Юный техник, 2010 № 09 - Журнал «Юный техник»

Китайцы обещают сделать очень качественную машину. Первые серийные автомобили должны сойти с конвейера в 2012 году.

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Синтез «синтии»

Недавно американские ученые впервые в мире синтезировали живую клетку. Исследователи назвали свое творение «синтетической клеткой» — сокращенно «синтией». Но назвать ее искусственной нельзя — это новая клетка, в которую встроен искусственный геном.

Группе специалистов во главе с основателем института генных исследований в США доктором Крейгом Вентером, прославившимся исследованием генома человека, удалось вживить синтетическую хромосому в другой организм. Там она заместила «родную» ДНК и, как сказал Вентер, «взяла на себя полный контроль над клеткой». Хромосома была создана из четырех пробирок с химическими соединениями с помощью химического синтеза, информацию для которого передал компьютер.

Работа и в самом деле проведена большая. Ведь начало эксперименту было положено еще в 1995 году, когда ученые расшифровали геном простейшей бактерии Mycoplasma mycoides — обладателя самого маленького генома среди организмов, способных самостоятельно размножаться в лабораторной культуре.

Текст, который распечатал принтер, представил собой набор из миллиона букв A, G, С и Т, скомпонованных в определенной последовательности и обозначавших четыре нуклеотида, из которых состоит цепочка любой молекулы ДНК.

Затем среди 500 генов, записанных в ДНК бактерии, ученые выявили так называемые гены «домашнего хозяйства» — они отвечают за жизнедеятельность клетки.

Еще около 100 генов определили как «гены роскоши», которые регулируют второстепенные функции бактерии, то есть то, что она делает для внешнего мира.

Затем компьютерный файл снова отредактировали, то есть в цепочку нуклеотидов вместо некоторых «генов роскоши» исследователи вставили фрагменты ДНК, в которых были зашифрованы четыре блока новой информации. Получившийся текст генетики разбили на 1000 фрагментов по тысяче букв каждый. Фрагменты отправили в одну из фирм, занимающихся синтезом ДНК на основе подобных текстов. Синтез каждого нуклеотида в цепочке сегодня стоит 1–2 доллара. Таким образом были получены 1000 кусков ДНК по 1000 нуклеотидов в каждом.

Колония синтетических бактерий под микроскопом (вверху) и схема эксперимента по замене ДНК клетки.

Почему не заказали синтез сразу всей цепочки из миллиона букв? Дело в том, что синтез длинных кусков ДНК пока еще не отработан как следует; это очень сложная технологическая задача. Ее Крейгу Вентеру и его коллегам пришлось уж решать самостоятельно. Они брали по 10 кусочков из 1000 нуклеотидов и вставляли их в клетки дрожжей. В конечном итоге им удалось добиться своего: в дрожжевых клетках были получены целые геномы длиной в миллион нуклеотидов.

Готовую цепочку ДНК исследователи вставили в бактерию Mycoplasma mycoides и увидели, что в некоторых случаях происходит замена генома на искусственный. То есть синтетическая хромосома взяла клетку полностью под свой контроль. Более того, искусственные клетки стали нормально размножаться и образовали собственную колонию, радуя своих создателей плодовитостью.

Однако именно эта плодовитость вызвала определенную настороженность. Сотрудники Института Крейга Вентера немедленно проинформировали о достигнутых ими результатах Белый дом. Одна из причин доклада в столь высокие инстанции заключается в том, что разработанная технология может, в частности, использоваться для синтеза биологического оружия, получения возбудителей еще невиданных на нашей планете болезней.

Впрочем, сами ученые подчеркивают исключительно мирный характер своих исследований. Например, с помощью синтетических микробов можно будет наладить производство тех или иных медикаментов. Имея в своем распоряжении новую технологию, можно помочь и в ликвидации последствий техногенной аварии в Мексиканском заливе. Ведь технология позволяет в кратчайшие сроки создать микробы, питающиеся нефтью. Более того, руководитель исследования заявил: «Если мы сумеем заставить клетки производить то, что нам нужно, то сможем вскоре вообще отказаться от нефтедобычи и получать все, что нам нужно, улавливая углекислоту из атмосферы. И таким образом хотя бы частично сократим урон, наносимый нами окружающей среде»…

Казалось бы, благие начинания. Тем не менее, вокруг «синтетической клетки» разгорелись споры. Некоторые эксперты полагают, что значение открытия вообще сильно преувеличено и есть более эффективные и безопасные технологии, позволяющие добиться тех же результатов. Так, генетик из Кембриджского университета в Великобритании Гос Миклем прямо сказал: «На сегодняшний день этот подход вряд ли вытеснит существующие методики генной инженерии».

Подобной точки зрения придерживается и директор Института микробиологии имени С. Н. Виноградского, член-корреспондент РАН Валерий Гальченко. По его мнению, за 3,5 млрд. лет существования жизни на Земле природа уже испытала все возможные варианты геномов. Одни организмы выживали, другие оказывались нежизнеспособны. Так что вряд ли сегодня ученые смогут создать какой-то особенный ген. Если его нет, значит, он не прошел естественный отбор…

Заведующий лабораторией Института молекулярной генетики РАН, доктор биологических наук Петр Сломинский, хотя и подчеркивает, что группа Вентера совершила прорыв в науке, положив начало практике биоконструирования, когда можно из кусков различного генетического материала собрать некий организм, который начинает нормально размножаться, но нельзя забывать и о безопасности. Необходимо предусмотреть возможность в любой момент прекратить жизнедеятельность искусственных микробов.

Доктор Хелен Уоллес из британской организации Genewatch UK тоже опасается, что новые организмы, однажды вырвавшись из лаборатории на свободу, начнут уничтожать не загрязнения, а саму природу. Она обвинила доктора Вентера в том, что, подчеркивая достоинства своей разработки, он умалчивает о реальной угрозе, которую она может принести.

В общем, создание «синтетической клетки» можно поставить в один ряд с расщеплением атомного ядра, как по значимости, так и по беспрецедентным рискам.

В. ВЛАДИМИРОВ

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ

Хокинг ждет пришельцев

Стивен Хокинг — один из наиболее известных ныне широкой общественности физиков-теоретиков нашего времени — недавно заявил, что инопланетяне почти наверняка существуют, но человечеству не нужно пытаться вступить с ними в контакт.

— Во Вселенной со 100 миллиардами галактик, каждая из которых содержит сотни миллионов звезд, маловероятно, что Земля является единственным местом, где развивается жизнь, — говорит С. Хокинг. — С чисто математической точки зрения, одни лишь цифры позволяют принимать мысль о существовании инопланетной жизни как абсолютно разумную. Реальной проблемой является то, как могут выглядеть инопланетяне, понравятся ли они землянам своим видом. Ведь они могут быть микробами, или одноклеточными животными, или червями, которые населяли Землю в течение миллионов лет…

Астрофизик предполагает, что инопланетяне могут существовать и в гигантских космических кораблях, истребив все ресурсы своей родной планеты. По словам Хокинга, пришельцы могут просто-напросто использовать Землю как источник ресурсов, а, исчерпав наши запасы, двинутся дальше. И предупреждает, что контакт с внеземной жизнью может стать катастрофой для человеческой расы.

— Если инопланетяне когда-либо посетят нас, я думаю, что результат будет такой же, как для американских индейцев после того, как Христофор Колумб открыл Америку, — говорит астрофизик.

Инопланетянам и землянам — не по пути, утверждает он далее. Ученый предлагает землянам не тратить время на поиски доказательств существования инопланетян, а заняться разработкой мер по защите от них.

Впрочем, инопланетяне, по мнению Хокинга, могут оказаться и вполне мирными существами, обитающими даже в пределах Солнечной системы, например, подо льдами Европы — спутника Юпитера. И это далеко не так фантастично, как может показаться: собранные астрономами данные действительно указывают на наличие у спутников Юпитера и Сатурна жидкой воды.

А вот в истории о пришельцах, которые уже сейчас прилетают на Землю, астрофизик не верит: «Неужели ради нескольких скрытых миссий и похищений жителей планеты стоило преодолевать расстояние как минимум в несколько световых лет?..»

Полностью свои мысли и суждения Хокинг высказал в новом документальном сериале into the Universe with Stephen Hawking на телеканале Discovery. Создатели фильма смоделировали ситуацию, в ходе которой представители инопланетной цивилизации, загубившей собственные водные источники, прилетают к нам в поисках новых ресурсов для поддержания жизни своей планеты. Их целью является захват и колонизация Земли.