К сожалению, от манипуляций с плодовыми мушками, какой бы интерес они ни представляли для науки, реальному миру ни жарко, ни холодно. Плодовые мушки болезней не переносят и урожай не портят, да и вообще никак не влияют на наше социально-экономическое положение, если не считать их роли в научных исследованиях. «Восьмидесятые годы были временем поисков вслепую, – вспоминает Аткинсон. – Мы думали, что открытие “Р” станет значительным прорывом, но результаты дальнейших исследований и экспериментов были сплошь отрицательные».
К началу 1990-х годов стало ясно, что потенциал «Р» иссяк и пользы от него нет никакой. Ученые принялись за поиски других прыгающих генов. В 1996–1997 году Аткинсон в сотрудничестве с молекулярным генетиком Дэвидом О’Брохта из Мэрилендского университета обнаружил такой ген в комнатной мухе. Этот ген назвали гермесом. Была надежда, что он окажется более полезным с прикладной точки зрения, нежели ген «Р», и уже в следующем году надежда оправдалась: Энтони Джеймс, энтомолог-генетик из Калифорнийского университета в Ирвайне, использовал его для генетической модификации комара, переносящего желтую лихорадку.
Но это было только начало битвы.
Плодовые мушки являются рабочими лошадками современной генетики. В связи с этим существует длинный список их черт, которые идентифицировались и культивировались в лабораторных условиях. Одной из таких черт, к примеру, является цвет глаз. Работая с плодовыми мушками, Спрэдлингу и Рубину достаточно было следить только за изменением цвета глаз, т. е. за генетическим маркером, чтобы убедиться в успешности эксперимента. Но у комаров таких маркеров нет. Поэтому единственный способ выяснить, выполнил ли свою работу прыгающий ген, – дать потенциальным трансгенным комарам размножиться в нескольких поколениях, а потом исследовать их под микроскопом и проверить, сохраняется ли внедренная модифицированная ДНК. С точки зрения долгосрочной борьбы с малярией этот процесс слишком трудоемкий, чтобы быть экономически жизнеспособным. Кроме того, микроскопическое исследование предполагает умерщвление комара, отчего он не сможет дальше плодиться – даже если содержит модифицированную ДНК.
В конце 1980-х годов ученые, пытаясь преодолеть эти препятствия, стали искать легко идентифицируемый генетический маркер, который ассоциировался бы с прыгающими генами. В начале 1990-х годов исследователи из Колумбийского университета начали экспериментировать с медузами, которые под ультрафиолетовыми лучами светились флуоресцентным зеленым светом. Оказалось, что белок, создающий такое свечение, можно внедрить в организм комара, не убивая его. Затем в 2000 году Питеру Аткинсону удалось прикрепить данный белок, получивший название Day-Glo, к «гермесу», и ситуация сразу же изменилась: использование генетически измененных комаров стало восприниматься всем научным сообществом как вполне перспективное направление борьбы с заболеваниями, переносимыми этими насекомыми.
Несколько лет спустя, используя маркер Day-Glo как ориентир, генетик из Университета Джонса Хопкинса Марсело Джейкобс-Лорена обнаружил маленький пептид, который прикрепляется к рецепторам в кишечнике комара – в том самом месте, куда обычно цепляются малярийные паразиты. Когда он ввел в организм комара ген, соответствующий этому пептиду, оказалось, что, в результате блокирования данным пептидом рецепторов, личинки паразитов погибают в кишечнике комара, не успевая размножиться и кого-либо заразить. Вот это уже был настоящий прорыв. Джейкобс-Лорена превратил комара в пестицид.
К сожалению, комары-пестициды оказались приспособленцами, что породило целый ряд новых проблем.
4
Один из главных уроков, усвоенных учеными в той химической войне, которую они вели на протяжении столетия, заключался в том, что и комары, и малярийные паразиты весьма ловко приспосабливаются к пестицидам за счет мутаций. По этой причине, признавая несомненные научные заслуги Джейкобса-Лорены, все понимали, что для победы в войне этого недостаточно. «Чтобы гарантированно достичь успеха, – отмечает Энтони Джеймс, – нам нужно создать такого трансгенного комара, который убивает малярийных паразитов множеством различных способов. Для нас это единственный способ идти на несколько шагов впереди эволюции».
Такая работа тоже ведется. Например, Джейкобс-Лорена блокирует рецептор в кишечнике комара, к которому прикрепляются паразиты, а Джеймс нашел способ лишить паразитов способности закрепляться в слюнной железе комара. Тем временем Александр Райхель из Калифорнийского университета в Риверсайде выбрал совершенно иной подход: он придумал, как активизировать иммунную систему комара каждый раз, когда есть шанс, что комар инфицирован малярийными паразитами, – и уничтожать их, не дав размножиться и распространиться.
Однако, даже если мы сможем перехитрить эволюцию и полностью уничтожить малярию в лабораторных условиях, надо еще добиться того, чтобы все это работало в реальном мире. Трансгенные комары, созданные Джейкобсом-Лореной, имеют такую же продолжительность жизни и дают столько же потомства, что и обычные. «Это означает, – говорит он, – что в лабораторных условиях ничего не стоит создать популяцию, целиком состоящую из комаров с иммунитетом к малярии, поскольку у них нет конкуренции, но в реальных условиях добиться этого намного труднее, поскольку для того, чтобы иметь шансы в борьбе с малярией, трансгенные комары должны давать больше потомства по сравнению со своими дикими сородичами».
Это не единственный вопрос. Еще одна проблема связана с тем, что нам еще нужно плавно перейти с комаров, переносящих малярию животных, на комаров, переносящих человеческую форму малярии, а это совсем не так просто, как может показаться. Во-первых, комаров, переносящих человеческую форму малярии, в лабораторных условиях выращивать труднее, а во-вторых, надо и гены другие подбирать. Например, ген, блокирующий малярию мышей, не работает в случае с человеческой формой малярии, хотя Джейкобс-Лорена полагает, что ему удалось найти другой ген, подходящий для решения данной задачи.
Но когда эта задача будет выполнена, возникнет другая проблема – проблема безопасности. Поскольку не существует другого способа создания трансгенных комаров с иммунитетом к человеческой форме малярии, кроме как первоначально вырастить значительное их количество в лабораторных условиях, потребуются специально оборудованные помещения с электронными системами доступа, многочисленными системами кондиционирования воздуха и дренажа, не позволяющими болезнетворным микроорганизмам просочиться за стены лаборатории.
Если система защиты даст сбой, попавшие на волю комары могут стать причиной новых вспышек заболевания, но еще больше тревожит то обстоятельство, что прыгающие гены прыгают не только по геному; они могут совершать также межвидовые прыжки. Трансгенные комары могут спариваться с дикими популяциями и производить на свет что-то ранее не существовавшее – и, быть может, куда более опасное, чем то, что существует сегодня.
Однако, даже если подобные проблемы удастся предотвратить, рано или поздно мы все равно намереваемся выпустить выращенных комаров на волю, мы еще слишком мало знаем о том, как они будут жить в дикой природе. Мы еще не до конца понимаем их «сексуальную» жизнь; не знаем, по каким критериям они выбирают себе партнеров и по каким критериям выбирают лужу, в которую откладывают яйца. Неизвестно нам и то, как сезонность влияет на размер популяции, какую территорию занимает та или иная популяция и, что особенно важно, как и почему гены путешествуют в ее пределах. Таким образом, мы не знаем, с какими еще трудностями столкнемся, когда будет казаться, что мы почти победили.
