК в целый геном:

- То, что удалось сделать Крейгу Вентеру в молекулярной биологии, - это действительно большое достижение. До недавнего времени пределом был синтез фрагмента ДНК, который соответствует приблизительно одному гену. В данной работе генетики Вентера собрали ДНК почти в 1000 раз большего размера. Создание синтетического генома позволит лучше понять, как геном работает. Добавление и исключение каких-то генов покажет, насколько жизнеспособен каждый из сконструированных вариантов генома. Это даст понимание того, как взаимодействуют гены в составе полного генома. А кроме того, станет возможным проследить отдельные этапы эволюции сложного генома. Большое значение эти исследования также имеют для прикладной биотехнологии. Возможность манипулировать отдельными блоками генов микробов-продуцентов позволит направить активность всего генома на синтез нужного вещества, например антибиотика. Действительно, синтез геномов может быть использован как во благо, так и во вред. Например, направленна создание нового бактериологического оружия. Но я надеюсь, что в современных условиях это не произойдет, поскольку такие разработки запрещены во всем мире.
Аркадий Фрадков, старший научный сотрудник лаборатории молекулярных технологий для биологии и медицины Института биооргани ческой химии РАН:

- Это событие выходит далеко за рамки очередного олимпийского достижения. Во-первых, с точки зрения генно-инженерной технологии: собрать воедино полмиллиона нуклеотидных оснований в определенном порядке и практически без ошибок - весьма трудоемко и сложно, и доселе никому не удавалось. Прекрасный повод для записи в Книгу рекордов Гиннесса и иллюстрация известного тезиса о переходе количества в качество. Действительно, родилось новое качество -полумиллионный синтетический бактериальный геном. Но еще родилась и технология создания подобных геномов, что неизмеримо ценнее.

Второе. Кажется очевидным, что если вставить ДНК в клетку, то она должна заработать надлежащим образом. Однако манипуляция с геномом как единым целым (а не с его отдельными кусками, что уже давно вошло в практику) – это смело и дерзко. До этого была пересадка целого бактериального генома от одного микроорганизма к другому, при этом Вентер показал “превращение” одного вида в другой. Не трюизм ли? Ведь ясно, что наследуемые признаки закодированы в цепочке ДНК, и если одну цепочку поменять на другую, то и вся наследственная информация поменяется тоже. Но все не так просто.

Вопросов много: сумеет ли новая наследственная информация реализоваться в чужеродном окружении? Не исказится ли? Получится ли в результате жизнеспособная бактериальная клетка? Последнее совершенно не очевидно - слишком многого мы еще не знаем. На современном этапе познания живого генная инженерия, по сути, занимается манипуляцией с “черным ящиком”, подсовывая в клетку нечто и наблюдая за результатом. Мы только-только научились закладывать в живой компьютер программы, весьма отдаленно представляя себе, как этот компьютер обработает данную информацию, интерпретирует, и что получится на выходе. Тем ценнее каждый шаг, приближающий нас к пониманию функционирования такого живого компьютера как целого, со всеми его “железками”, памятью, “софтом” и прочими штучками, чему и имени-то пока нет.

Я намеренно оставляю за скобками целый пласт проблем, порождаемых работой Вентера, да и не только этой работой, а всем направлением экспериментальной биологии сегодняшнего дня. Тут и этические, и философские моменты, проблемы теории познания, да и религиозные тоже где-то рядом. А вправе ли? А хорошо ли? А не случится ли чего? И что дальше? Ну и, наконец, а не грех ли гордыни - стремление человека уподобиться Демиургу, создающему жизнь?! Есть твердое внутреннее убеждение: несмотря на то что судьбы новых технологий, будь то мирный атом, космос или ГМО, “компетентно” решает демократическое большинство, прогресс науки и технологии в его нынешнем понимании есть данность, не зависящая от воли, желаний и страхов отдельных индивидов. Show must go on!

E-NEWS