Часть V. Колесница солнца

Однажды Фаэтон явился к своему отцу Фебу, богу Солнца. Он пришел потребовать проведения античного мифологического аналога теста на отцовство.

Фаэтон хотел покончить с распространявшимися слухами, что Феб не его отец. Он попросил: «Дай мне, родитель, залог, по которому верить могли бы, что порожден я тобой».

Спустившись со своего трона, Феб обнял Фаэтона. Он поклялся сделать все, что угодно, чтобы доказать отцовство. Фаэтон возжелал лишь одного: управлять колесницей, везущей Солнце по небу.

Феб стал умолять Фаэтона попросить о чем-нибудь другом. Кони были слишком сильны, чтобы Фаэтон мог с ними управиться, а путь – слишком труден. Но Фаэтон, будучи чрезвычайно уверенным в своих мастерстве и силе, отказался поменять решение. Феб понял, что своим обещанием загнал себя в ловушку, и повел сына к повозке с золотыми колесами.

Когда Фаэтон занял место возницы, лошади вдруг подняли колесницу высоко над землей. Юноша ослеп от страха. То, что Фаэтон был сыном бога, не означало, что он унаследовал и мастерство своего отца. Лошади соскочили с нужного курса, то приближая Солнце к земле, то снова удаляя от нее. Там, где они опустились слишком низко, земля превратилась в выжженную пустыню. Те же местности, над которыми кони поднялись слишком высоко, стали замерзшей пустошью.

Безумная авантюра Фаэтона не только навсегда изменила пейзаж. Она также оставила след в людях. Когда колесница мчалась над Африкой, Солнце подошло так близко к земле, что опалило живущих там людей. Их кровь прихлынула к поверхности тела, заставив ее почернеть. Их дети, как и все следующие поколения, унаследовали эту темную кожу.

Вскоре сама земля обратилась за помощью к Зевсу, и в ответ он метнул молнию в колесницу. Сын бога Солнца рухнул на землю, сверкая подобно падающей звезде. Нимфы похоронили его тлеющее тело и установили над его могилой камень. «Здесь погребен Фаэтон, колесницы отцовской возница: пусть ее не сдержал, но, дерзнув на великое, пал он», – гласила надпись на нем.

История Фаэтона дошла до наших дней в основном благодаря «Метаморфозам» Овидия – множеству рассказов, собранных в одном тексте. Среди них можно найти истории и о наследственности. Чудовищная поездка Фаэтона объясняла, почему различаются унаследованные черты у разных народов. Древние философы и поэты предлагали целый ряд подобных этому объяснений, в силу чего дети напоминают своих родителей и отчего наследуются некоторые болезни. И все же в их рассказах был некоторый изъян. Насколько нам известно, ни Аристотель, ни другие античные авторы никогда не давали указаний, как можно исправить наследственность – искоренить наследственные заболевания или улучшить животных и растения, от которых зависела жизнь человека. Возможно, те древние мыслители полагали, что человеку не под силу изменить наследственность, равно как и ход Солнца. Или они считали, что всякий, кто осмелится покуситься на такую силу, будет наказан и убит.

Однако в мифе о Фаэтоне скрыта еще одна история. Не удивляет ли вас, что Феб в свою небесную колесницу запрягал лошадей? Конечно, необыкновенных – они ведь могли скакать по небу. Но все же это были именно лошади – с копытами, хвостами и гривами, точно такие же, как те, что возили колесницы античных греков на скачках и в сражениях.

И при этом древние греки и их собратья подобно богам преображали своих лошадей: изменяли их ДНК, превращая гены диких предков коней в новые последовательности, характерные для домашних животных. Они разводили лошадей, выращивая жеребят на смену предыдущим поколениям животных. Каждое следующее поколение наследовало от родителей признаки, позволяющие им лучше приспособиться к работе: мощные сердца, прочные кости ног и готовность подчиняться двуногим обезьянам.

По-видимому, такое сочетание черт впервые появилось около 5500 лет тому назад, когда кочевники Центральной Азии стали приручать диких лошадей. Они неосознанно выбирали для разведения животных с определенными аллелями генов. В ходе следующих тысячелетий одомашненные лошади распространились по большей части Азии, Европе и Северной Африке. Таким образом, кони древних греков оказались продуктом модификации длительностью в несколько тысяч лет, но люди продолжали изменять лошадей и после, создавая новые породы. Мощные работяги вроде клейдесдальских лошадей перемещали тяжелые грузы, в то время как чистокровные верховые лошади мчались по дорожкам ипподромов. Каждая порода лошадей унаследовала конкретную комбинацию аллелей, которая определяла все: размер, форму и даже аллюр животного.

Иными словами, древние греки и другие народы управляли наследственностью куда лучше, чем Фаэтон – колесницей своего отца. Но они очень плохо представляли себе, что при этом делают. Они не имели возможности напрямую исправлять гены лошадей, чтобы получать именно то, что им требуется, или устраивать так, чтобы эти изменения стабильно передавались из поколения в поколение. Наши предки могли только выбирать, каких животных использовать в разведении. Желаемые аллели, которые отбирались вслепую, оказывались на участках ДНК рядом с вредными. Современные лошади расплачиваются за этот слепой отбор худшей, по сравнению со своими предшественниками, заживляемостью ран, высоким риском судорог и целым рядом других недостатков. В XIX в. все больше и больше ученых пытались управлять колесницей наследственности. Они проводили эксперименты, стараясь выявить какие-либо закономерности. Но даже к началу XX в. управление наследственностью было сродни колдовству – как в чудесном, так и в опасном смысле этого слова. Неслучайно Лютер Бёрбанк получил прозвище «волшебник из Санта-Розы».

Когда Джордж Шелл работал с Бёрбанком, он понимал, что у «волшебника» не было иной магии, кроме внимательного взгляда на цветы и плоды. И именно Шелл, а не Бёрбанк, в итоге стал истинным основателем современного растениеводства. Вернувшись в Колд-Спринг-Харбор, Шелл начал эксперимент с зернами, вытащенными из яслей лабораторной лошади. Он прорастил их, а затем аккуратно опылил каждое растение собственной пыльцой. Таким образом, он создал чистые сорта кукурузы.

Обе копии каждого гена у сортовых растений были идентичны. Шелл брал растение одного сорта с полезными признаками, например с лишним рядом зерен в початке, и скрещивал его с растением другого сорта, также обладающего желательными чертами. Гибрид наследовал по одной копии гена от каждого из родителей. Удивительно, что, хотя гибридная кукуруза несла многие признаки, которые присутствовали и у родительских инбредных сортов, ее початки были крупнее и здоровее, чем у родителей.

Шелл постепенно усовершенствовал свои инбредные сорта и обнаружил, что после нового скрещивания гибрид оказывался еще лучше. Ученые до сих пор спорят, почему методу Шелла сопутствовал успех. Вероятно, применяя его, Шелл избавлялся от вредных рецессивных мутаций и сохранял желаемые черты. Возможно также, что для кукурузы и некоторых других растений было лучше, если в них работали две версии какого-то определенного белка, а не одна. Но когда Шелл начал публиковать свои результаты, стало совершенно ясно, что его метод позволит фермерам получать больший урожай от своих растений. Это было именно то, что Бёрбанк изначально называл смыслом своей жизни.

К 1920-м гг. многие растениеводы последовали примеру Шелла, и вскоре фермеры Среднего Запада засеяли свои поля гибридной кукурузой. Она не только давала больше зерна с акра, но и лучше выдерживала бушевавшие в то время пыльные бури, нежели более старые сорта. К концу XX в. с помощью метода Шелла селекционеры сумели повысить урожайность в пять раз. При этом разнообразие аллелей у кукурузы оставалось вполне достаточным, чтобы в течение долгих лет можно было получать гибриды еще более отменного качества.

Именно понимание закона Менделя позволило Шеллу создать свой кукурузный гибрид. Но бóльшую часть работы ботаник проделал вслепую. Он не знал, какие гены отбирает, как они улучшают кукурузу. Он просто смешивал уже имеющиеся аллели и получал свои новые комбинации.

В течение прошедших с тех пор без малого 100 лет исследователи постепенно учились управлять наследственностью. Некоторые смогли даже дотащить до кукурузных полей рентгеновские аппараты для облучения метелок. Излучение запускало образование новых мутаций, в силу чего изменялись потомки этих растений. С помощью мутагенеза, как стали называть этот метод, были получены новые сорта груши, мяты, подсолнечника, риса, хлопка и пшеницы. Обработка лучами колосьев ячменя в итоге привела к появлению новых разновидностей пива и виски. Кроме того, ученые использовали рентгеновское излучение, чтобы создать штаммы плесени, производящие пенициллин высшего качества.

Однако даже эти достижения все еще зависели от слепой случайности. Наследственность оставалась игровым автоматом, а мутагенез дал лишь дополнительный горшочек с монетками, чтобы ученые смогли продолжить игру. Чем чаще дергать за рычаг, тем больше вероятность, что вот-вот выпадет три семерки. Такая ситуация сохранялась до 1960-х гг., пока микробиологи не открыли молекулярный инструмент, позволяющий точно управлять наследственностью.

У многих видов бактерий есть специальные белки-рестриктазы, которые распознают определенную последовательность нуклеотидов в ДНК и разрезают молекулу строго в этом месте. Микроорганизмы используют свои рестриктазы для самозащиты, точнее говоря, они разрушают ДНК внедрившихся вирусов. Поколдовав с этими белками, ученые обнаружили, что их можно применять для вырезания участков ДНК, в том числе человеческих генов. Такой вырезанный ген удавалось встроить в плазмиду – кольцевую структуру ДНК, а затем исследователи могли отправить ее в бактерию.

В конце 1970-х гг. ученые создали штамм бактерий, в которые был встроен ген человеческого инсулина. Исследователи могли использовать бродильные чаны, где росли такие бактерии, в качестве живых фабрик по производству инсулина. Аналогичными методами и другие ученые решали множество задач – от противовирусной защиты сельскохозяйственных культур до моделирования на мышах человеческих наследственных заболеваний.

Однако к этим достижениям вел долгий путь, полный изнурительного труда и безуспешных попыток. Ученым могли понадобиться годы, чтобы найти ген, который необходимо перенести от одного вида к другому, и еще годы, чтобы загрузить этот ген на носитель, способный преодолеть видовой барьер. И пусть вы знаете, как перенести ген к одному виду, – это может не сработать в случае другого вида. Метод, позволяющий импортировать гены медузы в крысу, неприменим для переноса генов нарцисса в рис.

Даже если исследователям и удавалось доставить ген в новое место, их все равно могла подстерегать неудача. Ученые почти не умели контролировать, куда конкретно в ДНК встроится новый ген. Он мог оказаться там, где стал бы работать стабильно, а мог и попасть в гущу других генов, повредив их и убив таким образом нового хозяина. Хотя ни одна из этих проблем не вынесла генной инженерии смертного приговора, они сделали данную отрасль весьма дорогостоящей и не позволили ей выйти за пределы лабораторий, где ученые добывали знания своим нелегким трудом.

Только в 2013 г., через более чем 100 лет после работы Шелла с гибридной кукурузой, ученые сообщили об открытии универсального дешевого способа управлять наследственной информацией почти любого вида. Но не они изобрели его. Как и открытые ранее рестриктазы, то была система молекул, которую бактерии уже использовали миллиарды лет, чтобы менять свою наследственность.

В один из дней 2006 г. Дженнифер Дудна сидела в своем кабинете Калифорнийского университета в Беркли, когда ей неожиданно позвонили. Микробиолог из того же университета Джиллиан Бэнфилд хотела обсудить с ней какой-то криспер.

Дудна не поняла, о чем речь и чего от нее хотела собеседница. Однако Бэнфилд, занимавшаяся поиском новых видов бактерий на вершинах гор и океанском дне, была ученым, с которым без сомнения имело смысл поговорить. В то время Дудна занималась молекулами РНК, которые были синтезированы бактериями, человеком и другими организмами. Бóльшая часть ее работы проходила в тишине и покое, защищенных стенками лабораторной пробирки. Бэнфилд могла поделиться с ней информацией о мире за пределами пробирки.

На следующей неделе Дудна и Бэнфилд встретились в кафе. Бэнфилд рассказала Дудне о системе CRISPR – по крайней мере, все то, что было известно к 2006 г. Она нарисовала для Дудны в блокноте схему, где показала повторяющиеся последовательности ДНК с различающимися ДНК-вставками между ними, которые можно увидеть у некоторых бактерий.

В то время Бэнфилд описывала участки CRISPR у одного вида за другим. И она заметила, что некоторые из этих ДНК-вставок имеют вирусное происхождение. Другие ученые начали проверять предположение, что CRISPR – это своего рода защитная система, которую бактерии используют против вирусов и которая может передаваться по наследству. Но никто не знал, как она работает. Была версия, что для поиска вирусов бактерии синтезируют молекулы РНК. А поскольку Дудна была опытным специалистом по бактериальной РНК, Бэнфилд решила узнать, не захочет ли та помочь разобраться.

Дудна приняла это предложение. Она пригласила постдока Блейка Виденхефта для работы конкретно по CRISPR, но затем постепенно и вся ее лаборатория переключилась на эту тему. CRISPR в то время изучали также в нескольких других исследовательских учреждениях. В 2011 г. Дудна объединила усилия с французским биологом Эммануэль Шарпентье, и вместе они обнаружили, что система CRISPR, как и рестриктазы, разрушает вирусную ДНК.

Однако между этими двумя способами защиты существовала заметная разница. Форма рестриктаз была такова, что они умели распознавать только одну небольшую последовательность ДНК, которая могла встречаться в геноме много раз. Чтобы рестриктазы не нападали на собственную ДНК, бактерии защищали ее с помощью метилирования. Вирусы же не умели прикреплять метильные группы на свою ДНК и поэтому оказывались уязвимы.

Фермент Cas9, который входит в систему CRISPR, работает более хитро. Бактерия синтезирует направляющую РНК, которая может привести фермент к одному и только одному участку ДНК. Сохраняя в своем геноме участки, соответствующие разным направляющим РНК, бактерия способна точно идентифицировать несколько различных видов вирусов.

Поскольку Дудна была молекулярным биологом, она отлично знала, что рестриктазы поспособствовали созданию индустрии биотехнологии. Она задумалась, а нельзя ли применить сходным образом систему CRISPR. Если система может распознавать любой участок ДНК вируса, то, вероятно, Дудне и ее коллегам удастся создать направляющие РНК для определенного участка в ДНК огурца. Или морской звезды. Или человека.

Чтобы проверить эту идею, Дудна и ее сотрудники попытались вырезать фрагмент одного гена из участка ДНК медузы. (Этот ген часто используется молекулярными биологами, поскольку кодирует светящийся белок, который под микроскопом превращает клетку в зажженный фонарик.) Для своих целей Дудна с коллегами выбрала фрагмент в 20 оснований. Далее исследователи синтезировали подходящие к этому фрагменту молекулы РНК и смешали все в пробирке. Направляющая РНК и фермент Cas9 соединились и отыскали нужные гены медузы. Когда Дудна и ее коллеги проанализировали оставшуюся ДНК, то обнаружили, что разрез был нанесен точно в том месте, для которого они синтезировали РНК. Ученые провели еще четыре эксперимента, используя направляющую РНК для разных мест, и всякий раз все срабатывало как надо.

«Мы нашли способ переписать законы жизни», – позже вспоминала исследовательница.

После публикации в 2012 г. Дудной с коллегами всех деталей этого эксперимента начался взлет системы CRISPR. И группа Дудны, и другие исследователи продолжали внедрять молекулы CRISPR в живые клетки. Ученые уже могли не только вырезать фрагменты из ДНК, но и чинить ее.

В одном из таких экспериментов Фэн Чжан со своими коллегами из Института Броада, расположенного в массачусетском Кембридже, доставил пару систем CRISPR в клетки человека. Молекулы прикрепились к двум соседним целям в пределах одного гена и вырезали короткий участок ДНК между ними. Собственные ферменты клетки, занимающиеся восстановлением ДНК, схватили эти два обрезанных конца и соединили их. Другими словами, данная процедура позволила хирургически удалить кусок ДНК, не оставив ни единого шрама. А когда клетка поделилась, ее потомки унаследовали это изменение.

Вскоре исследователи начали с помощью CRISPR заменять участки в генах новыми последовательностями. Вместе с ферментами Cas9 и направляющей РНК ученые доставляли в клетку маленькие фрагменты ДНК. После того как ферменты вырезали из ДНК фрагмент, клетка заполняла разрыв внесенными кусочками ДНК.

Система CRISPR стала радикальным шагом вперед по сравнению с рестриктазами и мутагенезом под действием рентгеновского излучения. Она не давала случайных мутаций – в отличие от мутагенеза. Кроме того, отсутствовали ограничения на введение гена от одного организма в другой. Поскольку ученые уже умели синтезировать короткие фрагменты ДНК с нуля, система CRISPR потенциально позволяла вносить любое желаемое изменение в гены любого организма.

В далеких 1970-х гг. биолог Рудольф Йениш из Массачусетского технологического института впервые использовал рестриктазы, чтобы создавать генно-инженерных мышей. Когда появились CRISPR-повторы, ученый заинтересовался, нельзя ли применить эту систему для создания новых линий мышей. Совместно с Фэн Чжаном и его аспирантами и сотрудниками он начал манипулировать с CRISPR, пока не подобрал химический протокол, обеспечивающий проникновение этих молекул в зиготы мыши. Исследователи смогли изменить примерно пять генов, доставив в клетку пять различных направляющих РНК. Затем Йениш с коллегами имплантировал модифицированные зиготы в самку мыши, где они развились в нормальных детенышей. В 80 % случаев исследовательская группа успешно получала именно те изменения, которые планировала.

Новые поколения аспирантов ежедневно мысленно благодарят Йениша за то, что он облегчил им жизнь. Множество диссертаций начинаются с моделирования на мышах какого-либо заболевания или работы какого-нибудь гена. Раньше для получения линии мышей обычным способом требовалось полтора года, к тому же часто приходилось предпринимать несколько попыток, чтобы добиться нужного результата. Сейчас же, с помощью CRISPR, Йенишу требуется для этого всего лишь пять месяцев.

Будучи в то горячее время журналистом, я делал все возможное, чтобы следить за открытиями, связанными с CRISPR. Но очень скоро процессия животных, модифицированных системой CRISPR, превратилась в столпотворение. Ученые изменяли ДНК у рыбок данио и бабочек, биглей и свиней. К 2014 г. мне стало ясно, что на моих глазах зарождается нечто поистине грандиозное. Биологи начали говорить о своей жизни до и после CRISPR. Но полностью я осознал значение для ученых системы CRISPR, когда одним весенним деньком отправился в Колд-Спринг-Харбор, чтобы провести его в гигантской оранжерее со стеклянными потолками той же формы, что и в кафедральном соборе.

Ботаник Закари Липпман повел меня по узкому проходу между рядами горшков, в каждом из которых торчало растеньице, обвивающееся вокруг колышка. Хотя мой собеседник был еще молод, в его черной бороде просвечивала пара прядей седых волос. Я подумал, что так на него могло повлиять наличие шестерых детей, которыми они с женой к этому времени уже успели обзавестись. Липпман шутил: «Говорят, что я занимаюсь генетикой на работе, а потом возвращаюсь домой и продолжаю заниматься генетикой там».

Липпману не впервой гордиться своими растениями. На ферме в Коннектикуте, где рос будущий исследователь, он научился выращивать гигантские тыквы. В период интенсивного набора веса они прибавляли по 5–7 кг в день. «Меня интересовало, как эта штука, чтоб ее черти взяли, вырастает такой огромной и как можно сделать ее еще огромнее», – говорил он.

Поступив в Корнеллский университет, Липпман специализировался по растениеводству и генетике. Там он обнаружил, что ученых уже давно занимает его детский вопрос, причем применительно не только к тыквам, но и к другим овощам и фруктам. Одним из главных изменений, полученных в ходе аграрной революции, было увеличение размера растительных культур: коротенькие початки теосинте превратились в длинные кукурузные, а бледные корешки дикой моркови разбухли до толстых оранжевых корнеплодов.

С помощью классических методов генетики ученые нашли некоторые мутации, обеспечившие возможность таких изменений. Липпман обнаружил, что значительная часть этих работ была выполнена на томатах, так как они хорошо подходят для генетических экспериментов. Липпман пошел по научным стопам своих предшественников и тоже занялся изучением томатов.

«Посмотрите-ка на эти крошечные ягодки», – сказал мне Липпман. Он остановился под нависающим над ним растением. Ухватив стебель, он бережно взял плоды. «Это растение – ближайший известный родственник первой одомашненной формы томатов», – пояснил он.

Одомашнивание томатов земледельцами-аборигенами Перу превратило ягоды размером с чернику в крупные плоды, которые мы видим на прилавках супермаркетов и на сельскохозяйственных выставках. Исследования Липпмана помогли разобраться, каким образом первым селекционерам удалось увеличить размер плодов. Оказывается, им пришлось изменить форму цветка.

Когда почка развивается в цветок, в ней сначала образуются клинья, которые называются «локулы». Из этих локул формируются части цветка томата. Из них же выходят и камеры плода. Есть ген, который определяет, сколько локул будет у данного растения. Мутация в этом гене заставляет растение производить больше локул. А увеличение их числа дает более крупный плод.

В процессе одомашнивания мутировал не только ген, контролирующий развитие локул. Липпман выяснил, что по мере распространения томатов в разные широты изменялась их реакция на определенную продолжительность светового дня.

Липпман с коллегами обнаружил, что дикие томаты, растущие в экваториальной области Южной Америки, приспособлены к тому, что световой день в тех краях круглый год длится по 12 часов. Когда же исследователи привезли дикие томаты с Галапагосских островов в Колд-Спринг-Харбор, оказалось, что тут растениям плохо – из-за длинного нью-йоркского летнего дня. Томаты реагировали на дополнительное солнечное освещение тем, что синтезировали белки, подавляющие цветение и задерживающие рост плодов до окончания этого периода. Однако сортовые томаты, которые произрастают в Европе и Северной Америке, приобрели мутации, снижающие выработку этих белков в летний период.

В 2013 г. Липпману стало известно, что исследователи догадались, как использовать CRISPR для редактирования генов растений. Он получил нужные молекулы и проверил их работу на томатах. Из всех генетических технологий, которые он когда-либо использовал, эта сильнее всего приблизила его к решению задачи. «Все было очень четко, – рассказывал Липпман. – Мы просто сели и провели мозговой штурм на тему “Что именно мы можем сделать?”».

Одним из первых пунктов в списке была необходимость добиться, чтобы томаты не вырабатывали белки, подавляющие цветение в ответ на длинный световой день. С помощью CRISPR ученые вырезали ген-переключатель этого ответа у одомашненных томатов. И когда Липпман с коллегами прорастил измененные семена, растения зацвели и дали плоды на две недели раньше срока. Это означало, что отныне их можно использовать в районах с более коротким летом. Липпман говорит, что «теперь неплохо бы задуматься о выращивании наших лучших сортов томатов в еще более северных широтах, например в Канаде».

Липпман фактически создал новый сельскохозяйственный сорт за один шаг. В отличие от Лютера Бёрбанка, ему больше не нужно осматривать тысячи растений в поисках одного перспективного мутанта. Ему не требуется и пересаживать в томат гены другого организма, чтобы создать генетически модифицированный сорт. Он непосредственно изменил гены растения, пользуясь своими знаниями о физиологии томатов.

Это достижение побудило команду Липпмана поставить более масштабную цель. Исследователи решили одомашнить дикое растение. И для своих экспериментов выбрали физалис.

Ученый уверял меня, что я не смогу оценить по достоинству то, что он сделал, пока не отведаю эту ягоду. Он принес пластиковый контейнер, который был заполнен плодами золотого цвета, формой и размером напоминающими небольшие стеклянные шарики. Надкусив физалис, я почувствовал насыщенный вкус, нечто промежуточное между апельсином и ананасом. Ягоды были насколько вкусными и оригинальными, что я даже удивился, почему никогда не пробовал их раньше. Причина крылась в том, как объяснил мне Липпман, что эти растения не были одомашнены.

Физалисы широко распространены в Северной и Южной Америке. Они вырастают в маленькие кустики и формируют плод внутри сухой оболочки, похожей на фонарик. Коренные американцы собирали физалисы для приготовления соусов, а европейские переселенцы последовали их примеру. Кто-то собирал семена этого растения и выращивал их в своих садах. И сегодня можно купить пакетик семян физалиса, а их плоды продаются на фермерских рынках и в магазинах для гурманов. Поскольку физалисы – дикорастущие растения, они продолжают считаться чем-то необычным по сравнению с сельскохозяйственными культурами. Плоды созревают в течение длительного времени, к тому же по очереди, поэтому садоводы должны ждать, пока все ягоды не упадут на землю, прежде чем собрать их. Иногда физалис называют земляной клюквой.

Липпман давно интересовался физалисом, поскольку это растение относится к тому же семейству, что и томаты. Их эволюционная близость означает, что у них много общего в биологии. Например, цветок как у физалисов, так и у томатов образуется из локул, и родственные гены регулируют этот процесс. Липпмана удивляло, что томаты одомашнены, а их близкие родственники физалисы – нет.

Одна из причин таких различий может крыться в том, что ДНК физалиса не так легко поддается «одомашниванию». У томатов, как и у человека, каждая хромосома присутствует в двух копиях. Но физалис располагает четырьмя! Чтобы закрепить определенную черту у физалиса, надо добиться, чтобы соответствующая мутация была во всех четырех копиях. Липпману пришло в голову, что вместо этого он мог бы отредактировать мутации напрямую в генах физалиса с помощью CRISPR.

Ботаник скользнул в проход, задевая плечами листья, и подошел к физалису, измененному с помощью CRISPR. Несколько дней назад растение отцвело, и его лепестки опали. Чашелистики разрослись, чтобы сформировать фонарик, который будет окружать развивающийся плод.

У обычного физалиса этот фонарик состоит из пяти чашелистиков. Липпман начал обрывать чашелистики на своем отредактированном растении, параллельно считая: «Один, два, три, четыре, пять, шесть, семь».

Как только он снял все чашелистики, показалась маленькая ягодка физалиса. В ней было семь локул вместо обычных пяти.

«Мы никогда бы не смогли сделать этого традиционной селекцией, – сказал Липпман. – А теперь – пожалуйста, – он прищелкнул пальцами, – за одно поколение. Мутация во всех четырех копиях гена».

В ближайшее время Липпман собирается опробовать и другие изменения. Он планирует отредактировать ген, контролирующий, когда именно плоды будут опадать, чтобы фермерам в их поисках не приходилось многократно обшаривать всю поверхность земли под кустами. Он хочет скорректировать скорость созревания плодов так, чтобы все ягоды поспевали одновременно, а не порциями, как сейчас, – равно как и изменить реакцию физалиса на освещение, чтобы плоды начинали образовываться пораньше. А еще исследователь планирует получить растения одинаковой высоты, чтобы фермеры могли использовать для сбора урожая машины.

Липпман хочет начать с изменения одного признака за раз. Если это получится, то потом он собирается создать набор направляющих РНК, которые смогут изменить все черты сразу в одном растении. Когда такие физалисы начнут размножаться, их потомки получат все необходимые гены, превращающие их из диких растений в культурные.

«Я знаю, что это звучит немного нелепо, – признался Липпман, – но я считаю, что он станет еще одной ягодной культурой». Выслушав его план, я подумал, что это вовсе не нелепо. Я посчитал, что Липпман скромничает. Он пытается повторить аграрную революцию ускоренными темпами. Вместо тысячи лет ему нужен всего один вегетационный период.

Для CRISPR почти нет разницы между физалисом и человеком: их ДНК разрезается одинаково легко.

Ученые довольно оперативно начали использовать CRISPR для редакции генов в человеческих клетках, чтобы найти ответы на вопросы, которые когда-то казались неразрешимыми. У каждого из нас примерно 20 000 белок-кодирующих генов и тысячи генов, кодирующих молекулы РНК. Но какое их количество нам действительно нужно? Если мутация выключает некоторые гены, это приводит к смертельным наследственным заболеваниям. Тем не менее, несмотря на полученные сломанные гены, у многих из нас хорошее здоровье. Ученые давно задавались вопросом, сколько генов абсолютно необходимы человеку для выживания. При этом они понимали, что такой каталог составить не удастся.

Система CRISPR сделала это возможным. В 2015 г. три независимые исследовательские группы использовали CRISPR для выключения всех белок-кодирующих генов по очереди, чтобы понять, может ли клетка выжить без определенного гена. В итоге получились почти одинаковые списки. Незаменимыми оказались около 2000 генов, т. е. примерно 10 % белок-кодирующих генов человеческого генома. Эксперименты показали, что многим генам можно и испортиться, поскольку у них есть запасные варианты. Если одни выйдут из строя, то другие возьмут на себя их функции.

Еще ряд ученых начал эксперименты с CRISPR и человеческими клетками, чтобы создать новый тип медицины. В декабре 2013 г. группа голландских исследователей продемонстрировала, как может работать CRISPR-медицина. Они взяли клетки больных муковисцидозом и вырастили колонию таких клеток в лаборатории. У всех у них была одна и та же мутация в гене cftr. Ученые собрали систему CRISPR так, чтобы она вырезала эту мутацию, а затем встроили в нужное место рабочую версию гена.

Вскоре стало ясно, что способности CRISPR не ограничиваются изменением соматических клеток. Эта система может вносить изменения и в клетки зародышевой линии. В том же декабре группа ученых из Шанхайского института биологических наук в Китае опубликовала результаты эксперимента, выполненного на мышах с наследственной катарактой. Исследователи ввели в зиготу молекулы CRISPR, которые исправили мутантный ген. Измененные мыши развились в плодовитых взрослых особей, и их потомки смотрели на мир ясными глазами.

Первоначальный восторг Дженнифер Дудны понемногу стал сменяться тревогой. Система CRISPR оказалась более мощным инструментом, чем она ожидала. Генетик из китайского Центра исследования модельных животных при Нанкинском университете Синсюй Хуан с коллегами при помощи CRISPR изменил три гена у эмбрионов обезьян. Исследователи имплантировали эмбрионы в организм самки, и через положенное время она родила здоровую двойню. Если у этих животных будут свои дети, то они унаследуют и гены, измененные с помощью CRISPR.

Некий журналист в январе 2014 г. отправил Дудне предварительный вариант статьи об обезьянах и попросил ее дать комментарий. Прочитав текст, она не смогла не подумать о том, когда же пройдут первые эксперименты на человеческих эмбрионах. И именно тогда исследовательницу начали преследовать кошмарные сны.

Иногда Дудне снилось, как она стоит одна на пляже на Гавайях (она там выросла). Вдалеке она видит низкую волну, идущую прямо на нее, и через некоторое время понимает, что на самом деле это цунами. После первого испуга она находит доску для серфинга и идет прямо на волну. В другом повторяющемся сне коллега-ученый просил ее встретиться с кем-то могущественным. Она заходит в комнату. Могущественный человек оказывается Гитлером. Во сне Дудны вместо лица у него свиное рыло. Он стоит к ней спиной и быстро что-то пишет. «Я хочу разобраться в возможностях и последствиях этой потрясающей технологии», – говорит ей Гитлер с пятачком.

Дудна просыпалась с колотящимся сердцем. «Что же мы наделали?» – спрашивала она себя.

Дудна была не единственным человеком, вспомнившем о Гитлере. В 2015 г. изобретателя Илона Маска спросили, рассматривает ли он возможность заняться перепрограммированием ДНК. Маск – предприниматель, который беспечно намеревается заменить во всем мире бензиновые автомобили электрическими и одновременно разрабатывает ракеты-носители, которые можно будет использовать повторно. Однако редактирование генов заставило его задуматься.

«А как избежать Проблемы Гитлера? – ответил Маск вопросом на вопрос. – Лично я не знаю».

Нам нельзя забывать об идеологии гитлеровского геноцида. Но мы должны помнить, как все было на самом деле, а не переносить чудовищные издержки на научные свершения, которых достигли за те 70 с лишним лет, что прошли со смерти Гитлера. Он желал, чтобы немецкие ученые покорили будущее: создали первую атомную бомбу, первый компьютер… Но в том, что касается биологии, он хотел, чтобы немецкие ученые воскресили мифическое прошлое. Ему не нужны были новые гены, поскольку арийцы уже обладали тем генетическим превосходством, о котором только и можно мечтать.

Генетическая ностальгия нацистов была настолько сильной, что распространялась даже на другие виды. Самый влиятельный помощник Гитлера Герман Геринг стал куратором проекта по восстановлению туров – диких предков крупного рогатого скота. Эти гигантские животные вымерли еще в эпоху Средневековья. Под руководством Геринга зоологи искали в странах, находящихся под пятой нацистов, тех коров, у которых проявлялись бы плезиоморфные признаки туров. Они скрещивали этих животных и выбирали из их потомства телят, которые, казалось, шагнули еще дальше в прошлое.

Целью Геринга было выпустить восстановленных туров в Польше, где еще сохранились последние девственные леса в Европе. Он видел себя современным Зигфридом, героем оперы Вагнера «Кольцо Нибелунгов», который охотится на тех же благородных зверей, что и его арийские предки. Чтобы освободить пространство для своих романтических образов, Геринг очищал польские леса от евреев, участников польского Сопротивления и советских партизан.

Нацистские планы в отношении человечества отражали ту же логику. Арийская кровь нуждалась в защите, возрождении и очищении. Методичные умерщвления должны были защитить будущие поколения арийцев от плохой наследственности, а запланированные беременности – помочь сконцентрировать в следующих поколениях больше арийской крови. Вот точно так же, как разведение коров должно было превратить их обратно в туров. Нацисты даже заставляли голубоглазых блондинов вступать в организацию «Лебенсборн», созданную для рождения детей, которые восстановят арийскую расу.

После поражения Гитлера нацизм и другие формы превосходства белой расы вовсе не исчезли. Современные нацисты по мере развития науки продолжают искажать ее достижения в пользу своей генетической тоски по прошлому. Они проводят генетические тесты с целью продемонстрировать, что они действительно белые. «Здорово чистокровный, черт возьми!» – торжественно прокомментировал результаты своего анализа пользователь с ником Stormfront на одном из интернет-форумов. Миф о чистоте расы сохранился даже после изучения древней ДНК, убедительно показавшей, что гены европейцев – это смесь генов разделенных десятками тысячелетий народов, сложившаяся в результате нескольких волн миграции. Но многие нацисты обнаруживают, к своему ужасу, что у них есть еврейские или африканские корни. Они справляются с подобными сюрпризами, рассматривая их как статистический шум или убеждая себя, что можно узнать свое прошлое, просто посмотрев в зеркало – т. е. используя своего рода «доказательство белоголового орлана».

Ошибочно связывать любую евгенику с именем Гитлера. Вторая мировая война и ужасы Холокоста привели к краху данной ее версии. Этот крах заставил отступить и старые формы евгеники в США и Великобритании. Но за время, прошедшее с того момента, как Фрэнсис Гальтон предложил это понятие, евгеника принимала множество разных форм в зависимости от политических и культурных взглядов ее сторонников. Вторую мировую войну пережила прогрессивная разновидность евгеники. Она даже приобрела известность. Вдохновителем этой, как говорили, реформированной евгеники стал протеже Томаса Моргана – американский биолог Герман Мёллер.

Научившись работать с мухами в лаборатории Моргана в Колумбийском университете, Мёллер переехал в Техасский, где в 1920-х гг. использовал рентгеновское излучение для создания новых мутаций у насекомых. За продвижение левой студенческой газеты, поддерживающей такие подозрительные цели, как социальное обеспечение пенсионеров, равные возможности для женщин и гражданские права для афроамериканцев, он попал под наблюдение ФБР. Мёллер испытывал отвращение к американскому евгеническому движению 1920-х гг., к его поддельной научности и стремлению стерилизовать больных и изгнать иммигрантов. И в итоге стал одним из самых резких его противников.

В 1932 г. Мёллера пригласили выступить на Третьем международном евгеническом конгрессе, проходившем в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке. Чарльз Девенпорт и другие организаторы, видимо, предполагали, что Мёллер ограничится рассказом о своей работе с мутациями у мух. Но, к их ужасу, сам он планировал отнюдь не это – он собирался своей речью сжечь дотла американское евгеническое движение. Девенпорт пытался заставить Мёллера сократить выступление, которое должно было длиться час, до 15 минут. Затем он потребовал уложиться в 10 минут. Мёллер дал отпор, обвинив Девенпорта в попытке подавить инакомыслие, и прочитал свой доклад целиком.

23 августа Мёллер поразил аудиторию, отвергнув идею, что бедность и преступность в США связаны с наследственностью. Евгенисты могут надеяться на улучшение человечества только в таком обществе, где потребности людей удовлетворены и все дети воспитываются в равных условиях. В странах, подобных США, где процветает неравенство, евгеника оказывается бесполезной. По словам Мёллера, она просто способствует «невежественным представлениям, что у экономически доминирующих классов, рас или индивидуумов есть генетическое превосходство».

Мёллер настолько разочаровался условиями жизни в США, что принял приглашение провести исследования в Германии. Но сразу по приезде он понял, что сделал плохой выбор. Когда Гитлер стал рейхсканцлером, нацисты провели обыск в институте, где работал Мёллер. Тот забеспокоился, что из-за социалистических воззрений и еврейских корней его жизнь может оказаться в опасности. Но вот, похоже, он нашел новое убежище, получив другое приглашение: Мёллер уехал в СССР, где его попросили создать генетическую лабораторию в Ленинграде.

Первое время Мёллер был там счастлив, проводя захватывающие дух исследования вместе со своими советскими учениками. Но со временем стало ясно, что и этот его выбор был ошибкой. Агроном Трофим Лысенко, оказавшийся на руководящей должности, утверждал, что генетика – это лженаука, а наследственность подобна глине и легко поддается внешнему воздействию. Мёллер провел публичную дискуссию с Лысенко, но аудитория из 3000 ученых и колхозников криками заставила его замолчать. Когда по приказу Сталина начали арестовывать и расстреливать ученых, Мёллер бежал из СССР.

Он отправился в Испанию врачом на гражданскую войну, а затем переехал в Шотландию – преподавать в Эдинбургском университете. В конце концов в 1940 г. Мёллер вернулся в США. Там он обрел наконец стабильность, став преподавателем в Индианском университете. Его работа оказалась одной из важнейших в современной биологии, и в 1946 г. Мёллер был удостоен Нобелевской премии за исследование мутаций. Вскоре после этого его избрали президентом недавно образованного Американского общества генетики человека. Теперь он стал одним из самых известных ученых в США. Мёллер извлекал максимум пользы из своей славы, распространяя свое видение социального прогресса.

Ученый был убежден, что с падением нацизма были разоблачены и евгенические заблуждения. Однако он предостерегал своих коллег: «Далеко не все еще идеи мертвы и похоронены, они представляют собой постоянную опасность, которую должны бдительно отслеживать все, кто серьезно изучает генетику человека». Мёллер призывал бороться с американскими сторонниками евгеники – «расистскими пропагандистами», как он их называл, – которые попытаются тайком внести свою старую идеологию в послевоенную генетику.

Однако Мёллер использовал полученную трибуну и для призывов к евгенике другого рода. Он говорил: «Евгеника в лучшем ее смысле – это “социальная направляющая человеческой эволюции”, и это самая глубокая и важная тема».

В своем исследовании мутаций Мёллер сделал важное открытие: из поколения в поколение вид становится все более нагружен растущим числом мутаций. У каждого очередного потомка есть риск спонтанно получить новые мутации, большинство из которых довольно безвредные. Но все вместе они могут вызвать заболевания и снизить плодовитость. В дикой природе большинство новых мутаций отсеивается естественным отбором. Мёллер опасался, что для нашего вида груз мутаций может стать угрожающе тяжелым. В силу развития медицины и других достижений прогресса естественный отбор в человеческой популяции ослабел и более не в состоянии убирать многие вредные мутации из генофонда.

Мёллер утверждал, что невежественно отрицать существование груза мутаций у человечества, но еще более невежественно приписывать его какой-либо расе или людям с умственными нарушениями. «Никто из нас не может бросить в другого камень, потому что все мы мутанты», – говорил он.

Тем не менее с проблемой надо что-то делать, а не «позволять лучшему в человеческой природе генетически скатываться вниз в почти незаметном – с нашей смертной точки зрения – темпе, доверчиво уповая на какое-то чудо в будущем», – писал Мёллер.

И у него был план. Мёллер назвал его «выбор зародышевых клеток».

Обычно потомки наследуют гены от родителей, которые вступают в сексуальные отношения. Однако с середины XX в. стали применять размножение, не требующее совокупления. Первыми пошли по такому пути животноводы, по ходу оттачивая мастерство искусственного оплодотворения. Призовой бык мог стать отцом многих телят, не покидая своего стойла. Как только заводчики изобрели способ безопасного замораживания спермы, у быков появилась возможность оставлять потомство и после своей смерти.

Врачи потихоньку пошли вслед за ветеринарами, применяя донорскую сперму для помощи бесплодным парам. Когда об этой практике стало известно, ее резко осудили. Папа Римский объявил использование донорской спермы супружеской неверностью. В 1954 г. в одном из дел о разводе судья штата Иллинойс постановил, что ребенок, зачатый таким образом, является незаконнорожденным. Однако по мере распространения этой процедуры она вызывала все меньше споров. К 1960 г. в США с помощью донорской спермы было зачато примерно 50 000 детей.

Мёллеровский выбор зародышевых клеток мог превратить искусственное осеменение в национальную, если не мировую, кампанию против мутационного груза. Сперма, собранная от лучших представителей мужского пола, должна была храниться в подземных холодильниках для защиты ДНК от радиации и космического излучения. Сперматозоиды одного мужчины теоретически могли привести к зачатию сотен, а возможно, и тысяч детей. В 1950-х гг. работать с женскими половыми клетками ученым было сложнее, но Мёллер оптимистично полагал, что когда-нибудь в подземных бункерах будут храниться и яйцеклетки от лучших женщин.

В свое время общественности расскажут о грядущей мутационной катастрофе и предложат использовать лучшие яйцеклетки и сперматозоиды в собственных семьях. Найдутся дальновидные пары, которые осознают масштаб угрозы и первыми сделают этот шаг. Для исключения возможных неловких встреч с биологическими родителями Мёллер рекомендовал использовать гаметы только тех людей, которые умерли за 20 лет до предполагаемого оплодотворения.

Добровольцы должны быть готовы противостоять насмешкам невежественного окружения. Но Мёллер обещал: как только появятся первые выдающиеся дети с «врожденными качествами, как у Ленина, Ньютона, Бетховена и Маркса», примеру первопроходцев последуют и другие родители. «Они сформируют непрерывно растущий авангард, который выиграет не только от регулярного проявления серьезных достижений, но и от глубокого осознания ценности услуги, которую они оказывают обществу», – предсказывал исследователь.

План Мёллера по выбору зародышевых клеток был встречен с доброжелательным интересом. Ведущие научные журналы просили ученого осветить эту тему на их страницах. Мёллера приглашали выступать на конференциях. Газеты брали у него интервью. Также и другие нобелевские лауреаты рассматривали выбор зародышевых клеток как шаг в правильном направлении.

Тем не менее, несмотря на весь свой научно-фантастический глянец, мёллеровский план оставался в рамках традиционной евгеники. Не кто иной, как Фрэнсис Гальтон, еще в XIX в. призывал применить для людей то, чем столетиями занимались селекционеры, – объединить существующие генетические варианты в лучшие комбинации, которые можно будет передавать по наследству потомкам. Для выбора зародышевых клеток не требовалось переписывать генетическую информацию. Очевидно, представить такое переписывание было сложно даже Герману Мёллеру.

Хотя мечты ученого о массовой программе выбора зародышевых клеток так никогда и не сбылись, частные ее варианты реализованы. Банки спермы вышли из подполья, и их услугами пользуются не только гетеросексуальные супруги, но и незамужние женщины, а также лесбийские пары. К началу 2000-х гг. только в США более миллиона детей родились с помощью донорской спермы. И хотя банки спермы, как правило, сохраняют анонимность своих доноров, клиенты имеют возможность выбирать мужчин с определенными свойствами – при этом нельзя не отметить, что чаще всего эти свойства не передаются с помощью молекул, содержащихся внутри сперматозоида.

Вирджинский криобанк Fairfax позволяет своим клиентам выбрать донора исходя из следующих имеющихся о нем сведений: знак зодиака, любимый предмет в школе (изобразительное искусство, история, языки, математика, естественные науки), религиозные взгляды, домашние питомцы (птицы, кошки, собаки, рыбки, рептилии, мелкие животные), личные цели (работа на благо общества, известность, материальная обеспеченность, дальнейшее обучение, Бог/религия) и хобби (музыка, командные виды спорта, кулинария, ремесла). Изучая этот список, я представляю себе родителей, которые приводят ребенка в столярную мастерскую, отправляют его за верстак и ожидают, что сейчас перед ними появится горка свежеизготовленных изящных кофейных столиков.

Чтобы стать донором спермы, мужчина должен пройти обследование на наличие заболеваний, передающихся половым путем, – как того требует Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Для проверки ДНК общих правил не существует, и анализы варьируют от клиники к клинике. Во многих учреждениях интересуются семейным анамнезом потенциального донора для выявления признаков наследственных болезней. Часто также проводят несколько генетических тестов, чтобы определить, не является ли донор носителем таких заболеваний, как муковисцидоз. Но иногда при обследовании опасный аллель могут и не заметить. Вот пример – в 2009 г. один кардиолог из Миннесоты узнал, что его молодой пациент с наследственным заболеванием сердца родился от донорской спермы. Доктор нашел донора и обнаружил, что тот – носитель этого опасного аллеля. Из 22 детей, рожденных от его спермы, девять унаследовали дефектный ген. Один из них в возрасте двух лет умер от сердечного приступа.

Снижение стоимости секвенирования ДНК поможет отсечь сперму, несущую большинство подобных заболеваний. В наши дни есть возможность прицельно просканировать каждый белок-кодирующий ген потенциального донора спермы – а не проверять наличие только некоторых распространенных аллелей. Мужчинам с доминантной мутацией, вызывающей опасное заболевание, вероятно, полностью запретят быть донорами. А чтобы исключить рецессивные заболевания, врачи смогут так подбирать сперматозоиды и яйцеклетки, что две опасные мутации не встретятся.

Мёллер оказался прав, предполагая, что яйцеклетки будет сложнее использовать в его программе выбора зародышевых клеток. В 1930-х гг. ученые умели оплодотворять кроличьи яйцеклетки сперматозоидами в пробирке и добиваться того, чтобы клетки эмбриона начинали делиться. Однако только к 1960-м гг. два исследователя – физиолог Роберт Эдвардс из Кембриджского университета и гинеколог Патрик Стептоу – обнаружили, как можно получать из организма женщины жизнеспособные яйцеклетки. Следующим шагом было подобрать коктейль химических веществ – «волшебную влагу», как называл его Эдвардс, – чтобы поддерживать жизнеспособность яйцеклетки на уровне, необходимом для оплодотворения. В 1970 г. Эдвардс и Стептоу объявили, что наконец добились успеха. После того как они провели оплодотворение человеческих яйцеклеток, им удалось сохранить их живыми в течение двух дней, и за это время образовались эмбрионы, состоящие из 16 клеток.

В 1971 г. Эдвардс сообщил об этом достижении на одном из совещаний, проходившем в Вашингтоне. Среди присутствующих был теолог Пол Рамсей. Когда Эдвардс закончил выступление, Рамсей назвал описанную Эдвардсом процедуру мерзостью, которая должна быть запрещена. Он полагал, что посредством ее мир приблизится к «внедрению неограниченных генетических изменений в зародышевый материал человека». Другими словами, наследственность была святилищем, куда люди не смели заходить.

Эдвардса и Стептоу не напугали предостережения Рамсея. Напротив, исследователи предложили парам, имеющим трудности с зачатием, обращаться за помощью в их лабораторию. В 1978 г. они впервые добились полного успеха – родилась здоровая девочка Луиза Джой Браун. Рождение Луизы послужило доказательством, что экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) – это лечение бесплодия, а не первый шаг к генной инженерии человека. В 1980-х гг. ЭКО-клиники открылись по всему миру, извлекая выгоду из накопившегося спроса со стороны страждущих пар. И все же эта процедура оставалась довольно ненадежной, поскольку многие эмбрионы не удавалось имплантировать. Для повышения успешности имплантации специалисты по оплодотворению производили несколько эмбрионов, чтобы потом выбрать из них самые здоровые.

Со временем появилась возможность проверять у эмбрионов ДНК. Ученые анализировали гены в одиночных клетках, извлеченных из эмбрионов в первые дни их существования (если изъять клетку на этой стадии, у остальных сохранятся хорошие шансы развиться в здоровый плод). Врачи могли использовать такой подход для снижения вероятности передачи детям генетического заболевания от родителей.

В 1990 г. в одном из первых таких исследований группа британских врачей работала с двумя женщинами, у которых на одной из Х-хромосом была мутация, вызывающая определенное заболевание. На второй Х-хромосоме этой мутации не было, поэтому сами женщины были здоровы, но с вероятностью 50 % это заболевание могло развиться у их сыновей.

С уверенностью избежать болезни можно было лишь при условии, что эти женщины родят только дочек. У одной женщины на Х-хромосоме был аллель, вызывающий умственную отсталость, а у другой – разрушительное нервное заболевание. Британские врачи проверили in vitro эмбрионы этих женщин. Они использовали молекулярные зонды, выявляющие определенный участок ДНК, который повторялся множество раз на Y-хромосоме, и только на ней. Доктора изъяли эмбрионы с положительным результатом этого анализа, а остальные использовали для имплантации. Обе женщины прошли через процедуру ЭКО. Через девять месяцев они родили по паре девочек-двойняшек. Поскольку вторая X-хромосома досталась дочкам от отцов, все дети оказались здоровы.

К началу 2000-х гг. появилась возможность проверять, нет ли у эмбриона мутаций и на других хромосомах. Карен Мульчинок из английского городка Дерби с детства знала, что в их семье есть болезнь Гентингтона. Ее бабушка умерла от этого заболевания, Карен сама наблюдала, как состояние здоровья ее отца с 50 лет начало ухудшаться, а в 66 он умер. В возрасте 22 лет Мульчинок сделала генетический анализ и обнаружила, что у нее также есть одна мутантная копия гена htt, вызывающая болезнь Гентингтона. Карен с мужем решили воспользоваться искусственным оплодотворением, чтобы защитить следующие поколения семьи от наследования заболевания. В 2006 г. врачи взяли у женщины яйцеклетки, искусственно оплодотворили их и проверили эмбрионы на наличие этой мутации. После пяти процедур ЭКО она родила двоих детей, которые могут не беспокоиться по поводу этой болезни. «Семейное проклятье, наконец, снято», – сказала Карен.

С просьбами провести подобный анализ на мутации к специалистам по ЭКО начали обращаться пары, переживающие из-за других наследственных заболеваний. Когда в одной английской семье родилась девочка-первенец с фенилкетонурией, ее родители были ошарашены. Они – подобно Перл и Лоссингу Бак – и не подозревали, что являются носителями испорченной копии гена pah. Супруги решили завести других детей и для этого прошли преимплантационную генетическую диагностику – чтобы предотвратить дальнейшее проявление этой болезни.

После оплодотворения врачи получили набор эмбрионов от этих родителей и проверили у них ген pah. У нескольких эмбрионов была обнаружена мутация, поэтому матери имплантировали только те, в которых мутация отсутствовала. В 2013 г. врачи сообщили, что женщина родила здорового мальчика. Не только у него самого не было ФКУ – у ребенка не было и испорченного гена pah, который он мог бы передать своим детям.

За прошедшие годы популярность преимплантационной генетической диагностики выросла, причем не только в Европе и США, но и в странах с развивающейся экономикой, например в Китае. Но все же эта процедура остается достаточно редкой. Несмотря на захватывающие истории, подобные той, которую пережила Карен Мульчинок, лишь немногие люди с болезнью Гентингтона (хотя их в мире примерно 200 000 человек) прибегают к этой процедуре. Она недоступна для многих из-за высокой стоимости. Даже в Европе, где процедуру покрывает медицинская страховка, только несколько человек с болезнью Гентингтона последовали примеру Мульчинок. За период с 2002 по 2012 г. удалось предотвратить лишь один случай этой болезни из тысячи.

Многих детей и не исследуют на присутствие у них болезни Гентингтона, поскольку, даже если станет известно, что результат положительный, это ничего не даст – от заболевания пока нет лечения. В силу того, что эта болезнь не проявляется до 50 лет, люди обычно заводят семьи задолго до того, как узнают, унаследовали ли они этот аллель. Если их шансы получить мутацию, вызывающую болезнь Гентингтона, равны 50 %, то для их детей вероятность будет 25 %. Такие люди могут быть настолько поглощены уходом за своим больным родителем, что у них не возникнет никакого желания тратить время, деньги и нервы на искусственное оплодотворение.

Иначе говоря, мы не живем в евгенической утопии Мёллера. Но не живем мы и в кошмаре вроде того, что в 1932 г. описывал Олдос Хаксли в романе «О дивный новый мир». В небольшой группе населения, которое использует экстракорпоральное оплодотворение, еще меньше тех, кто при этом также контролирует наследственность своих детей. Прямо сейчас у нас есть эффективное средство искоренить болезнь Гентингтона и другие генетические заболевания. Однако сложные реалии человеческой жизни – экономические, эмоциональные, политические, еще какие-то – влияют на нас сильнее, чем технологические возможности.

В апреле 1963 г. микробиолог Роллин Хотчкисс отправился из Нью-Йорка в Делавэр (штат Огайо). Его пригласили принять участие в дискуссии, тема которой в то время воспринималась подобно бреду. Как Хотчкисс рассказывал позднее, он с девятью другими биологами провел день в Уэслианском университете Огайо, чтобы «обсудить, может ли и должен ли человек изменять свою наследственность».

Одним из выступающих был Герман Мёллер. Он изложил собравшейся аудитории свой план по созданию банка спермы. Для Хотчкисса и других ученых, вероятно, в этом не было ничего удивительного, поскольку Мёллер пропагандировал свою реформу евгеники уже более трех десятков лет. Однако, когда пришло время выступать Хотчкиссу, тот описал нечто принципиально отличающееся от концепции выбора зародышевых клеток или от любой другой евгенической схемы размножения, обсуждаемой за последние 100 лет.

Хотчкисс поднял вопрос о непосредственном изменении человеческой ДНК. Чтобы объяснить концепцию, которую он и некоторые другие участники встречи имели в виду, ученый использовал новый термин: генная инженерия.

Может показаться странным, что об изменении наследственности у человека рассуждал микробиолог. Однако в 1963 г. Хотчкисс ближе всех остальных подошел к созданию генной инженерии. В 1950-х гг. он начал работать вместе с Освальдом Эвери, продолжая эксперименты того по изучению «трансформирующего начала», превращающего безобидных бактерий в убийц. Хотчкисс с коллегами провел усовершенствованный вариант опыта Эвери, который не оставил ни тени сомнения, что именно ДНК была тем самым трансформирующим началом. Вводя ДНК внутрь бактерий, Хотчкисс успешно менял их гены. В последующие годы он открыл другие возможности трансформации бактерий – например, привнесением генов устойчивости к пенициллину.

На встрече в Делавэре Хотчкисс предсказал, что та же процедура может быть использована и для людей. «Я убежден, что это, несомненно, будет сделано или хотя бы будет предпринята такая попытка», – заключил он.

В конце концов, отметил Хотчкисс, наш вид всегда искал, как бы ему улучшиться. Мы начали с поиска лучшей еды и убежищ и пришли к современной медицине. В 1963 г. – как раз когда состоялось выступление Хотчкисса – врачи праздновали свою недавнюю победу над ФКУ. Научившись выявлять это наследственное заболевание у младенцев, они получили возможность лечить их с помощью диеты, защищающей мозг. «Мы не можем удержаться от вмешательства в этот наследственный фактор и даем детям с фенилкетонурией в нужное время тирозин для нормального формирования нервной системы», – говорил Хотчкисс. Он предсказывал, что, если ученые узнают способ переписать испорченный ген, вызывающий ФКУ, им будет трудно устоять перед искушением применить это у людей. «Мы поддадимся соблазну, как только представится такая возможность», – сказал он.

Хотчкисс покинул встречу в Делавэре, убежденный, что мир должен быть готов к такой возможности. Человечеству надо думать наперед обо всех плюсах и минусах этой перспективы. Хотчкисс читал лекции и писал научные статьи. Он утверждал, что генная инженерия не будет следовать традиционным евгеническим программам действий, задаваемым правительственными указами. Вместо этого ею будут управлять потребители. Завлекательная реклама о новейшей «замене генов» подтолкнет людей изменять свою ДНК.

Сначала, прогнозировал Хотчкисс, врачи смогут использовать генную инженерию для лечения наследственных заболеваний вроде ФКУ, изменяя гены детей и взрослых подобно тому, как он сам менял гены своих бактерий. По его словам, «по-видимому, захочется действовать на как можно более ранних сроках развития организма. Даже пока он еще в утробе».

Хотчкисс понимал привлекательность применения генной инженерии у эмбрионов. Работая всего лишь с крошечным комочком клеток, врачи получили бы возможность исправить генетический дефект в большей части тела. Однако те же врачи могли бы случайно изменить и половые клетки. И если такое произойдет, то, когда эти еще не рожденные пациенты вырастут и заведут собственных детей, те с большой вероятностью унаследуют сделанную врачами замену гена. И в свою очередь передадут ее следующему поколению.

«Теперь она будет встроена в генофонд целого народа», – предупреждал Хотчкисс.

Если же замена гена окажется вредной и пациент пострадает, это уже само по себе плохо. Но, если такое вмешательство затронет половые клетки, подобные проблемы будут унаследованы и другими поколениями. Для Хотчкисса решение об изменении генов еще незачатых людей было посягательством на Свободу. Никому не позволено иметь столь полную власть, чтобы определять судьбу своих собратьев – равно как и судьбу праправнуков.

Хотчкисс оказался довольно хорошим пророком. В своих прогнозах 1964 г. о будущем генной инженерии он мог опираться только на несколько убедительных доказательств, полученных в основном из его же собственных экспериментов над бактериями. И в течение следующего десятилетия уже проявилось кое-что из им предсказанного. Рудольф Йениш встраивал ДНК в геном мышей. Роберт Эдвардс и Патрик Стептоу выращивали человеческие эмбрионы в чашках Петри. А к середине 1970-х гг. некоторые ученые даже пытались лечить наследственные заболевания у людей, заменяя гены, как предлагал Хотчкисс. Они назвали это генной терапией.

Среди пионеров генной терапии был гематолог Мартин Клайн из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Он разработал метод доставки генов в мышиные клетки, подвергая эти клетки действию электрического тока, в результате чего в мембране открывались временные поры. Будучи гематологом, в первую очередь он думал о заболеваниях крови. Клетки крови происходят от стволовых клеток, находящихся в красном костном мозге. Если бы Клайну удалось ввести рабочую версию гена в стволовые клетки пациента, то все дочерние унаследовали бы ее. А значит, он смог бы создать поколение здоровых клеток крови.

Сначала Клайн проверил эту идею на мышах. Введя искусственные стволовые клетки обратно в кости животных, он подождал два месяца, чтобы клетки смогли размножиться. Затем Клайн взял у мышей кровь и осмотрел клетки. Половина их унаследовала ген, который он добавил.

Клайну этого было достаточно. Он приступил к использованию генной терапии для лечения людей. Начать исследователь решил с бета-талассемии. Это генетическое заболевание связано с нарушением работы гена hbb, вследствие чего клетка крови не способна собрать молекулу гемоглобина. Пациенты с бета-талассемией умирают, потому что их кровь не может переносить необходимое количество кислорода по телу. По мнению Клайна, крайняя необходимость лечения оправдывала применение новых методов генной терапии к людям. Однако университет счел предложение опасным и отклонил поданную Клайном заявку. Это не остановило ученого. Клайн уехал за границу и нашел одного пациента в Израиле, а другого в Италии.

В 1980 г. Клайн провел генную терапию для обоих пациентов. Он выделил клетки костного мозга и добавил в них работающую версию гена hbb. Затем Клайн ввел измененные клетки обратно в костный мозг пациентов, где они могли размножаться. Новые клетки должны были унаследовать нормальный аллель гена и развиться в работающие клетки крови.

По крайней мере, таков был план. Однако после проведения этой процедуры пациенты Клайна не почувствовали никакого улучшения. И когда об эксперименте стало известно, научное сообщество жестко осудило Клайна. Мало того что он вышел далеко за пределы исследований на мышах – он еще и значительно изменил рабочий протокол во время самого эксперимента, не предупредив ни своих коллег, ни наблюдающие комитеты, ни даже двух этих пациентов.

Сразу после скандала Национальные институты здоровья отозвали гранты Клайна, а Калифорнийский университет вынудил ученого покинуть пост заведующего кафедрой его факультета. Газета The New York Times даже выпустила осуждающую передовицу «Преступление из-за научного рвения». Ее авторы резюмировали: «Он был наказан справедливо». Все эти новости о безрассудных экспериментах Клайна, детях из пробирки и человеко-бактерийных химерах повсеместно вызвали тревогу в отношении генной инженерии. В 1980 г. президент США Джимми Картер поручил создать комиссию для изучения этической стороны генной инженерии. Вскоре Конгресс попросил Бюро оценки технологий также изучить этот вопрос. Специалисты Бюро пошли по пути Хотчкисса, предложенному за 15 лет до того. Чтобы разобраться в этике генной инженерии, они разделили область ее применения на две фундаментальные части, согласно Августу Вейсману: соматическую и зародышевую линии клеток.

Генной инженерии в соматических клетках – иными словами, генной терапии – был дан зеленый свет. Политики и ученые сошлись во мнении, что именно так можно вылечить тысячи наследственных заболеваний. Пока исследования проводились аккуратно и лечение оставалось безопасным, никто не видел серьезных этических проблем.

Разрешение, полученное в 1980-х гг., побудило ряд ученых начать применение генной терапии. Прежде всего, им нужно было найти новый способ доставки генов в клетки. Метод Клайна работал только в тех клетках, которые можно было извлечь из пациента, изменить в лаборатории, а затем снова ввести в организм. Если бы генная терапия понадобилась для лечения заболеваний мозга, то никто не стал бы и пытаться вытащить куски серого вещества из головы.

Многообещающим решением казались вирусы. Ученые нашли способ поместить гены человека в вирус, который затем мог заразить клетки и доставить в них свой полезный груз. К 1990-м гг. исследователи добились обнадеживающих результатов в экспериментах на мышах плюс их воодушевили некоторые испытания на людях. Однако выяснилось, что вирусы не так безопасны, как о них думали. Проведенная в 1999 г. неудачная попытка лечения метаболического нарушения затормозила исследования в области генной терапии на несколько лет. У одного из добровольцев, 19-летнего Джесси Гелсингера, начался сильный иммунный ответ на вирусы. Развилась такая мощная воспалительная реакция, что он умер за считаные дни.

После смерти Гелсингера клинические испытания генной терапии были приостановлены. Немногие продолжающие работать в этой области ученые отступили назад в поисках более безопасных вирусов. Через несколько лет начались новые клинические испытания, которые привели к заслуживающим внимания результатам. Филипп Лебульш из Университета Париж Декарт со своими коллегами занимался бета-талассемией – болезнью, с которой не справился Мартин Клайн 30 годами ранее. Французские ученые извлекли клетки костного мозга у пациента-мальчика, заразили их вирусом с геном hbb, а затем ввели эти клетки обратно в костный мозг ребенка. В 2010 г. исследователи отчитались, что клетки начали производить нормальный гемоглобин и мальчик более не нуждается в еженедельных переливаниях крови для поддержания его жизни.

Страдающие от других заболеваний – таких как, скажем, мышечная дистрофия и гемофилия – живут в надежде, что генная терапия поможет и им. Многие больные с ФКУ тоже видят настоящее лечение в этом методе, а не в мучениях со сложными диетами.

В дебатах вокруг генной инженерии в 1980-х гг. почти все согласились с тем, что соматические клетки являются многообещающей мишенью – но зародышевые должны оставаться нетронутыми. «Вопрос о том, следует ли вносить глубокие изменения в ожидаемого или новорожденного ребенка, остается весьма сложным, – гласил вывод комиссии президента Картера в докладе 1982 г. – Если такие изменения передадутся по наследству, это потребует большой ответственности».

С данным решением согласилось – после рассмотрения этой проблемы – и Бюро оценки технологий. Даже чтобы просто исследовать сам этот метод, способный в перспективе изменить наследственность, оставалось слишком много как медицинских, так и этических неопределенностей. Бюро пришло к выводу, что по этой причине «вопрос о том, когда и как начинать зародышевую генную терапию, должен решаться в общественной дискуссии». В 1986 г. Консультативный комитет США по рекомбинантной ДНК, определяющий, на какие исследования в области генной инженерии будут выделены деньги, прекратил ее финансирование. Комитет категорически заявил, что в настоящее время «предложения по модификации зародышевой линии рассматриваться не будут».

Такая ситуация сохранялась на протяжении следующих трех десятилетий. Время от времени некоторые ученые пытались поколебать законодательные рамки, заявляя, что манипуляции с зародышевыми клетками – это благо для человечества, а не угроза. В 1997 г. Американская ассоциация содействия развитию науки снова рассмотрела этот вопрос на форуме, посвященном обсуждению вмешательства в зародышевую линию клеток. Собравшиеся ученые и философы признали, что исправление половых клеток может привести к положительным изменениям. Но они не были готовы полностью одобрить эту идею. Они предполагали, что генная инженерия «когда-нибудь позволит нам формировать наших детей и следующие поколения способами, ныне невозможными, что даст нам необыкновенный контроль над биологическими и поведенческими особенностями, которые делают нас людьми».

Однако то будущее, в которое пытались заглянуть собравшиеся на форуме, к 1997 г. уже наступило. Несколько врачей шагнули вперед и, не спросив ничьего разрешения, вмешались в человеческую наследственность так, как никто и представить себе не мог.

В 1996 г. Морин Отт отправилась в Медицинский центр Сент-Барнабас, расположенный в городе Ливингстон штата Нью-Джерси, в надежде завести ребенка. Семь лет она безуспешно пыталась зачать с помощью ЭКО. Ее яйцеклетки казались здоровыми, но эмбрионы прекращали делиться, стоило врачам имплантировать их в матку. Женщине было уже 39 лет, и время, отведенное природой для рождения детей, истекало. Она поехала в Ливингстон, прослышав, что врачи центра нашли способ обновить яйцеклетки.

Исследовательскую группу Сент-Барнабаса возглавлял Жак Коэн, который провел несколько опытов на мышах с обнадеживающими результатами. В этих экспериментах ученые откачивали немного ооплазмы – желеобразного содержимого яйцеклетки – и вводили ее в другую, поврежденную яйцеклетку. Такая микроинъекция повышала шансы дефектной клетки развиться в нормальный мышиный эмбрион. Исследователи предположили, что так происходит, поскольку некие молекулы из донорской яйцеклетки исправляют какие-то неизвестные повреждения.

Если эта процедура действенна для мышей, то она сможет сработать и для человека. Коэн с коллегами собирал донорские яйцеклетки от здоровых молодых женщин. Ученые извлекали из них ооплазму и вводили ее в яйцеклетки женщин, тщетно пытающихся завести детей – как Морин Отт. Врачи предупредили Отт, что результат непредсказуем. В ооплазме находятся различные молекулы. Некоторые из них способны улучшить состояние эмбриона, однако другие могут и повредить его. Также, возможно, врачи внесут в яйцеклетку пациентки несколько митохондрий из донорской клетки. Если это произойдет, ребенок, рожденный в результате данной процедуры, получит митохондриальную ДНК донора. Таким образом генетическая информация будет унаследована не от двух, а от трех человек.

Отт не отпугнула перспектива, что ее ребенок получит гены еще от кого-то. Митохондрии отвечают только за синтез клеточного топлива и некоторые другие простые процессы в клетке. Они не определяют признаков, характеризующих личность. «Вот если бы я сказала, что хочу получить девочку-блондинку, тогда я могла бы счесть это неэтичным», – позднее объясняла Морин журналисту.

Группа Коэна ввела ооплазму в 14 яйцеклеток Отт. Прошедшие процедуру яйцеклетки были оплодотворены сперматозоидами мужа, и начали развиваться девять эмбрионов. Через девять месяцев, в мае 1997 г., Отт родила здоровую девочку, которую назвали Эммой. Поверхностная проверка клеток Эммы не выявила никаких признаков донорских митохондрий.

Через два месяца после рождения Эммы группа Коэна опубликовала отчет о беспрецедентном случае с Отт в журнале Lancet. Газеты с изумлением сообщали об обновлении ослабленных яйцеклеток Отт. Другие пары, страдающие от бесплодия, стали забрасывать группу Коэна аналогичными просьбами. Репродуктологи США и всего мира использовали статью в Lancet как инструкцию для проведения собственных пересадок ооплазмы. Довольно скоро энтузиазм сменился подозрительностью. Журналистка Лоис Роджерс из Sunday Times опубликовала в июне 1998 г. репортаж о том, что калифорнийские врачи предлагали своим пациенткам процедуру переноса ооплазмы. Роджерс описала подобные попытки отнюдь не как способы помощи потенциальным родителям. В своей статье она превратила их в опасный эксперимент в области наследственности.

Журналистка заявила об обеспокоенности эмбриологов и политиков тем, что «такое лечение проводится без всестороннего обсуждения биологических и этических последствий для ребенка при наследовании генов от двух матерей». Рождерс писала, что на самом деле врачи создали «ребенка трех родителей».

Эта фраза засела в общественном сознании, и оказалось, что от нее невозможно избавиться. Канадская публицистка Наоми Лакриц выступила против «детей трех родителей», раскритиковав врачей за то, что их заботит только наука. «В сторону науку! – призывала Лакриц. – Что вы скажете об этических вопросах приготовления человеческой яичницы, в результате которой на свет появляется несчастный ребенок с генами от двух матерей?»

В 2001 г., когда Коэн с коллегами опубликовал новую статью о своей работе, страх перед детьми трех родителей разросся еще сильнее. Исследователи внимательно проанализировали ДНК некоторых детей, родившихся из обновленных ими яйцеклеток. Ученые обнаружили, что у двоих митохондрии были и от матери, и от донора ооплазмы.

«Это первый описанный случай генетической модификации зародышевой линии клеток, приведший к рождению здоровых детей», – заявили ученые.

К тому времени в результате переноса ооплазмы на свет появились уже десятки детей. Возможно, некоторые их них также были генетически модифицированы. Несмотря на два десятилетия правительственных ограничений генной инженерии, эти врачи вальсировали прямо поверх вейсмановского барьера. Все введенные правила и директивы имели отношение только к исследованиям, финансируемым государством. Коэн с коллегами делали свою работу в частной клинике.

Такая вольница продлилась недолго. Через месяц после публикации своей статьи Коэн и его коллеги получили письмо из Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Подобное письмо пришло и в другие репродуктивные клиники Америки, выполняющие перенос ооплазмы. Управление сообщало, что теперь перенос ооплазмы попадает под его юрисдикцию. Отныне данная процедура имеет официальный статус экспериментального лекарственного средства. Это означало, что каждый, кто захочет ее провести, должен сначала заполнить кучу документов и принять множество мер, гарантирующих безопасность процедуры. С этими требованиями могли справиться крупные фармацевтические компании, но никак не мелкие клиники. В итоге Коэн и другие врачи прекратили заниматься в США переносом ооплазмы.

Однако два американских врача – сотрудники медицинской школы Нью-Йоркского университета Джейми Грифо и Джон Чжан – не захотели останавливаться. Они как раз работали над улучшенным вариантом переноса ооплазмы, когда Управление разослало свое письмо. Грифо и Чжан хотели попробовать использовать всю донорскую ооплазму, а не только ее часть. Для этого они пытались перенести ядро из одной яйцеклетки в другую – лишенную ядра донорскую.

После того как подобные эксперименты стало невозможно продолжать в Нью-Йорке, Грифо и Чжан отправились в Китай. Там они начали сотрудничество с врачами из Университета Сунь Ятсена, чтобы найти бесплодные пары, которые хотели бы принять добровольное участие в их исследовании.

Врачи аккуратно извлекли из донорских яйцеклеток целые ядра. Затем на их места они ввели ядра от неоплодотворенных яйцеклеток одной из пациенток. После того как сперматозоид будущего отца оплодотворял такую яйцеклетку, образовавшаяся зигота начинала нормально делиться.

Китайские врачи местной больницы имплантировали полученные в результате этой процедуры эмбрионы 30-летней женщине. У трех эмбрионов сформировалось нормальное сердцебиение. Грифо, Чжан и их коллеги уговаривали пациентку и ее мужа поехать в США, чтобы получить более качественный медицинский уход, но супруги решили остаться дома. Через месяц врачи этой больницы, несмотря на возражения университетских исследователей, решили убрать один из эмбрионов, чтобы повысить другим шансы на выживание. Оставшаяся двойня развивалась еще четыре месяца. Затем у одного плода лопнул плодный пузырь, и после экстренных родов ребенок умер. У женщины развилась инфекция – возможно, вследствие этих родов, – от которой умер и второй ребенок.

И хотя этот эксперимент принес большое горе потенциальным родителям, Грифо и Чжан посчитали, что для их процедуры это был шаг в нужном направлении. Полная замена ооплазмы позволяла эмбрионам нормально развиваться, и они могли бы выжить, если бы той женщине качественнее оказывался медицинский уход. В 2003 г. исследователи решили представить свои результаты на одной из конференций и поделиться новостями с журналистами из Wall Street Journal.

В интервью газете Independent, которое Чжан дал 13 лет спустя, он пожалел о том решении. «Мне кажется, что некоторые члены моей группы страстно желали славы, – сказал он. – Они хотели оповестить весь мир».

Мир встретил эту новость не с торжеством, как они надеялись, а с беспокойством. Критики говорили, что Чжан с коллегами необдуманно ступил на путь производства человеческих клонов. Китайское правительство отреагировало запретом этой процедуры, фактически перекрыв все исследования ооплазмы. Пережитое было настолько трагично, что Чжан и его коллеги даже не стали публиковать подробный разбор этого случая. «Обстановка была очень накаленной», – вспоминал исследователь.

Эту линию работ могли бы совсем похоронить, если бы не несколько ученых, которые продолжали проводить эксперименты на мышах в Англии и США. Однако они не искали способы помочь бесплодным супругам завести детей. Они хотели остановить распространение митохондриальных заболеваний.

Открытие мутаций, из-за которых возникают болезни митохондрий, позволило выяснить причину некоторых таинственных расстройств и понять их странное наследование. Но все это не объясняло, как их можно лечить. В 1997 г. британский биолог Лесли Орджел предложил другой способ борьбы. Вместо того чтобы сражаться с заболеванием, врачи могли бы заблокировать его передачу по наследству. В журнале Chemistry & Biology Орджел опубликовал рисунок, показывающий, как пересадить ядро оплодотворенной яйцеклетки в другую яйцеклетку, лишенную собственного ядра. Клетка, необремененная дефектными митохондриями, могла развиться в здорового ребенка. Орджел назвал предлагаемую процедуру заменой митохондрий.

К середине первой декады XXI в. ученые уже узнали многое о митохондриях и научились работать с клетками так, чтобы можно было попробовать реализовать идею Орджела в медицине. В США серию экспериментов провел Шухрат Миталипов в Орегонском университете здоровья и науки. Он обнаружил, что замена митохондрий позволяет помочь больным мышам. Затем он успешно применил ту же процедуру на обезьянах. Животные росли и стали взрослыми без признаков каких-либо осложнений.

В то же время в Англии Дуглас Тёрнбулл из Ньюкаслского университета возглавил работу над еще одним подобным методом, который также дал перспективные результаты. Затем команды обоих исследователей перешли к экспериментам на человеческих эмбриональных клетках и обнаружили, что замена митохондрий эффективна и для нашего вида. Имея на руках результаты, Миталипов и Тёрнбулл отправились к ответственным лицам своих правительств с просьбой разрешить проведение клинических испытаний такой терапии. Их запрос запустил новую дискуссию о благоразумности проведения генной инженерии применительно к человеку. Бóльшая часть дебатов оказалась посвящена исключительно медицинским аспектам: будет ли митохондриальная замена безопасной и эффективной?

Кое-какую информацию дали итоги опытов по переносу ооплазмы, которые проводились в 1990-х гг. К началу 2010-х гг. дети, рожденные в результате той процедуры, выросли в генно-модифицированных подростков. Коэн со своими коллегами проследил судьбу 14 таких детей и обнаружил, что они ходят в школу, пробуют себя в чирлидинге, носят брекеты, берут уроки фортепиано и делают все то, что обычно и делают подростки. У некоторых из них есть и определенные заболевания, в частности ожирение и аллергия. Но в этом нет ничего такого, чего нельзя было бы ожидать от группы обычных подростков. Однако, каким бы многообещающим ни было это исследование, оно недостаточно крупное для того, чтобы полностью положить конец опасениям, касающимся безопасности метода. Мы пока не знаем – возможно, у подростков проблемы со здоровьем появятся в дальнейшем.

Ряд критиков выражали сомнение по поводу эффективности замены митохондрий. Извлечение ядра из материнской яйцеклетки невозможно было сделать безупречно чисто. К нему иногда прилипали некоторые митохондрии. И после того как ядро пересаживали в донорскую клетку, там иной раз возникала смесь из старых и новых митохондрий. Риск для здоровья ребенка существовал, даже если 99 % митохондрий были донорскими, а 1 % – материнскими. Ситуацию усугубляло то, что этот опасный 1 % мог увеличиваться по мере деления клеток эмбриона.

Даже если бы врачам удавалось полностью счистить все старые митохондрии, все равно у процедуры замены оставались бы риски. Многие белки, которые работают над образованием клеточного топлива внутри митохондрии, закодированы в ядерных генах. Как только клетка синтезирует эти белки, они отправляются в митохондрии, где начинают взаимодействовать с их собственными белками. Некоторые исследователи предполагали, что может возникнуть несоответствие между этими группами белков и, следовательно, произойдет нарушение работы митохондрий.

Чтобы проверить данное предположение, ученые провели процедуру замены митохондрий у мышей. Одним пересадили митохондрии от генетически идентичного донора, другим – от генетически далекого. В некоторых случаях генетическое несоответствие породило проблемы. У одних мышей возникло ожирение. Другие хуже обучались. Ряд различий, таких как, например, количество жира в сердце и печени, проявлялся только в конце жизни. Поскольку жизнь мышей коротка, исследователям приходилось ждать всего несколько месяцев, чтобы выявить все возникшие симптомы. У людей поиски таких побочных реакций займут десятилетия. Поэтому некоторые исследователи убеждены, что митохондрии для замены следует брать только у генетически схожих доноров.

Однако целый ряд дебатов на тему замены митохондрий был вызван вовсе не беспокойством о безопасности, а более глубокими страстями. Ведь речь шла о детях трех родителей. Такое вмешательство в наследственность многих сильно страшит. В 2014 г. на слушаниях в Конгрессе представитель Небраски Джефф Фортенберри осудил процедуру замены митохондрий, трактуя ее как «развитие и поощрение создания генетически модифицированных людей, что, возможно, несет неизвестные, нежелательные и необратимые последствия для будущих американских поколений». Если это прозвучало как описание его ночного кошмара – Фортенберри не возражает. Он говорит: «Такой сценарий пугает людей, и я был бы очень обеспокоен, окажись это не так».

Фортенберри представляет себе генную инженерию неким аналогом наследственной чумы. Стоит только модифицированному гену попасть в ДНК ребенка, как он распространится по всей стране, подобно новому штамму вируса гриппа. Но передача по наследству работает не так. По некоторым оценкам, в США проживает всего 12 423 женщины, которые рискуют передать митохондриальные заболевания своим детям. Даже если они все без исключения проведут замену митохондрий перед тем, как родить, суммарный результат будет почти незаметен. Этой донорской митохондриальной ДНК у жителей США станет чуть больше. Но она не будет сильнее распространена среди детей следующего поколения. Это лишь мелкая рябь на океане общего генофонда США (кстати, и остальной части мира тоже).

В глазах критиков, подобных Фортенберри, замена митохондрий представляет угрозу не только для будущего, но и для прошлого. Каждый ребенок, рожденный в результате этой процедуры, наследует свои гены не так, как те, кто родился до 1997 г. Слово «родитель» по определению означает человека, который передал свои гены. Ярлык «три родителя», впервые приклеенный на перенос ооплазмы, теперь был налеплен на замену митохондрий. «Создание эмбрионов от трех родителей не является безобидной медицинской процедурой, – предупреждал Фортенберри. – Это чудовищная форма евгенического клонирования человека».

Нет ничего чудовищного в том, что подростки получили митохондрии через перенос ооплазмы, и вряд ли донора яйцеклетки можно называть родителем – неважно, насколько часто этим словом пользуются конгрессмены и журналисты. Мы не раздаем такие важные звания столь легкомысленно. Когда женщина использует донорские яйцеклетки другой женщины вместе с их ядерной ДНК, она все равно называется матерью своего ребенка.

В то время как противники замены митохондрий периодически прибегали к запугиванию, ее сторонники иногда скатывались к позиции логической ошибки. Они часто пытались приуменьшить важность митохондриальной ДНК. В 1997 г. Морин Отт убедила себя, что она не нарушает никаких моральных запретов, поскольку не выбирает для ребенка такие важные черты, как цвет волос. Через 17 лет министерство здравоохранения Великобритании использовало примерно такой же аргумент в своем докладе 2014 г. в поддержку замены митохондрий.

«Донорство митохондрий не изменяет персональные характеристики и индивидуальные черты, – утверждалось в этом докладе. – Бесспорно, с точки зрения генетики ребенок получит ДНК от трех людей, но, как свидетельствуют все имеющиеся научные данные, гены, отвечающие за индивидуальные признаки и черты, находятся исключительно в ядерной ДНК и потому наследуются только от матери и отца предполагаемого ребенка».

Прочитав этот доклад, я стал искать определение индивидуальных признаков и черт. Но ничего не нашел. Насколько я могу судить, авторы с некоторым пренебрежением отнеслись к митохондриям, потому что те не делают ничего, кроме клеточного топлива. В то же время, как я смог заключить, гены в ядре отвечают за действительно важные вещи вроде цвета волос.

Подобная иерархия генов абсурдна. Весь смысл замены митохондрий состоит в том, чтобы внести значительные изменения в человека – избавить его от митохондриальных болезней. Мутации в митохондриальных генах могут сильно изменить у людей качество жизни и внешний вид, поскольку способны проявиться в диапазоне от низкого роста до слабости в мышцах и слепоты. Такой огромный спектр симптомов митохондриальных болезней показывает, сколь на разные аспекты нашей жизни влияет способ, которым клетки производят себе топливо.

Мозг сильнее всех других органов зависит от производства горючего, так как нейроны тратят очень много энергии для обмена сигналами. Некоторые митохондриальные мутации влияют на работу определенных областей мозга. Другие же замедляют миграции нейронов по мозгу в ходе его развития до такой степени, что те не успевают занять в нем свои места. Если эти изменения мозга не влияют на «индивидуальные признаки и черты», тогда я не могу представить, что же влияет.

Митохондрии оказались важны и для других задач – помимо производства энергии. Некоторые митохондриальные белки проникают в ядро, где передают сигналы тысячам генов. Аллели в генах митохондрий не ограничиваются только тем, что вызывают редкие генетические заболевания. Они также в состоянии повлиять на то, как долго мы живем, как быстро бегаем, насколько легко переносим большие высоты. От них же может зависеть наша способность к запоминанию. С некоторыми митохондриальными мутациями связаны такие психические заболевания, как шизофрения.

Упомянутый выше доклад побудил парламент Великобритании все-таки решить вопрос о митохондриальной заместительной терапии. Министр здравоохранения Джейн Эллисон убедила членов парламента, что такая процедура в некотором роде подобна замене батареек. В 2015 г. парламент одобрил эту терапию, а в марте 2017 г. репродуктивная клиника в Ньюкасле получила первую лицензию на проведение данной процедуры.

В США обсуждение пошло по другому пути. При опросе жителей страны с митохондриальными заболеваниями подавляющее их большинство высказалось за проведение исследований митохондриальной заместительной терапии. Национальная академия наук США изучила все материалы и в 2016 г. выступила с осторожным одобрением. Члены академии предположили, что, возможно, было бы разумнее начать с проведения этой процедуры только сыновьям, поскольку те не передадут свои измененные митохондрии детям. Также ученым необходимо будет внимательно наблюдать за детьми, рожденными матерями, для которых применили митохондриальную заместительную терапию, чтобы убедиться, что и спустя годы они не пострадают от неожиданных негативных последствий.

Однако в итоге все эти дискуссии ни к чему не привели. Кто-то в Конгрессе – так и осталось неизвестным, кто именно – подсунул в огромный законопроект 2016 г. десятистрочное постановление, которое запретило Управлению по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов проводить исследования, оценивающие митохондриальную заместительную терапию. Этот запрет вступил в силу без обсуждений в Конгрессе.

Тем не менее в том же году Джон Чжан, который в 2003 г. уезжал в Китай для продолжения там своих исследований, сообщил, что они с коллегами опять выехали за пределы США – чтобы впервые провести процедуру по замене митохондрий человеку.

К Чжану, работавшему тогда в нью-йоркском центре репродуктивной медицины New Hope, с просьбой о помощи обратилась пара из Иордании. У обоих их детей диагностировали редкое митохондриальное заболевание – синдром Лея, при котором слабеют мышцы и повреждается мозг, больные умирают обычно в детском возрасте. У этих родителей первый ребенок умер шестилетним, а второй – всего лишь восьми месяцев от роду.

До того как завести детей, женщина и не подозревала, что у нее синдром Лея. В ее собственных клетках примерно лишь четверть митохондрий несли эту мутацию, а остальные работали нормально. У обоих же детей ее мутантных митохондрий оказалось настолько больше, что их количество превысило порог летального исхода.

Пара обратилась к Чжану в надежде родить еще одного ребенка, на этот раз без синдрома Лея. Доктор знал, что в США он не сможет провести митохондриальную заместительную терапию. Но также он знал, что в Мексике таких запрещающих законов нет. Вместе с иорданской парой он отправился в одно из мексиканских подразделений своей клиники и провел процедуру там. Группа Чжана перенесла пять ядер из яйцеклеток этой женщины в донорские яйцеклетки, которые затем были оплодотворены. Один из полученных эмбрионов имплантировали в матку женщины, и он начал нормально развиваться. В апреле 2016 г. эта женщина родила мальчика.

Когда Чжан и его коллеги осмотрели ребенка, он выглядел вполне здоровым. Однако врачи обнаружили, что не все испорченные митохондрии его матери оказались заменены. Примерно 2 % митохондрий из клеток, найденных в образце мочи, принадлежали ей. В клетках крайней плоти это значение подскочило до 9 %. Какой уровень митохондрий был в его сердце или мозге, точно сказать не мог никто. И вряд ли кто-то когда-то это узнает. Родители отказались от проведения дальнейших анализов, кроме тех случаев, когда может потребоваться срочная медицинская помощь. Мальчик ускользнул из поля зрения ученых, а в мире появился еще один генетически модифицированный ребенок.