Статью Мохики отклонили еще два журнала. Наконец, он смог опубликовать ее в Journal of Molecular Evolution, который был не столь престижным, но все же позволил ему представить свои результаты в рецензируемом издании. Но даже при взаимодействии с этим журналом Мохике пришлось снова и снова напоминать о себе нерасторопным редакторам. “Я пытался связаться с редакторами почти еженедельно, – говорит он. – И каждая неделя была для меня настоящим кошмаром, ведь я понимал, что мы сделали поистине великое открытие. Я не сомневался, что рано или поздно его сделают и другие ученые. Но у меня никак не получалось донести до [редакторов] его значимость”[68]. Журнал получил статью в феврале 2004 года, вынес решение о ее публикации лишь в октябре, и поэтому вышла она лишь в феврале 2005 года, через два года после того, как Мохика совершил свое открытие[69].
Мохика говорит, что им руководила любовь к красотам природы. В лаборатории в Аликанте он мог позволить себе заниматься фундаментальными исследованиями, не думая о том, как конвертировать их в нечто полезное на практике, и потому он даже не пытался запатентовать свои открытия, связанные с CRISPR. “Когда изучаешь, как я, странные организмы, живущие в необычных средах, например в очень соленых озерах, тобой движет лишь любопытство, – говорит он. – Казалось, что наше открытие вряд ли имеет связь с более типичными организмами. Но в этом мы ошибались”.
Как показывает история науки, открытия порой находят необычное применение. “Когда занимаешься исследованиями из любопытства, никогда не знаешь, к чему они однажды приведут, – отмечает Мохика. – Простые вещи могут иметь масштабные последствия”. Он оказался прав, когда заверил жену, что однажды его имя войдет в учебники истории.
Статья Мохики положила начало целой волне публикаций, демонстрирующих, что система CRISPR действительно была иммунной системой, которую бактерии адаптировали всякий раз, когда их атаковал вирус нового типа. Не прошло и года, как Евгений Кунин, исследователь из Национального центра биотехнологической информации США, расширил теорию Мохики и показал, что CRISPR-ассоциированные ферменты берут фрагменты ДНК атакующих вирусов и интегрируют их в собственную ДНК бактерий, то есть, по сути, копируют и вставляют в память “разыскные ориентировки” на опасные вирусы[70]. Но в одном Кунин с командой ошиблись. Ученые предположили, что защитная система CRISPR работает с помощью РНК-интерференции. Иными словами, они считали, что бактерии используют “ориентировки” на вирусы, чтобы находить способ воздействовать на матричные РНК, переносящие инструкции, закодированные в ДНК.
Так думали и другие исследователи. Именно поэтому с Дженнифер Даудной, ведущим специалистом Беркли по РНК-интерференции, неожиданно связалась коллега, которая пыталась разобраться в CRISPR.
Джиллиан Бэнфилд
Глава 10. Кафе Free Speech Movement
В начале 2006 года, вскоре после публикации первой статьи Даудны о ферменте Dicer, в ее кабинете в Беркли зазвонил телефон. С ней связалась профессор из Беркли, знакомая ей только понаслышке, – микробиолог Джиллиан Бэнфилд, которая, как и Мохика, интересовалась крошечными организмами, обитающими в экстремальных средах. Бэнфилд, общительная австралийка с ироничной улыбкой, была готова к сотрудничеству и изучала бактерии, которые ее команда обнаружила в очень соленом озере в Австралии, в горячем гейзере в Юте, а также в крайне кислотном стоке с калифорнийского медного рудника в солончаковое болото[71].
В процессе секвенирования ДНК своих бактерий Бэнфилд снова и снова находила примеры сгруппированных повторяющихся последовательностей, называемых CRISPR. Она была из тех, кто полагал, что система CRISPR работает посредством РНК-интерференции. Когда она ввела запрос “РНК-интерференция и Калифорнийский университет в Беркли” в Google, первым в списке результатов оказалось имя Даудны, и Бэнфилд решила ей позвонить. “Я ищу в Беркли человека, который работает с направляющими РНК, – сказала она, – и Google выдал мне ваше имя”. Они с Даудной договорились встретиться за чашкой чая.
Даудна никогда не слышала о CRISPR и не сразу поняла, о чем идет речь. Повесив трубку, она поискала информацию в интернете и обнаружила всего несколько статей на нужную тему. Прочитав в одной из них, что за аббревиатурой CRISPR скрывается фраза “короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами”, она решила подождать, пока Бэнфилд не объяснит ей, что это значит.
Они встретились ветреным весенним днем и сели за каменный столик на веранде специализирующегося на супах и салатах кафе Free Speech Movement у входа в библиотеку Беркли для студентов бакалавриата. Бэнфилд распечатала статьи Мохики и Кунина. Она понимала, что если она хочет понять функцию последовательностей CRISPR, то логично привлечь к сотрудничеству такого биохимика, как Даудна, который сможет проанализировать каждый компонент таинственной молекулы в лаборатории.
Когда я попросил их рассказать мне об этой встрече, они пылали тем же энтузиазмом, который, как сами они утверждают, чувствовали и тогда. Обе говорили быстро, особенно Бэнфилд, и заканчивали фразы друг за друга, то и дело смеясь. “Мы сидели, пили чай, и ты принесла с собой огромную стопку бумаги с данными об обнаруженных последовательностях”, – вспоминала Даудна. Бэнфилд, которая обычно работает на компьютере и редко распечатывает материалы, кивнула. “Я все показывала тебе последовательности”, – сказала она. “Ты была увлечена и говорила очень быстро, – подхватила Даудна. – У тебя было полно данных. Я тогда подумала: «Ей это очень и очень важно»”[72].
Сидя за столиком в кафе, Бэнфилд нарисовала последовательность ромбов и квадратов, которыми обозначила сегменты ДНК, обнаруженные в бактериях. Она сказала, что во всех ромбах содержатся идентичные последовательности, но в каждом из находящихся между ними квадратов последовательность уникальна. “Такое впечатление, что они быстро диверсифицируются в ответ на что-то, – сказала она Даудне. – Но что может вызвать появление таких странных сгруппированных последовательностей ДНК? Как именно они работают?”
До тех пор CRISPR в основном занимались микробиологи, как Мохика и Бэнфилд, которые изучали живые организмы. Они выстраивали красивые теории о CRISPR и иногда оказывались правы, но не проводили контролируемых экспериментов в пробирках. “В то время никто еще не изолировал молекулярные компоненты системы CRISPR, не испытал их в лаборатории и не изучил их структуру, – говорит Даудна. – В игру пора было вступить моим коллегам – биохимикам и специалистам по структурной биологии”[73].
Глава 11. Начало игры
Когда Бэнфилд предложила Даудне вместе работать над CRISPR, Даудна оказалась в тупике. У нее в лаборатории не было человека, который мог бы этим заняться.
Затем на собеседование к ней пришел необычный кандидат на позицию постдока. Монтанец Блейк Виденхефт, харизматичный и милый, как медвежонок, обожал природу, регулярно ходил в походы и большую часть своей научной карьеры провел в погоне за микроорганизмами, обитающими в экстремальных средах, которые находил везде, от Камчатки и Йеллоустонского национального парка до своего заднего двора, прямо как Бэнфилд и Мохика. Не имея блестящих рекомендаций, он все же твердо решил переключиться с биологии малых организмов на биологию молекул, и когда Даудна спросила его, чем он хотел бы заняться, он произнес волшебные слова: “Вам знакома аббревиатура CRISPR?”[74]
Виденхефт родился в городке Форт-Пек (штат Монтана, население – 233 человека), который находится в 130 км от канадской границы и очень далеко – от всего остального. Его отец был специалистом по биологии промысловых рыб и работал в Отделе охраны дикой природы штата Монтана. В школе Виденхефт занимался борьбой и бегом, ходил на лыжах и играл в американский футбол.
Блейк Виденхефт на Камчатке (Россия)
В бакалавриате Университета штата Монтана он изучал биологию, но редко бывал в лаборатории. Ему больше нравилось ездить в соседний Йеллоустон и собирать микроорганизмы, которые выживали в геотермальных источниках парка. “Мне было невероятно интересно находить образцы организмов в геотермальном источнике, класть их в термос, выращивать в искусственных горячих источниках в лаборатории, а затем рассматривать под микроскопом и видеть то, чего мы никогда прежде не видели, – говорит он. – Это изменило мои представления о жизни”.
Университет штата Монтана подходил Виденхефту идеально, поскольку позволял ему потакать своей любви к приключениям. “Я всегда смотрю вперед и вижу за одной горой другую”, – отмечает он[75]. Окончив университет, он вовсе не планировал становиться исследователем. Как и отец, он интересовался биологией рыб и поступил на работу на судно, которое занималось ловлей крабов в Беринговом море у берегов Аляски, где собирал данные для государственных структур. После этого он отправился на лето в Гану, где учил детей естествознанию, а затем некоторое время работал в Монтане сотрудником лыжного патруля. “Я жить не мог без приключений”.
Но все же в путешествиях он вечерами возвращался к своим старым учебникам биологии. Его научный руководитель Марк Янг изучал вирусы, которые атаковали бактерии в горячих геотермальных источниках Йеллоустона. “Энтузиазм Марка, желавшего понять, как работают эти биологические машины, был заразителен”