Ginkgo Bioworks мы позаимствовали формулы компонентов нашего аромата у природы, но можно было обойтись и без этого. Мы могли бы создать собственные гены аромата, нанизав аминокислоты так, как подсказали бы нам исследования или интуиция, и получив интереснейший запах. Мы могли бы экспрессировать синтетические белки в дрожжах, понюхать результат и решить, все ли нас устраивает или надо еще что-то подкрутить. Свободные от большинства эволюционных ограничений, мы могли бы смешивать и составлять модифицированные синтетические ароматические молекулы, чтобы создать запах, который удовлетворит самый капризный нос.
Синтетическая биология избавляет нас от необходимости обуздывать воображение. А следовательно, трудно предсказать, какие новые инструменты, методы и продукты мы со временем создадим.
В 2002 году Калифорнийское управление по охоте и рыболовству запретило заводчикам аквариумных рыбок продавать данио – мелких тропических пресноводных рыбок, как правило – в бело-голубую полоску, которых в зоомагазинах советуют начинающим аквариумистам как «несложных в уходе». Обычно такой запрет означает, что есть опасения, как бы обсуждаемый вид не стал инвазионным. Но в этом случае дело было в другом. Данио – тропические рыбки, плохо приспособленные к жизни в холодных реках и ручьях Калифорнии, и хотя их десятилетиями разводили в аквариумах, на воле в тех местах не было обнаружено ни одной популяции. А этот вид данио вообще вряд ли смог бы создать местную популяцию, поскольку, в сущности, сам рекламирует себя хищникам. Дело в том, что данио светятся, и именно эта их особенность как раз и встревожила членов калифорнийского комитета.
Попавшие в опалу рыбки назывались «глофиш», и это была линия генно-модифицированных данио, которые тогда только поступили в продажу в США. Породу глофиш разработали несколькими годами ранее в лаборатории Чжиюаня Гуна в Национальном университете Сингапура в рамках проекта по созданию рыбы, которая предупреждала бы людей о загрязнении воды. Гун выбрал данио, поскольку по сравнению с другими рыбами их относительно несложно модифицировать. У икринок данио прозрачная оболочка, так что развивающиеся эмбрионы видны еще на стадии одной клетки. Если редактировать геном уже на этой первой стадии развития, можно добиться не только того, что все ткани рыбы будут модифицированы одинаково, но и того, что модификация передастся следующему поколению.
Целью Гуна было создать данио, который станет живым датчиком и подаст видимый предупреждающий сигнал, если заплывет в загрязненные воды. Для этого ученому сначала потребовалось выявить гены, которые экспрессируются только в присутствии загрязнений. Он обнаружил эти гены, подвергнув данио воздействию токсинов вроде эстрогена и тяжелых металлов и посмотрев, какие гены при этом экспрессируются. Кроме того, нужно было методами генной инженерии создать видимый сигнал, который экспрессируется одновременно с генами, чувствительными к загрязнениям, чтобы предупредить наблюдателей о присутствии загрязнения. Для этого он обратился к гену, появившемуся в ходе эволюции у медуз, – это так называемый зеленый флуоресцентный белок, ЗФБ. При экспрессии ЗФБ создает белок, поглощающий ультрафиолетовое излучение солнца и испускающий его в виде зеленого света с более низкой энергией. План Гуна состоял в том, чтобы внедрить ЗФБ поблизости от генов, чувствительных к загрязнению, так, чтобы их экспрессия оказалась завязана друг на друга. Когда генно-модифицированная рыбка данио заплывает в загрязненную воду, у нее экспрессируются оба гена и она загорается, словно зеленая флуоресцентная лампочка.
Дабы доказать, что можно модифицировать данио так, чтобы они светились зеленым, рабочая группа Гуна внедрила ЗФБ в геном данио, не связывая его с экспрессией других генов. Модифицированные рыбки светились! И заметил это не только Гун. Не прошло и двух лет, как Алан Блейк и Ричард Крокетт, бизнесмены из Остина, получили в Национальном университете Сингапура лицензию на применение технологии Гуна с совершенно иной целью: они решили разводить и продавать светящихся рыбок в качестве аквариумных.
Блейк и Крокетт основали компанию Yorktown Technologies, которая вывела на рынок две породы светящихся данио, созданных Гуном: одна – «электро-зеленые» данио цвета, который давал ЗФБ, другая – «звездно-красные» данио, модифицированные так, чтобы экспрессировать ген красного флуоресцентного белка, возникшего в ходе эволюции у кораллов. Кроме того, Блейк и Крокетт взялись разрабатывать рыбок новых, еще более ярких, цветов и адаптировать эту технологию к другим распространенным видам аквариумных рыб. Сегодня аквариумисты, живущие там, где рыбки глофиш не попали под запрет, могут украшать свои аквариумы пятью разными видами светящихся рыбок (данио, бойцовыми рыбками, барбусами, тетрами и таиландскими лабео) самых разных цветов – «солнечного оранжевого», «галактического фиолетового», «космического синего» и «лунного розового». Генно-модифицированное сияние каждой рыбки обеспечивается в основном генами кораллов и актиний. В 2017 году Yorktown Technologies продала марку «Глофиш» фирме Spectrum Brands Holdings за 50 миллионов долларов. На момент продажи рыбки глофиш занимали примерно 15 % американского рынка продаж аквариумных рыбок.
Светящиеся рыбки – единственные на сегодня генно-модифицированные домашние животные, доступные (относительно) всем желающим, однако существуют еще и светящиеся кошки, собаки, кролики, птицы и поросята, хотя все они созданы не в качестве домашних животных, а как научные инструменты. С момента открытия ЗФБ стал популярным геном-маркером и вытеснил устойчивость к антибиотикам как критерий успеха эксперимента – то есть как показатель, что ту или иную модификацию удалось внести в геном. Например, ученые из Рослинского института в Шотландии создали трансгенных кур, чей геном содержит и ЗФБ, и модификацию, делающую их устойчивыми к птичьему гриппу. Применив ЗФБ как маркер, ученые смогли одновременно отследить, каких цыплят удалось модифицировать (цыплята светились при ультрафиолетовом освещении), и частотность и распространенность среди них птичьего гриппа (цыплята были больны), что позволило проверить, действительно ли модификация защищает кур от птичьего гриппа.
Прием со свечением применялся и для оценки успеха при генной модификации первой трансгенной собаки Раппи – сокращение от Руби Паппи, «рубиновый щенок». Раппи родилась в Южной Корее в 2009 году и была одной из помета из четырех клонированных биглей, которых ученые из Сеульского национального университета модифицировали, чтобы у них экспрессировался ген красного флуоресцентного белка. Эксперимент был просто проверкой гипотезы: ученые хотели доказать, что трансгенных собак можно клонировать. Раппи и ее генетически идентичные сестры при естественном освещении выглядели абсолютно нормальными. Но под ультрафиолетом они испускали прелестное яркое рубиново-красное сияние. Когда Раппи спарили с нетрансгенным кобелем, половина ее щенков унаследовала ген красного белка, показав, что трансген успешно инкорпорировался в ее зародышевую линию.
Пока что генно-инженерных собак и кошек не раздают в местных приютах, однако Раппи и ей подобные – наше будущее. Кто-то из таких домашних животных будет светиться при ультрафиолетовом освещении, но большинство подвергнутся модификациям, вызывающим экспрессию черт, которые качественно улучшат наших любимцев. Скажем, поскольку большинство из нас обитает в городах, нам наверняка захочется получить миниатюрных питомцев, лучше приспособленных к жизни в квартире. Эту цель и поставил перед собой Пекинский институт геномики, когда в 2014 году объявил о скором начале продаж генно-инженерных микропигов – свинок породы бама, генно-модифицированных для городской жизни таким образом, чтобы вырастать не тяжелее 14 кило (что составляет около 25–35 % от габаритов обычной свиньи породы бама). Однако через несколько лет Пекинский институт геномики безо всяких объяснений отказался от массового разведения микропигов, и пошли слухи, будто эти якобы крошечные свинки, хотя и впрямь растут медленнее обычных, в конце концов достигают нормальных размеров, не слишком-то пригодных для городской жизни.
В будущем генно-инженерные породы домашних животных, вероятно, станут более совершенными версиями обычных. Синтетическая биология позволит нам укрепить черты, которых раньше добивались селекцией: гипоаллергенность, охотничьи качества, острое обоняние – только без возни с разведением. Работа уже ведется. Ученые из Институтов биомедицины и здравоохранения в Гуанчжоу в 2015 году объявили, что создали бигля с двойным объемом мускулатуры, убрав у него из генома ген миостатин, – тот самый, отсутствие которого обеспечивает двойной объем мускулатуры и у коров породы бельгийская голубая. Ученые из Гуанчжоу предполагают, что особо мускулистый бигль принесет много пользы военным и полиции, однако я в этом сомневаюсь. А вот если они смогут заставить лабрадоров и спаниелей вынюхивать раковые опухоли, я проголосую за них обеими руками.
Инструменты синтетической биологии можно также применять, чтобы делать наших питомцев здоровее и улучшать наши с ними отношения. Поскольку уже удалось выявить мутации, вызывающие у далматинцев склонность к мочекаменной болезни, а у боксеров – к заболеваниям сердца, генная инженерия сможет полностью избавить породы от этих неадаптивных черт. Мы все лучше понимаем, какие гены отвечают за какие черты, и специалисты по синтетической биологии могут с опорой на эти данные создать, к примеру, кошек, которые не экспрессируют аллергены в слюне, и золотистых ретриверов, которые не линяют.
Однако синтетическая биология позволяет нам не ограничиваться уже имеющимися чертами. Каких новых домашних животных мы создадим, когда выйдем за рамки традиционного инструментария селекции? Сбросив эволюционные ограничения, мы сможем комбинировать гены, невзирая на границы видов и даже эпох. Мы сможем создать собак, которые чирикают, как птицы, и птиц, которые мяукают, как кошки, саблезубых кошек и шерстистых морских свинок. Мы сможем создать крылатых биглей и яйцекладущих терьеров и вырастить рыб, которые будут выбираться из аквариумов и бежать к нам через комнату, чтобы приласкаться. Ясно, что все это – фантастические твари, сущая нелепица, и сегодняшняя наука ничем таким, понятное дело, заниматься не будет. Мы знаем слишком мало о взаимодействии генов и о том, какие сочетания экспрессии генов и времени ее включения обеспечивают большинство этих черт, и у нас нет способа сочетать сложные черты, возникшие в ходе долгих и независимых эволюционных траекторий. Но я бы не стала отмахиваться даже от самых безумных идей. Представьте себе, как хохотали бы наши предки охотники-собиратели, если бы им сказали, что люди когда-нибудь сумеют сделать из волка чихуахуа.