Методики, развитые Бергом и другими исследователями, позволили современным генным инженерам действовать подобно режиссеру фильма. Они также словно бы ведут монтаж отснятого «киноматериала». Удаляют из «киноленты жизни» неинтересные кадры и вставляют с помощью молекулярных (ферментных) ножниц и клея новые «кинокуски». Кинорежиссер творит за особым монтажным столом. И у генных инженеров в лабораториях есть особые химические столы, где они могут манипулировать с «кадрами» ДНК.
Человек, попавший в лабораторию, где ведутся генноинженерные операции, может быть обманут видимостью простоты оборудования. Действительно, в сравнении, скажем, с физической лабораторией — резкий контраст: вместо, к примеру, громадных синхрофазотронов — штативы с пробирками, какие-то шкафы, полки, на которых не только приборы, но и книги по биохимии, микробиологии. Не очень все это впечатляет!
Так воспримет святилище генных инженеров непосвященный, специалисты же будут придерживаться иного мнения. Вот что на сей счет пишет уже цитировавшийся нами Медников: «Современная биологическая лаборатория высокого класса насыщена разнообразной электроникой и прочей машинерией не менее, чем физическая. Высокооборотные центрифуги (они разделяют компоненты клеток, помогают выделить из них ядра и другие составляющие. — Ю. Ч.) с вакуумом и охлаждением, аппараты для электрофореза (в них под действием электрического поля могут быть, к примеру, рассортированы по размерам отрезки молекул ДНК. — Ю. Ч.), автоматические счетчики радиоактивности с программным управлением. Список этот легко продолжить. В принципе можно обойтись без части оборудования, но ценой самого дорогого — времени. Экономия здесь оказывается худшим видом расточительства.
Но главное даже не в этом. Получение ферментов, необходимых для работы, тех же рестриктаз, немыслимо без развитой микробиологической и химической промышленности самого высокого уровня. Хорошо еще, что ферменты-реактивы чрезвычайно активны и, допустим, пятисот миллиграммов рестриктазы хватит усердно работающей группе на год. Ведь сверхчистый фермент дороже золота, если оценивать по весу. Наконец, для генной инженерии совершенно необходимы многие соединения, меченные радиоактивными изотопами — фосфором, углеродом, тритием, причем активность их должна быть весьма высока, порядка сотен тысяч импульсов в минуту. Значит, требуются и ядерные реакторы, и радиохимические лаборатории для синтеза меченых органических соединений. Так что простота методов генной инженерии только кажущаяся. Как и везде, здесь ничто не дается даром. Наука никогда еще не стоила дороже, чем сейчас, но зато и никогда не приносила раньше столь фантастических результатов…»
Конкретные успехи биоинженерии еще очень скромны. Что уже сделано? Главное — удалось превратить бактерии в микроскопические фабрики, производящие некоторые фармацевтические препараты.
Первым в списке надо поставить инсулин, белок, вырабатываемый в организме человека поджелудочной железой. Он регулирует углеводный обмен, в частности уровень сахара в крови. Недостаток инсулина вызывает диабет, или сахарную болезнь. Лечить ее не умеют: каждый день больному необходимо делать уколы — вводить инъекции инсулина.
А где его взять? Инсулин животных, как правило, не воспринимается людьми. Синтезировать этот продукт искусственно? В 60-х годах ученым удалось этого добиться, но стоил такой инсулин страшно дорого. Проще поступить так: в бактериальную клетку поместить ген человека, ответственный за выработку инсулина, и заставить ее штамповать лекарства от диабета.
Трудностей на этом пути пришлось преодолеть немало, основная же — быстро выяснилось, что бактерии не умеют обращаться с расчлененными на экзоны, смысловые блоки генной информации, и интроны, кажущиеся пока бессмысленными «инфорпустоты», генами высших организмов. На многие хитрости пришлось идти, целую приключенческую повесть можно было бы написать о том, как исследователям удалось обмануть бактерии, добиться — в нашей стране эти работы были выполнены в Институте биоорганической химии имени Шемякина АН СССР — получения столь необходимого людям продукта. Сейчас бактериальный инсулин уже продается в аптеках.
Теперь об интерфероне. Это особое вещество, обнаружено оно было в 1957 году, вырабатывают клетки животных и человека, подвергшиеся нападению вируса. Интерферон может предохранить человека от многих вирусных заболеваний, гриппа, например. Но где взять большие количества этого ценного препарата? Ведь из литра крови удается выделить всего лишь микрограммы интерферона, дозу, достаточную только для одной инъекции. И тут исследователи вновь обратились за помощью к бактериям. Создали химерические молекулы ДНК с генами человека, кодирующими биосинтез интерферона, встроили ее в плазмиду… Так удалось создать бактерии, способные синтезировать сотни микрограммов полезного вещества в расчете на литр раствора, где содержатся бактериальные клетки.
С помощью подобных же приемов из кишечной палочки (исследования Института молекулярной биологии АН СССР) удается нарабатывать еще один важный белок — гормон роста соматотропин. Его недостаток приводит к карликовости, избыток — к гигантизму.
Соматотропин известен медицине давно. В 1921 году были поставлены эффектные опыты: с помощью этого гормона — его вырабатывает особая железа, расположенная у человека и животных у основания черепа, — удалось вырастить крыс-гигантов. Выделен этот белок был в 1956 году. Тогда же его стали с успехом применять для лечения некоторых форм карликовости. Люди, которым он вводился, начинали быстро расти, и их тело принимало нормальные пропорции.
Где взять большие количества соматотропина? Здесь опять же помогли методы биоинженерии. Они же в скором времени позволят получать и другие ценные человеческие белки, ферменты и гормоны: помогающие при психических расстройствах эндорфины, ингибиторы (замедлители) развития злокачественных опухолей. В принципе так можно заставить бактерии синтезировать и белки мяса или молока. В Эдинбурге ученые сейчас изучают возможность изменения с помощью биоинженерии состава молока животных. В коровьем молоке будет, как в овечьем или козьем, больше жиров и белков.
Глава 10Бифштексы на грядке
Показал садовод
Нам такой огород,
Где на грядках, засеянных густо,
Огурбузы росли,
Помидыни росли,
Редисвекла, чеслук и репуста,
Сельдерошек поспел
И моркофель дозрел,
Стал уже осыпаться спаржовник…
Лет пять назад, в начале 80-х годов министр сельского хозяйства США Джон Р. Блок сделал громогласное и широковещательное заявление. Он объявил о том, что ученые Висконсинского университета в ходе исследований совершили настоящий переворот в науке. Что в «генетике растений начинается новая эра», которая скоро приведет к «зеленой революции».
Что же произошло? Отчего поднялся такой сыр-бор? Шум и гам возник из-за того, что удалось передать подсолнечнику ген фасоли, который теперь контролирует в нем синтез одного из белков.
Полученная учеными растительная химера получила название «санбин» («sunbean» буквально «солнечная фасоль»), ибо ее родителями стали подсолнечник («sunflower») и фасоль («bean»), растения, состоящие в далеком родстве.
Санбин — действительно свидетельство больших возможностей генетической инженерии. Но означает ли это, что сбылись заветные чаяния ученых? Что биоинженерия подошла к совершенно новому, очень важному для нее этапу? Что скоро с голодом на земном шаре будет покончено? Конечно, нет. До этого еще очень далеко. Санбин — лишь заявка на будущее. Развившееся, способное дать потомство зеленое растение получено не было, пока это всего лишь шарообразный сгусток клеток, лишь один из шансов пробиться в будущее, лишь зацепка, пренебрегать которой, однако, понятно, не стоит.
Генная инженерия полна крайностей. В ней черные краски мирно уживаются с мажорными тонами — зелеными, оранжевыми, с цветом зелени и солнечных лучей. Мрачные прогнозы, разговоры о киборгах (киборг — это технически усовершенствованный человек, способный жить в любой среде), послушных чужой воле, о неразмышляющих вояках-суперменах… И здесь же светлые грезы о невиданных прежде растениях.
Хотя человеку стороннему, наблюдателю чудес наук многие затеи молекулярной биологии могут показаться чистой воды прожектерством или делом весьма далекого будущего, сами генные инженеры не сомневаются, что их исследования позволят:
получать плодоносящие деревья, вырабатывающие естественные яды против вредных насекомых. От пестицидов, загрязняющих окружающую среду, тогда можно было бы отказаться;
научить растения поглощать азот непосредственно из атмосферы (долой азотные удобрения, вместе с производящими их громадными фабриками!);
получить растения, стойкие к засухам, способные усваивать соленую воду, не полегающие под дождем и градом, не страшащиеся заморозков, устойчивые к гербицидам и вирусным болезням;
вывести кукурузу, в початках которой содержалось бы столько же белка, сколько, скажем, в курином яйце, что позволило бы в тех странах, где выращивается много кукурузы, вовсе исключить мясо из рациона.
Пока мы по необходимости все еще убиваем животных, чтобы питаться их мясом, но куда более гуманным и гораздо более выгодным путем было бы получать все необходимые нам белки от растений. И генная инженерия обещает создать «суперовощи» с высоким содержанием белка — этакие «растительные бифштексы», «бифштексы на грядках». По питательности они превзойдут мясо…
Трудами ученых должны сбыться и другие фантастические проекты. Вот один из них. У растения съедобны плоды и семена, реже — листья или корнеплоды. Но, кроме съедобных частей, есть и несъедобные: стволы, цветы, кора… Растениям они необходимы, нам — нет, во всяком случае, в качестве пищи. Так стоит ли мириться с тем, что участки земли, получающие солнечную энергию, достаточную для тысяч человек, кормят только десятки? Отчег