Сейчас наука оказалась лицом к лицу с основой всего живого: химически синтезирован ген, чудесная первооснова каждого признака или свойства организма. На схемах длинных нитей ДНК самых разных организмов — все больше участков с опознанными генами или группами генов.
Самый передний край этого наступления науки на тайны живого — пожалуй, генная инженерия, научное направление, развивающееся в разных странах.
ВСТУПЛЕНИЕ ПЕРВОЕ: «ОТ АДАМА»
Во многих открытиях, у истоков многих научных направлений какую-то роль играет элемент случайной находки. Но к генной инженерии это не относится. Мне кажется, я не погрешу против истины, сказав, что к этому этапу биология была направлена издавна, еще с мифов о химерах и кентаврах, с алхимических и натурфилософских фантазий об искусственных живых существах, искусственных человечках, гомункулусах.
Дарвинист Э. Геккель, обращаясь к химикам-органикам прошлого века, воскликнул: «Если вы создадите правильный белок, он закопошится!.» Можно сказать так: даже не говоря об этом прямо, даже чисто подсознательно, биологи всегда имели и имеют перед собой эту цель — лабораторный синтез живого существа, пусть самого простого. Только в этом случае можно будет надеяться, что ученые по верному пути шли к решению «мировых загадок» наследственности и зарождения живого. Хотя, конечно, полной уверенности, что лабораторная модель повторяет тот процесс, который совершался естественным путем четыре миллиарда лет назад, может не быть и тогда.
Простейшее размножение — это деление. Клетка делится, делится надвое — вдоль — и ее генный набор, образуя две одинаковые копии. В этом простейшем акте воспроизведения творчества не больше, чем в миллионном обороте печатной машины, воспроизводящей набранный текст. На этом уровне организмы-братья, будучи абсолютно одинаковыми, тем не менее глубоко, трагично разобщены — между их генами нет и не будет никакой связи. Общее между ними только в прошлом. И значит, даже если в результате генной «опечатки» и появится что-то новое — мутация в генном «фундаменте» и, соответственно, в признаковой «надстройке» организма, — то это новшество будет иметь значение только для прямых потомков мутанта и не окажет никакого влияния на его современников-собратьев, на общество подобных (популяцию, как говорят биологи), на вид животного, растения, микроорганизма. Такой линейный способ эволюции, развития жизни — примитивен, он не может дать высоких результатов. Правда, теперь уже весьма вероятно, что даже и при размножении делением, природа находит способы «горизонтального переноса» генной информации — и не только на уровне организмов одного вида…
Близко к самому началу своего развития живая природа изобрела половое размножение. При половом размножении потомок получается глубоко оригинальным среди собратьев по виду, ибо сочетание генов, которое он получает в наследство от двух предков, неповторимо. С другой стороны, сообщество, популяция глубоко индивидуальных организмов спаяно при половом размножении поразительным единством. Мутация в одном организме потенциально принадлежит всем. Популяция развивается как целое. С помощью естественного отбора закрепляются или отбрасываются те или иные признаки вида. Соответственно отбрасываются (как вариант: переходят в разряд скрытых, «спящих») одни гены общего генофонда или распространяются, закрепляясь, новые мутантные гены (вариант: выходят на поверхность гены, до того скрытые).
Не просто разные сочетания хромосом — этих надъединиц наследственности — определяют лицо потомка, есть и более тонкие механизмы, изученные классической генетикой. Число хромосом может удвоиться против нормы — это полиплоидия, она может дать дать крупных, жизнестойких мутантов-потомков. Одна хромосома может распасться на части и заменить участок другой хромосомы. Два организма разных видов или даже родов могут иногда «сложить» свои генные наборы. Тогда образуется редкость — гибрид-кентавр с наследуемой новой смешанной организацией. Таковы были знаменитый капустно-редечный гибрид Г. Д. Карпеченко, пшенично-ржаной гибрид тритикале, культурная слива. Подобные ухищрения селекционеров и классической генетики можно было, считает молекулярный биолог С. И. Алиханян, назвать генетической инженерией. Генетическая инженерия целиком еще ограничена естественными рамками полового размножения, скрещиваемости, которая еще изредка возможна между видами и родами растений, но становится неодолимым препятствием на пути более смелых попыток создания кентавров, соединения разнородных генных наборов — скажем, при скрещивании животных с растениями, позвоночных с беспозвоночными, млекопитающих с лягушками, хищных с травоядными или хотя бы парнокопытных с непарнокопытными.
На уровне полового размножения генофонд популяции, и, в конечном счете, вида, почти во всех случаях отгорожен от генофондов других видов и родов животных. Получается нечто похожее на то, что было на уровне неполового размножения: вид с видом может взаимодействовать только «экологически» — либо борясь за существование, либо еще проще — поедая один другой. Виды-братья при половом размножении генетически так же глубоко, трагически разобщены, как особи при неполовом. Общее у видов, а тем более родов, классов и т. д. — только в прошлом, ни в настоящем, ни в будущем им — так думали еще недавно — не обогатить друг друга полезными генными приобретениями…
И вот новый этап на пути развития как экспериментальной, так и теоретической биологии — рождение уже не генетической, а генной инженерии, когда направленное, точное вмешательство переносится вглубь, на более первичный уровень организации живого вещества. Генная инженерия занимается операциями по пересадке небольших групп генов и даже отдельных конкретных генов. Цель генной инженерии — создание совершенно новых организмов с заранее заданными свойствами!
ВСТУПЛЕНИЕ ВТОРОЕ: ОТ ИЗВЕСТНОГО
В 1973 году группа американских ученых обратилась в Национальную академию наук США по поводу потенциальной биологической опасности опытов по сшиванию новых молекул ДНК. Отдельными участками нитей этого биополимера — дезоксирибонуклеиновой кислоты — и являются гены.
Специальная комиссия академии во главе с одним из ведущих «генных инженеров» П. Бергом в июле 1974 года обратилась к ученым всех стран с призывом наложить добровольный мораторий (временный запрет) на целый ряд экспериментов, чреватых страшной опасностью для человечества.
24-27 февраля 1975 года международная конференция ученых в Асиломаре (США) сняла мораторий, но разработала целый ряд правил в области генной инженерии.
В январе 1977 года, на подобной же конференции в Майами генные инженеры углубили и дополнили строгие правила своих экспериментов.
С 1996 года в России действует закон «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности»
Генная инженерия действительно может быть опасной в беспечных или преступных руках. Она в принципе может создать новых болезнетворных микробов, с которыми организм человека бороться не умеет и на которых не действуют никакие лекарства. С другой стороны, генная инженерия — это поистине «горячая точка» современной науки. Благодаря ей, как писал академик А. А. Баев, «экспериментальная биология вступила в новую фазу своего развития, которую можно было бы назвать творческой, так как человек здесь скорее выступает в роли созидателя, чем робкого наблюдателя природы».
ВСТУПЛЕНИЕ ТРЕТЬЕ: СУТЬ ДЕЛА
Первый этап работы генного инженера обычно состоит в том, чтобы подобрать хорошего переносчика генетической информации. Переносчиком, иначе, вектором, могут быть фаг, вирус и еще плазмида — крошечное тельце, состоящее из ДНК. Дело в том, что в природе именно фаги, вирусы и плазмиды часто переходят из клетки в клетку, то встраиваясь в генный набор хозяина, то отсоединяясь от него снова. И если вирус и фаг, в основном, это враги и паразиты клеток, то роль плазмиды изначально другая. Она добавляет в клетку ту генетическую информацию, которой там не хватает, например, у бактерий некоторые плазмиды вызывают что-то похожее на половое размножение, рекомбинацию, обмен генами между бактериями.
Второй этап работы генного инженера состоит в том, чтобы подобрать, выделить (или синтезировать) тот — донорный — ген, который нужно перенести с помощью «вектора».
Потом этот ген (или фрагмент ДНК, включающий нужный ген) нужно соединить, сшить с вектором и отправить этот гибрид в клетку-реципиент. Там, в клетке, вектор присоединится к хромосоме хозяина, встроится в наследственность клетки. Клетка, делясь, уже передает по наследству новую генную запись, и она и ее потомки обладают свойством, определяемым встроенным геном…
