GJB2, имеющие глухую дочь) серьезно рассматривает его предложение.
Медицинское и научное сообщество всего мира пытается выработать правила и стандарты для редактирования человеческих генов на уровне эмбрионов. Некоторые призывают к международному мораторию на такие исследования, но им не хватает влияния. Другие считают возможным редактирование генома для избавления от болезней, сопровождающихся тяжелыми страданиями (но относится ли к ним наследственная глухота?). Очевидно, что международные научные и биоэтические организации способны прийти к какому-то соглашению по этому вопросу, но пока что не существует какого-либо управляющего органа, который обладал бы достаточным влиянием, чтобы разрешать или запрещать эксперименты по редактированию генома человеческих эмбрионов.
Как я уже упоминал, оплодотворение in vitro представляет собой манипуляцию с клетками, позволяющую в значительной степени влиять на формирование человеческого организма. Отбор эмбрионов, редактирование генов и – теоретически – введение новых генов в геном главным образом зависят от воспроизводства клеток (при встрече сперматозоида и яйцеклетки) и их начального взрывного роста (развитие эмбриона на ранних стадиях развития) в чашке Петри. Когда создание человеческого эмбриона выводится за пределы матки (что позволяет делать микроинъекции и проводить биопсию, культивировать, замораживать, генетически модифицировать и растить эмбрионы), становится возможным подвергнуть его целому ряду значительных генетических изменений при помощи различных технологий.
Хэ Цзянькуй принимал абсолютно неудачные решения буквально на каждом этапе своей работы: неправильный ген, неправильные пациенты, неправильный протокол, неправильная задача. Но еще он поддался неизбежному искушению, возникающему при появлении любой новой технологии: он хотел быть первым. Он часто повторял, что его исследование – это путь к Нобелевской премии. Он сравнивал себя с Эдвардсом и Стептоу, однако мне он напоминает скорее современную версию Лэндрума Шеттлса: чрезвычайно самонадеянный и упрямый, невероятно увлеченный наукой, но, по-видимому, неспособный проводить в экспериментальных исследованиях разграничение между людьми и аквариумными рыбками.
Это его не оправдывает – другие ученые, владеющие такими же технологиями, умеют себя контролировать. Однако генетические манипуляции с человеческими эмбрионами (путем отбора эмбрионов или редактирования генома) для избавления от болезней (или, возможно, для расширения человеческих возможностей) чем дальше, тем больше кажутся неизбежным направлением развития медицины. То, что начиналось как способ решать проблему бесплодия, теперь становится способом избавляться от человеческих уязвимостей. И в центре этой терапии находится чрезвычайно гибкая и чрезвычайно ценная клетка – оплодотворенная яйцеклетка, человеческая зигота.
Сейчас в нашем повествовании мы выйдем из замкнутого мира одноклеточной зиготы и перейдем к развивающемуся эмбриону. Но давайте остановимся и задумаемся, почему мы вообще покинули одноклеточный мир. Как появились “мы” – многоклеточные организмы? Рассмотрим пример дрожжей или некоторых одноклеточных водорослей. Эти единичные, или современные, клетки, как называет их биолог Ник Лейн, обладают фактически всеми свойствами клеток гораздо более сложных организмов, включая человека. Их много, они чрезвычайно успешны в своих средах обитания и прекрасно себя чувствуют в самых разных условиях на Земле. Они общаются между собой, воспроизводятся, осуществляют метаболизм и передают сигналы. У них есть ядра, митохондрии и большинство других органелл, обеспечивающих удивительную эффективность функционирования автономных клеток. И поэтому возникает вопрос: с какой же стати они избрали путь объединения в многоклеточные организмы?17
Эволюционные биологи, занимавшиеся изучением этого вопроса в начале 1990-х годов, считали, что переход эукариот (ядерных клеток) от одноклеточной к многоклеточной жизни произошел в результате преодоления высокого эволюционного порога. В конце концов, не могла ведь дрожжевая клетка проснуться в один прекрасный день и решить, что ей будет лучше жить в виде многоклеточного организма. Как сказал венгерский эволюционный биолог Ласло Наги, переход к многоклеточным организмам “рассматривался как важнейший переход с большими генетическими [и, следовательно, эволюционными] трудностями”18.
Однако результаты некоторых недавних экспериментов и генетических исследований указывают на совсем другой ход событий. Во-первых, многоклеточные организмы очень древние. Возраст спиральных окаменелостей, похожих на свернутые побеги папоротника, которые начали формироваться в среде зеленых и сине-зеленых водорослей, составляет около двух миллиардов лет; по какой-то причине индивидуальные клетки начали срастаться друг с другом. Около пятисот семидесяти миллионов лет назад появились и разрослись на дне океана листовидные “организмы” с лучевой структурой, напоминающие тоненькие вены (венулы) и состоящие из многочисленных клеток. Из отдельных клеток сформировались губки. Колонии микроорганизмов самопроизвольно объединялись с образованием новых “существ”, предвещая появление нового типа существования.
Но, вероятно, самым удивительным свойством многоклеточной жизни является ее независимая эволюция у разных видов, произошедшая не один раз, а множество раз19. Как будто стремление к многоклеточному существованию было столь сильным и всеобъемлющим, что эволюция вновь и вновь перешагивала через все преграды на этом пути. Генетические данные однозначно это подтверждают. Коллективное существование (по сравнению с изоляцией) давало столько преимуществ, что силы естественного отбора многократно приводили к победе коллективизма. Как выразились эволюционные биологи Ричард Гросберг и Ричард Стрэтмэн, переход от одиночных клеток к многоклеточным организмам был “маленьким большим переходом”20.
Этот “маленький большой переход” от одноклеточной к многоклеточной жизни можно изучить и в какой-то степени воспроизвести в лабораторных условиях. В рамках одного из самых интересных экспериментов такого рода, выполненного в 2014 году в Университете Миннесоты, группа исследователей под руководством Майкла Травизано и Уильяма Рэтклифа добилась эволюции многоклеточного существа из одноклеточного организма21.
Худой и безмерно воодушевленный Рэтклиф в очках в металлической оправе похож на вечного студента-старшекурсника, однако на деле он профессор, автор многих цитируемых статей и руководитель большой лаборатории в Атланте22. Однажды утром в 2010 году Рэтклиф, завершавший работу над диссертацией по экологии, эволюции и поведению, беседовал с Травизано о происхождении многоклеточной жизни. Оба знали, что многие одноклеточные формы эволюционировали в многоклеточные по разным причинам и разными путями.
Когда Рэтклиф описывал их эксперимент, он посмеивался, перефразируя известное начало классического романа Толстого: “Все счастливые семьи похожи друг на друга, каждая несчастливая семья несчастлива по-своему”. Как он сказал мне, в эволюции многоклеточной жизни логика обратная: каждый одноклеточный организм избрал собственный путь превращения в многоклеточную форму. Каждый стал “счастливым”, точнее, приспособленным в эволюционном плане, развиваясь по собственному пути. А одноклеточные организмы остались, так скажем, похожими друг на друга одноклеточными. Говоря словами Рэтклифа, эта ситуация “противоположна ситуации Анны Карениной”.
Травизано и Рэтклиф работали с дрожжами. В декабре 2010 года, во время рождественских каникул, Рэтклиф провел один из самых великолепных по простоте эволюционных экспериментов. Он вырастил клетки дрожжей в десяти колбах, а потом дал им отстояться сорок пять минут, так что одиночные клетки дрожжей продолжали плавать на поверхности, а более тяжелые многоклеточные агрегаты (“кластеры”) осели на дно. (После нескольких экспериментов выяснилось, что разделение происходит эффективнее, если вращать культуру в центрифуге на низкой скорости.) Рэтклиф отобрал многоклеточные кластеры, осевшие под действием силы тяжести, и вырастил их, а затем повторил процесс более шестидесяти раз со всеми десятью культурами, каждый раз отбирая осевшие на дно агрегаты. Он имитировал отбор и рост на протяжении многих поколений23 – Галапагосские острова Дарвина в колбе.
Когда Рэтклиф шел в лабораторию на десятый день, валил густой снег. “Большие тяжелые хлопья снежинок”, – вспоминал он. Он стряхнул снег с куртки и ботинок, взглянул на колбы и немедленно понял: что-то произошло. Жидкость в колбах с десятой культурой была прозрачной, а на дне лежал осадок. Под микроскопом он увидел такую же картину, как за окном: во всех десяти колбах осадок превратился в многоклеточные агрегаты нового типа – кристалловидные, с многочисленными отростками скопления сотен дрожжевых клеток. Живые снежинки. Однажды объединившись, эти “снежинки” продолжали жить в виде кластеров. При последующем культивировании они не разделялись на одиночные клетки, а сохраняли конфигурацию. Войдя в фазу многоклеточной жизни, эволюция отказывалась поворачивать обратно.
Рэтклиф понял, что агрегаты (он называл их “снежиночками”) возникли по той причине, что материнские и дочерние клетки оставались в кластере даже после деления. Эта картина воспроизводилась из поколения в поколение, как в сплоченной семье, где дети, вырастая, не покидают дом предков.
По мере продолжения эксперимента кластеры становились все крупнее, и у ученых возник новый вопрос. Как размножаются эти агрегаты? Простая модель предполагает, что от кластера отделяется одиночная клетка, которая затем растет, превращаясь в новую звездчатую форму. Однако выяснилось, что кластеры размножаются, расщепляясь посредине по достижении определенного размера. Семья из нескольких поколений распадается на две семьи из нескольких поколений. “Это было невероятно, – рассказывал мн