Ученые США впервые создали "искусственную жизнь"

Американцам удалось впервые в истории науки синтезировать искусственный геном бактерии Mycoplasma mycoides, пересадить его в бактерию и получить, как утверждают исследователи, полноценную синтетическую клетку.

О результатах работы ученые сообщили в статье, опубликованной в журнале Science. Сам факт публикации в таком авторитетном издании является синонимом признания в научном мире.

Искусственную клетку исследователи назвали Синтия - это первая форма жизни, разработанная частной корпорацией. Генетики из Мэриленда Крейг Вентер и Дэниэл Гибсон, по сути создали искусственную жизнь.

В качестве "подопытного кролика" была выбрана бактерия Mycoplasma mycoides, вызывающая маститы у коз. Результатом исследования, на которое ушло 40 млн долларов и более десяти лет, стал первый микроб, который растет и размножается под руководством синтетического генома, но при этом ведет себя как любая другая бактерия M. mycoides.

Удалось это "чудо" Крейгу Вентеру, генетику из Юты, чье имя довольно известно в своей области. Десять лет назад он практически одновременно с другим известным американским ученым Фрэнсисом Коллинсом расшифровал геном человека. Однако, в отличие от своего коллеги, занимавшегося, так сказать, "искусством ради искусства", доктор Вентер организовал свой научный проект как коммерческое предприятие - он собирался торговать генетическими данными. Хотя в конечном итоге научная общественность при помощи государства вынудила его раскрыть свою базу данных, за ним закрепилась репутация авантюриста. С другой стороны, когда это большие открытия делались схоластами?

Суть нынешней работы Крейга Вентера состоит в следующем.

Сначала он "построил" искусственную ДНК. Этот процесс сам ученый сравнил с написанием программы для компьютера, так как, несмотря на то что у бактерий Mycoplasma очень небольшой геном (около миллиона нуклеотидов) непосредственно создать его химически пока невозможно - цепи ДНК длиннее нескольких сотен тысяч нуклеотидов рвутся.

Для того чтобы получить целый геном M. mycoides, исследователи сначала синтезировали его отдельные фрагменты (авторы назвали их кассетами), которые затем собирались в единую структуру. В качестве устройств для сборки ученые использовали клетки других бактерий и дрожжей, потому что ферментативные механизмы живых систем соединяют куски ДНК намного точнее, чем схемы, разработанные учеными.

По словам генетика, создание бактерии шло нелегко: когда в геноме допустили всего одну ошибку из более чем миллиона, клетка не ожила.

Тем не менее, ученые не оставляли своих попыток и после того как Вентер и его коллеги получили целый геном и проверили, что все кассеты соединились правильно и из ДНК не выпали большие фрагменты, они поместили его в клетки M. Capricolum, а точнее в их цитоплазмы (оболочки), из которых заранее была удалена естественная ДНК.

Фактически используя живую клетку как матку, Вентер вживил в нее полученный синтетический геном. "Как только эта новая программа внедряется в клетку, клетка ее считывает и превращается в тот вид, который прописан в этом генетическом коде", - поясняет ученый.

Полученная им клетка, несмотря на то, что была урожденной М.Capricolum, стала обладательницей всех свойств М.Mycoides. Когда бактерия начала размножаться, то она уже производила на свет организмы с модифицированными клетками.

"Впервые синтетическая ДНК взяла на себя полный контроль над клеткой", - заявляет доктор Вентер. Хотя, строго говоря, действительно синтетической является не вся клетка, а только ее геном.

По внешнему виду, параметрам поглощения питательных веществ и темпам роста полученные гибриды не отличались от "обычных" M. mycoides. В качестве дополнительной проверки исследователи выделили белки из созданных ими и появившихся естественным путем M. mycoides и сравнили составы полученных экстрактов. Они оказались практически идентичными.

По словам Вентера, новая бактерия стала "доказательством мысли, что теоретически мы можем вносить изменения в целый геном организма, добавлять абсолютно новые функции, удалять те функции, которые нам не нужны, и создать целый ряд промышленных организмов, которые направят все свои усилия на то, чтобы выполнить наши задания. Пока этот эксперимент не увенчался успехом, все соображения были теоретическими. Теперь они реальны".

Чтобы доказать такую возможность, ученые потратили десятки лет- генетический код расшифровали в 1965 году, а первую полностью искусственную ДНК пересадили в клетку лишь в 2010-м.

По мнению Вентера, созданные бактерии в будущем можно будет использовать в производстве дешевого топлива и синтезировать из них морские водоросли, которые могли бы очищать атмосферу от углекислого газа. На их основе также можно было бы создать качественно новые вакцины.

На настоящий момент искусственная бактерия живет в лаборатории в специальной среде и самостоятельно размножается, но во внешней среде выжить не может, сообщил Крейг.

Конечной целью исследований ученые считают ответ на вопрос, какой минимальный набор генов необходим, чтобы существо ожило. Уже сейчас, по мнению Вентера, можно создать клетку, которая могла бы жить всего лишь с сотней генов.

Реакция общественности

Сообщение о выведении искусственной клетки на базе компьютерно созданного генома, вызвало противоречивые отзывы по всему миру, мнения коллег Крейга разделились.

Оптимисты предрекают третью промышленную революцию. Реалисты считают, что изобретение американца не станет настоящим прорывом, поскольку уже существует большое количество простых, недорогих и эффективных методов генной инженерии. А его проект - попытка привлечь инвестиции. Скептики же полагают, что вреда от подобных открытий может быть больше, чем пользы. Выпуская умные бактерии в "грязные" зоны, по сути, создается загрязнение другого рода - ведь никто не знает, как поведут себя искусственные организмы на свободе.

Общество "Друзья Земли" немедленно отозвалось заявлением о том, что это научное достижение, которое подменяет сразу миллиарды лет очередного этапа эволюции, несет угрозу миру и на все исследования института должен быть введен мораторий.

"Мы должны быть абсолютно уверены в том, что установлено строгое государственное регулирование, защищающее окружающую среду и человеческое здоровье от этой потенциально опасной технологии. Мы пока далеки от понимания, как гены влияют на развитие жизни, но будет трудно предотвратить эксперименты в синтетической биологии Вентера, которые уже вторгаются в естественную экосистему и уклад человечества, свергая естественные проявления жизни", - говорится в заявлении этой международной организации со штаб-квартирой в Вашингтоне.

Исследовательская "зеленая" организация ETC Group и вовсе назвала открытие Вентера "ящиком Пандоры".

"Это квинтэссенция синдрома "ящика Пандоры" - как расщепление атома или клонирование овечки Долли. Мы все столкнемся с последствиями этого тревожного эксперимента... Он выдвигает новый круг проблем, к которому не готовы ни правительство, ни общество", - говорится в заявлении группы.

Объявление Вентера и его намерение открыто опубликовать все результаты исследования (Институт обратился за разрешением к регулятору) могут быть использованы во вред человечеству, полагают некоторые ученые, поскольку технология позволяет синтезировать и патогенные, то есть опасные для жизни, микробы.

Национальный научный совет по биологической безопасности вынужден был заверить, что "Синтия" не является новым биологическим оружием.

"Конечно, мы обязаны беспокоиться о возможном нецелевом использовании этих технологий. Для таких революционных открытий должна быть разработана новая регуляторная законодательная база, потому что существующая уже может быть недостаточной. И мы, как создатели и разработчики, в первую очередь заинтересованы приложить максимум усилий, чтобы не дать технологиям попасть в плохие руки. Этот процесс уже идет. Наука должна развиваться в этических рамках", - заявил Крейг в прессе.

Чем обернется биологический прорыв Вентера, покажет будущее. Пока же по словам заместителя директора по науке Института молекулярной генетики РАН Вячеслава Тарантула, реально применить его открытие на практике невозможно - только в рамках фундаментальной науки.

Но в любом случае, мир после такого открытия прежним уже не будет. Человек получил возможность невиданного ранее контроля над биологической жизнью. И теперь немаловажно, чтобы те, в чьих руках он сосредоточен, совладали с соблазнами.