Машина творения: Новые организмы, редактирование генома и лабораторные гамбургеры - Эми Уэбб

канна – развиваются быстро и легко размножаются. Генетическая инженерия этих кустарников и почвопокровных растений, которые широко используются в ландшафтном дизайне, позволит снизить концентрацию углерода в атмосфере.

Следующей задачей станет очистка углекислого газа для применения его в других процессах или его безопасное захоронение в толще океанского дна. Один из подходов заключается в преобразовании содержащегося в атмосфере CO2 в углеродные нановолокна, которые можно использовать в производстве потребительских и промышленных товаров, в том числе самолетов или лопастей для ветрогенераторов. Другой вариант предлагают химики из Университета Джорджа Вашингтона. Они ставят эксперименты с субстанцией, которую называют «небесными бриллиантами». Ученые пропускают углекислый газ через расплав карбонатов при температуре 750 ºC, затем подают атмосферный воздух и электрический ток на никелевый и стальной электроды. Углекислый газ растворяется, и на стальном электроде образуются углеродные нановолокна – «бриллианты». CO2 можно преобразовать и в другие полезные материалы. В стартапе Blue Planet нашли способ превращения углекислого газа в синтетический известняк, который можно использовать в качестве промышленного покрытия или смешивать с бетоном. Изготовленные компанией бикарбонатные камни применялись при реконструкции международного аэропорта Сан-Франциско.

Пресловутая куча мусора, плавающая в Тихом океане, представляет собой два разных скопления отходов, в совокупности также известные как «тихоокеанская мусорная воронка». В 2018 г. исследователи выяснили, что ее размеры в 16 раз превышают первоначальные оценки, а площадь в три раза больше территории Франции – в общей сложности это более миллиона квадратных километров{277}. По оценкам, в океане плавает 5 трлн кусков пластика – его количество настолько велико, что экологи призвали Организацию Объединенных Наций объявить воронку отдельной страной под названием Мусорные острова{278}. В одном из своих докладов Британское правительство предупреждает, что к 2050 г. количество пластика в океане может утроиться. Эта проблема послужила толчком к поиску инновационных решений. В качестве улавливающего агента для очистки от микропластика группа исследователей выделяет и синтезирует выпускаемую медузами слизь. Кроме того, эту слизь можно использовать и как фильтр на очистных сооружениях или для процеживания сточных вод от промышленных предприятий. В будущем питающиеся пластиком ферменты станут расщеплять крупные куски пластика и помогать в переработке отходов.

Аналогичным образом специальные микроорганизмы будут переваривать полимеры из неиспользованного текстиля – или ваших поношенных джинсов, – и в итоге возникнут новые волокна, из которых изготовят новую ткань, а из нее – одежду. Могут быть сотворены и другие микроорганизмы – для преобразования промышленных сточных вод, сельскохозяйственных стоков и даже канализации в чистую воду.

Эти преимущества синтетической биологии ближайшего или более отдаленного будущего показывают, как может измениться наша жизнь. У нас может появиться персонализированная медицинская помощь, решится проблема надвигающегося кризиса продовольственной безопасности на планете, станут действовать более безопасные промышленные и сельскохозяйственные технологии, откроются новые способы решения проблемы с климатом и даже наметится реальный путь к жизни за пределами планеты. Но в связи с этими перспективами возникают и большие вопросы, касающиеся справедливости, этики, геополитических рисков и будущих угроз сложившемуся укладу. Манипулирование жизнью влечет за собой серьезные последствия. Они будут влиять на общество, экономику, сферу национальной безопасности и геополитические союзы почти невообразимыми способами, о чем мы подробно расскажем в следующей главе.

7

Девять рисков

Каждый, кто готовил блюда из грибов, особенно из шампиньонов, которые обычно используют в омлетах, пицце и соусах для спагетти, знает, что после срезания они моментально коричневеют. Это происходит из-за окисления фермента полифенолоксидазы под воздействием воздуха. Но в 2015 г. Инонг Ян из Пенсильванского университета модифицировал с помощью технологии CRISPR шесть генов грибов, чем снизил активность этого фермента на 30 %. В результате грибы дольше оставались белыми в упаковке, не так быстро темнели при нарезке и выдерживали манипуляции роботов при автосборе урожая{279}.

Обнаружив это, Ян действовал по установленному порядку – направил письмо в Министерство сельского хозяйства с объяснением методов, которыми он воспользовался. Поскольку существующий геном гриба был отредактирован без ввода в него чужеродных последовательностей ДНК из других растений, Ян утверждал, что некоричневеющий гриб не подпадает под государственное регулирование{280}. В созданных ранее ГМО, например в соевых бобах Roundup Ready компании Monsanto, использовались чужеродные гены для создания растений, способных выживать после воздействия смертоносных гербицидов. Ян же просто отключил фермент. Изменения не представляли опасности для человека, а вероятность влияния на другие растения или на животных, если грибы случайно окажутся в дикой природе, была чрезвычайно мала. Это открытие, как и большинство в биологии, было блестящим, изящным в своей простоте и вместе с тем удручающе банальным.

Тем не менее новость распространилась быстро, и в обществе разгорелись ожесточенные споры о потенциально опасных «грибах-франкенштейнах» и о будущем генетически модифицированных продуктов. «А вот и не контролируемые государством ГМО, – так начиналась статья в журнале MIT Technology Review. – Люди спорят о том, должны ли генетически модифицированные продукты иметь соответствующую маркировку. Однако может статься, что следующее поколение ГМО не только окажется без маркировки, но и не будет подлежать контролю»{281}. Журнал Scientific American опубликовал пространную статью под зловещим заголовком «Гриб с отредактированными по технологии CRISPR генами избежал регулирования в США»{282}. Десятки не связанных с наукой СМИ, включая британскую газету The Independent{283}, китайское издание Sina{284} и (кто бы мог подумать?) метеорологический ресурс The Weather Channel{285}, разжигали беспокойство провокационными историями об опасности не контролируемых государством модифицированных грибов. Опасаясь реакции потребителей, Giorgio Mushroom Company из Пенсильвании, которая помогла оплатить исследования Яна, решительно пошла на попятную, заявив, что вообще не собиралась выпускать эти грибы в продажу.

«Грибная проблема», как ее стали называть исследователи в сфере синтетической биологии, возникла потому, что обычные потребители, СМИ и система регулирования оказались совершенно не готовы к такому развитию событий. В США регламентирование биотехнологий пребывает в хаосе еще с 1990-х гг., когда такие компании, как Monsanto, впервые представили свои генетически измененные культуры. Существовавшая в то время нормативная база создавалась под традиционное сельское хозяйство и не распространялась на генетически модифицированные растения. Monsanto потратила миллионы долларов на лоббирование и пиар, что вынудило регулирующие органы действовать безотлагательно. Вместо того чтобы разработать современную систему, идущую в ногу с развитием биологии, политики ограничились запутанным сводом имевшихся правил регулирования. С тех пор мало что изменилось. В апреле 2018 г. Министерство сельского хозяйства США объявило, что не будет контролировать сельскохозяйственные культуры, подвергшиеся генетическому редактированию{286}. В отличие от истории с CRISPR-грибами, это заявление почти не привлекло внимания прессы. Зато оно привело к появлению пшеницы с повышенным содержанием клетчатки, сои с повышенным количеством полезных жирных кислот, а также томатов, требующих меньше воды и солнечного света, но при этом дающих больший урожай.

Буря негодования, вызванная грибами, – мелочь по сравнению с тем, что произошло после заявления, сделанного всего несколькими месяцами позже. В ноябре 2018 г. в Гонконгском университете во время конференции, посвященной редактированию генома человека, китайский ученый Хэ Цзянькуй решительно шагнул на сцену, держа в руках коричневую папку. Он рассказал собравшимся коллегам, что отредактировал методом CRISPR эмбрионы человека – якобы для того, чтобы наделить их пожизненным иммунитетом против ВИЧ-инфекции. По его словам, он провел эксперимент, чтобы имитировать мутацию CCR5∆32, которая естественным образом встречается у северных европейцев. Эта мутация приводит к удалению 32 пар оснований гена белка CCR5; такое воздействие на CCR5, по его словам, предотвратит заражение важного класса клеток иммунной системы человека вирусом ВИЧ, вызывающим СПИД{287}.

В течение нескольких лет Хэ трудился над решением поставленной задачи: сначала проводил опыты с мышами и обезьянами, затем подыскал 8 супружеских пар, взял у них сперму и яйцеклетки и создал эмбрионы, которые отредактировал. Он заявил, что консультировался с коллегами в Китае, США и Европе и представил свои исследования для публикации в рецензируемых журналах. А также настаивал на том, что получил согласие родителей, которые были полностью информированы, подписали подтверждающие это документы, согласились на имплантацию и – что любопытно – отказались от анализа амниотической жидкости эмбриона