Микрокосм. E. coli и новая наука о жизни - Карл Циммер

К несчастью, отсутствие доказательств — совсем не то же самое, что доказательство отсутствия. Если какой‑нибудь модифицированный штамм E. coli сумеет ускользнуть из лаборатории и прожить во внешнем мире хотя бы несколько дней, нельзя исключить, что он успеет за это время передать свои гены другим бактериям. Если почвенный микроорганизм подхватит ген, кодирующий синтез человеческого инсулина или другого чужеродного белка, он, вероятно, никаких преимуществ от этого не получит. Но вероятность такого события нельзя исключить. Исследования позволяют предположить, что, даже если чужеродный ген даст бактерии какое‑то конкурентное преимущество, он долгое время будет встречаться слишком редко и вряд ли будет замечен; не исключено, что период его «невидимого» существования продлится несколько десятков, а то и сотен лет.

Пока мы ожидали появления генетически модифицированной чудовищной E. coli, штамм 0157: Н7 проявил себя как серьезная угроза общественному здоровью. Именно в 1975 г. — том самом, когда ученые собрались в Асиломаре, чтобы рассмотреть потенциальные опасности, исходящие от генетически модифицированной E. coli, — произошел первый зарегистрированный случай заболевания человека, вызванного E. coli 0157: Н7. Но этот патогенный микроорганизм — не создание рук человеческих и его разумного замысла. На протяжении столетий E. coli 0157: Н7 получила множество генов от смертельно опасных вирусов или разных штаммов Е. coli и других видов бактерий. Она обзаводилась «шприцами», токсинами и химическими веществами, способными изменить поведение клеток хозяина. Такая генная инженерия работает и сегодня, продолжая производить один новый штамм за другим. Но введение группы генов в единственный микроорганизм — всего лишь первый шаг в подобной трансформации. Дальше наступает очередь естественного отбора: новый хозяин генов должен получить репродуктивное преимущество, а затем гены и хозяин должны как следует приспособиться друг к другу.

Для такой трансформации требуется целая экосистема, способная обеспечить условия для естественного отбора в нужном направлении. Мы создали такую экосистему. E. coli 0157: Н7 свободно передавалась от человека к домашним животным и обратно через пахотные поля и бойни, через реки и канализацию, кишащую патогенными вирусами. Нет никаких оснований считать, что для искусственно модифицированной E. coli тоже найдется подобный эволюционный маршрут. Пожалуй, незапланированное, случайное воздействие человека на E. coli должно вызывать у нас куда большие опасения, чем разведенные в лаборатории «монстры».

Тридцать лет назад сторонники генной инженерии обещали человечеству огромные выгоды от ее использования. Они оказались правы — до определенной степени. Генная инженерия уже принесла человеку большую пользу, и польза эта намного шире, чем производство тех лекарств, которые бактерии синтезируют в биореакторах. Генетически модифицированная E. coli и другие модифицированные клетки не только производят множество ценных веществ; помимо всего прочего, они многократно ускорили развитие науки. К примеру, E. coli сыграла огромную роль при секвенировании человеческого генома. Для того чтобы прочесть геном, ученые вводили его фрагменты в клетки E. coli, которая затем производила множество пригодных для анализа копий. Другие ученые использовали E. coli, чтобы наштамповать миллионы молекул белков и определить, для чего эти белки предназначены. Вводя гены человека в геном E. coli, ученые открыли, что ДНК человека состоит из участков двух типов. Некоторые сегменты ДНК под названием экзоны кодируют белки. Но они чередуются с другими сегментами, получившими название интронов, которые ничего не кодируют. Наши клетки удаляют интроны из РНК перед синтезом белков. Они способны использовать различные комбинации экзонов, чтобы производить несколько белков на основе одного гена.

Но как бы значительны ни были достижения, они ни в коем случае не дотягивают до самых смелых обещаний, сделанных 30 лет назад. Ученые из корпорации Cetus утверждали, что все основные болезни к 2000 г. будут побеждены при помощи генетически модифицированных белков. Я пишу этот текст в 2007 г.: рак, сердечно — сосудистые заболевания, малярия и другие болезни продолжают убивать людей миллионами. Может быть, ученые из Cetus просто ошиблись со сроками? Может быть, следующее тридцатилетие принесет новые прорывы в области генной инженерии, которые дадут возможность истребить все тяжелые заболевания? Но я бы не стал ставить на такую возможность. Большинство серьезных заболеваний чрезвычайно сложны, и один — единственный белок, полученный с помощью генно — инженерных методов, не способен решить эти проблемы. К примеру, диабет, в лечении которого на генную инженерию возлагались такие надежды, за прошедшие 30 лет никуда не исчез. Наоборот, количество заболевших этим недугом с каждым годом растет. Частота заболеваемости диабетом II типа в США удвоилось, а по всему миру увеличилась в 10 раз. Да, E. coli обеспечила инсулином миллионы больных диабетом, но, как и предупреждала Рут Хаббард, инсулин ничего не лечит. Генная инженерия не может повлиять на причины эпидемии диабета — к примеру, на обилие в пище дешевого сахара, причем все чаще этот сахар получают из богатого фруктозой кукурузного сиропа. Кстати говоря, и сам кукурузный сироп стал дешевой альтернативой тростниковому сахару в значительной степени благодаря достижениям генной инженерии.

Лекарства, полученные с помощью генно — инженерных методов, оказались в той же степени подвержены влиянию рыночных факторов, что и обычные. Фармацевтические компании пытаются повысить уровень продаж, расширяя определение болезни. Это касается и генно- инженерных препаратов. Так, первоначально Genentech получил разрешение FDA (Управление по контролю качества пищевых продуктов и медикаментов США) на продажу своего гормона роста для лечения детей, у которых его синтез нарушен. Но в 1999 г. компании пришлось заплатить $50 млн за улаживание дел по обвинениям в том, что лекарство предлагалось и продавалось детям, не испытывавшим дефицита гормона роста. Их рост просто был ниже среднего.

Оценивая новые биотехнологические методы, приходящие на смену генной инженерии, следует вспомнить и тридцатилетнюю историю генетического модифицирования E. coli. Не стоит, видимо, поддаваться ни пустым страхам, ни рекламным обещаниям. Мы должны быть реалистами, должны понимать, как работает и каким законам подчиняется не только природа, но и общество.

К примеру, одной из величайших целей биотехнологии всегда была победа над голодом. Джулиан Хаксли еще в 1923 г. рассуждал о том, что открытия ученых помогут создать безграничные запасы пищи (наряду с фиолетовыми океанами, конечно). В 1960–е гг. воплощением этой мечты казался дрожжевой грибок, питающийся нефтью. Когда ученым удалось успешно встроить в геном E. coli чужеродные гены, сторонники генной инженерии опять надеялись, что новые технологии позволят обеспечить весь мир пищей. В 1970–е гг. Зеленая революция — переход на новые сорта растений и интенсивное использование удобрений — позволила резко увеличить продуктивность сельского хозяйства. Но население Земли, а значит, и его потребности в пище продолжали расти. Ученые делали попытки создать бактерии, способные производить удобрение, извлекая азот из воздуха. А недавно ученые обратились и к самим растениям. Сегодня трансгенные растения продвигаются на рынок не как средство получить большие барыши, а как способ борьбы с голодом и недоеданием. Растения, способные сопротивляться действию вирусов и насекомых, дадут более высокий урожай. Растения, устойчивые к гербицидам, позволят фермерам более эффективно бороться с сорняками, что еще больше увеличит урожай. Норман Борлоуг, получивший за участие в Зеленой революции Нобелевскую премию, утверждал, что генетически модифицированные культурные растения — следующий шаг на этом пути и что именно они в следующем столетии будут кормить мир.