Когда Валентино Ганц впервые услышал о CRISPR, этот метод показался ему даром небес. В то время он работал над диссертацией в Калифорнийском университете в Сан-Диего, где изучал генетику дрозофилы и родственных ей мух. Он манипулировал с генами и смотрел, удалось ли ему повлиять на развитие эмбриона. Однако даже лучшие из методов, которые имелись в его распоряжении, были грубыми и неудобными. В 2013 г. Ганц услышал, что исследователи выяснили, как использовать CRISPR для точного изменения генов дрозофилы, причем очень несложного.

«Это было именно то, чего я так ждал», – рассказывал мне Ганц, когда я приехал к нему в лабораторию, расположенную на покрытом эвкалиптами склоне, спускающемся к Тихому океану. Услышав новость, он немедленно заказал необходимые реактивы и приступил к опробованию метода. Он тогда и понятия не имел, что откроет способ изменения наследственности целого вида с помощью CRISPR.

Ганц решил попробовать изменить ген Drosophila, который назывался yellow. В некотором смысле это была дань традиции. Ген yellow описали чуть более века назад в лаборатории знаменитого Томаса Моргана. В один из дней 1911 г. группа учеников Моргана проверяла своих серых мух и среди них обнаружила насекомое золотистого цвета. Ученики использовали эту муху в скрещивании и выяснили, что у нее рецессивная мутация в гене, который они и назвали yellow.

Этот ген пригодился сотрудникам Моргана, потому что признак, на который он влиял, можно было увидеть невооруженным глазом у любой мухи. Ученики Моргана вывели линию желтых мух, и когда спустя годы студенты стали профессорами, они учили своих студентов разводить этих мух для экспериментов. Их ученики, в свою очередь, строили собственную научную карьеру, и желтые мухи по-прежнему были с ними. На протяжении XX в. каждое новое поколение наследовало это знание так же, как древние люди учились делать каменные орудия или выращивать ячмень.

Есть даже веб-сайт с генеалогией исследователей генетики дрозофилы FlyTree, где прослеживаются линии передачи этой культурной наследственности. Само древо начинается, разумеется, с Томаса Моргана. От него идут веточки к его многочисленным аспирантам. Среди них был Макс Дельбрюк, физик, увлекшийся тайнами жизни и приехавший из Германии в Калифорнийский технологический институт, чтобы учиться у Моргана. Дельбрюк сам стал профессором, и среди его аспирантов оказался еще один физик, превратившийся в биолога, – Лили Джан. Джан работала в Калифорнийском университете в Сан-Диего. В 1980-х гг. к ней в лабораторию после защиты диссертации пришел работать Этан Биер. Там он разводил бесчисленное количество желтых мух и тоже стал профессором. Спустя два десятилетия Валентино Ганц пришел в лабораторию Биера и также познал работу с желтыми мухами. Он стал научным праправнуком Моргана.

Решив опробовать CRISPR, Ганц сделал направляющую РНК, чтобы изменить ген yellow у эмбриона дрозофилы, вызвав мутацию, создающую желтую окраску. Он ввел нужные молекулы в клетки, дал насекомым повзрослеть и скрестил их, надеясь получить мух с двумя измененными с помощью CRISPR копиями гена yellow. К его радости, среди серых мух было несколько желтых. Технология работала именно так, как и должна. «Я был покорен», – рассказывает Ганц.

Затем Ганц начал играть с CRISPR всякими разными способами, чтобы выяснить, удастся ли ему использовать этот метод для другого вида мух – Megaselia scalaris, которых он изучал для своей диссертации. В отличие от Drosophila melanogaster, у них отчетливо согнутый грудной отдел, поэтому их прозвали горбатками. Также у этих мух характерное поведение, что отразилось в другом их названии. За манеру передвигаться по земле перебежками их называют бегающими мухами. И иногда этих мух именуют гробовыми, потому что их личинки в поисках пищи закапываются глубоко под землю и иной раз добираются до захороненных гробов.

Ганц попытался с помощью молекул CRISPR, созданных для дрозофилы, отредактировать ген yellow у мух-горбаток. Но эксперимент провалился. «Было очень обидно, что мы не получили ни одного мутанта», – делился со мной Ганц.

Исследователю не было окончательно ясно, что же пошло не так. Сохранялась вероятность, что ему удалось изменить только одну копию гена yellow у некоторых мух. Но такое встречалось настолько редко, что у Ганца при скрещивании мух ни разу не сложилось так, чтобы оба насекомых были носителями отредактированного гена yellow.

Когда Ганц рассказал об этом своему руководителю Биеру, тот немного разочаровался, но не удивился. В науке часто случаются неудачи. Биер отправился в долгожданный отпуск в Италию и перестал думать о неприятностях.

Однако не успел Биер вернуться в Сан-Диего, как в его кабинет ворвался Ганц. Он сразу же начал излагать свои соображения по поводу того, как заставить CRISPR работать. Идея была проста. Валентино Ганц хотел, чтобы мухи сами редактировали свою ДНК.

План был таков. Первым делом Ганц использует CRISPR, чтобы вырезать тот ген, который он заменит сегментом ДНК. В этом сегменте окажется не только измененный ген, но и гены для CRISPR. Тогда собственные клетки мухи начнут синтезировать молекулы CRISPR, которые будут находить соответствующую хромосому и редактировать вторую копию гена. В результате Ганц получит мух-горбаток с двумя мутантными копиями гена и сможет использовать их для получения линии мутантных мух. Ганц назвал этот процесс «мутагенной цепной реакцией».

Идея показалась Биеру слишком фантастичной. Он сомневался, что все сработает достаточно надежно, чтобы произошли те генетические изменения, на которые рассчитывал Ганц. Но если вдруг все сработает, сказал Биер, это может оказаться мощным инструментом для генетических исследований не только мух-горбаток, но и других видов. И пока Биер с Ганцом обсуждали мутагенную цепную реакцию, на них вдруг снизошло, что она может стать даже еще более мощным инструментом, чем изначально предполагалось.

«И тут мы поняли: стоп, она же может проникать в клетки зародышевой линии!» – сказал Биер.

Если Ганц скрестит муху, несущую CRISPR, с обычной, он получит нарушение закона Менделя. Муха начнет передавать потомкам одну хромосому с генами для CRISPR и геном, который система CRISPR должна будет скопировать. У эмбрионов мух второго поколения молекулы CRISPR изменят вторую копию хромосомы. В результате мухи второго поколения не окажутся гибридами с одной копией генов CRISPR. У них будет две копии. То же получится и при скрещивании с обычными мухами.

«Представьте себе супружескую пару, в которой один супруг светловолосый, а у другого волосы темные, – рассказывал мне Биер. – Все их дети светловолосые. Все их внуки светловолосые. Все их правнуки светловолосые. И так до бесконечности. Что-то в этом роде».

Биер посоветовал Ганцу ненадолго отложить проверку мутагенной цепной реакции. Он хотел, чтобы Ганц сначала подумал о рисках и выгодах этой методики. Вынужденно занявшись размышлениями, Ганц понял, что, если одно измененное таким образом животное выберется на свободу – случайно сбежит либо его намеренно выпустят, оно получит возможность спариваться с другими представителями своего вида. И с каждым новым поколением гены CRISPR будут интенсивно распространять себя по популяции.

При определенных обстоятельствах это может быть полезно. Вместо того чтобы целиться в ген yellow у дрозофил, ученые смогут влиять на гены насекомых, уничтожающих урожай или переносящих заболевания. Многие исследователи годами искали генные драйвы, с помощью которых можно было бы бороться с вредителями, – и Ганц, возможно, нашел что-то вроде этого. Но Ганц не в состоянии предсказать последствий бегства животного из лаборатории, пока проводит только первые эксперименты с мутагенной цепной реакцией.

Ганц разработал способ безопасного ее изучения. Он решил, что попытается отредактировать ген yellow у дрозофилы. Но, чтобы не дать мухам выскользнуть из лаборатории, он станет работать в защищенном помещении, а насекомые будут содержаться в небьющихся пластиковых наглухо закрытых флакончиках, помещенных в специальные пробирки, которые, в свою очередь, окажутся внутри пластиковых контейнеров.

Ганц и Биер пригласили в университет опытных генетиков, чтобы посоветоваться с ними. Они описали свою идею мутагенной цепной реакции и план обеспечения безопасности эксперимента. Они хотели убедиться, что остальным это не покажется безумием. «Хорошо, сделайте так, – единодушно высказались специалисты. – Будьте очень аккуратны, но сделайте».

В октябре 2014 г. Ганц с помощью CRISPR модифицировал нескольких личинок дрозофилы. Если бы молекулы сработали так, как он надеялся, они заменили бы одну из копий гена yellow на другой фрагмент ДНК. Этот новый фрагмент содержал бы измененный ген и гены для CRISPR. Ганц рассчитывал, что собственные клетки мухи будут использовать эти участки ДНК для изменения второй копии yellow. Но убедиться, что методика работает, можно было, только разводя мух.

Ганц дождался, пока мухи повзрослели, и скрестил их с обычными. Самки отложили яйца, из которых вылупились личинки, а впоследствии они окуклились. Внутри куколок личинки превратились во взрослых животных. И когда наконец появились взрослые мухи, некоторые из них – причем как самцы, так и самки – оказались желтыми.

«Это было первым признаком того, что все идет как надо», – вспоминал Ганц.

Но теперь начиналась настоящая проверка мутагенной цепной реакции: передастся ли она следующему поколению? Ганц выбрал желтых самок, несущих на обеих X-хромосомах измененный ген yellow и гены для системы CRISPR.

Он запустил их в пробирки с обычными самцами, где мухи и спарились. В простом эксперименте с желтыми самками и серыми самцами результаты соответствовали бы закону Менделя. Все сыновья были бы желтыми, потому что наследовали свою единственную X-хромосому от матери. Дочери же получили бы по одной X-хромосоме от обоих родителей. И, поскольку желтая окраска – рецессивный признак, все дочери были бы серыми.

А если бы произошла мутагенная цепная реакция, Ганц увидел бы совсем другие результаты. Следующее поколение мух тоже вырабатывало бы молекулы CRISPR. Эти молекулы изменили бы вторую X-хромосому у дочерей, и они получились бы желтыми.

После того как мухи отложили яйца, Ганцу и Биеру осталось только ждать появления взрослых особей. «Две недели напролет я сводил свою жену с ума, повторяя “желтый-желтый-желтый” и всюду стуча по дереву», – рассказывал Биер. Его коллеги готовили его к неудачному результату. «Не слишком-то надейся, – говорил Биеру один из сотрудников. – Готов поспорить почти на что угодно, что следующее поколение будет соответствовать закону Менделя».

Ганц знал, что, когда из яиц появляются личинки с мутацией в гене yellow, у них иногда бывает заметен слабый золотистый оттенок. Он вглядывался сквозь стенки контейнеров и пробирок, надеясь обнаружить желтизну хоть у некоторых личинок. Но, насколько он мог судить, ни одна из них не была желтой.

«Я очень пессимистичный человек, – говорил Ганц, – и всем сообщил, что метод не сработал».

Но для чистоты эксперимента Ганц позволил личинкам окуклиться и развернуть крылья. Он усыпил только что появившихся взрослых мух с помощью углекислого газа. Затем он уселся за лабораторный стол и вытряхнул их на поднос. Он должен был осмотреть их тела прежде, чем официально объявить, что эксперимент закончился неудачей.

Но, когда Ганц взглянул на поднос, там все было золотым. Самки исправили свои собственные гены, как он и надеялся. Когда он вошел в кабинет Биера и поделился новостями, тот вскрикнул и подпрыгнул на месте. Биер за свою карьеру получил тысячи желтых мутантов, но каждый раз он наблюдал действие закона Менделя. А теперь внезапно правила изменились.

«Представьте себе, что вы зашли в комнату, в которой обычно ходили по полу, а тут вдруг идете по потолку, – говорил Биер. – Я имею в виду, что мне все это казалось настолько же странным».

Одним из первых, кому Биер позвонил, чтобы рассказать об эксперименте, был биолог Энтони Джеймс. «Ничего себе!» – воскликнул Джеймс.

На протяжении 20 лет он искал именно то, что Биер и Ганц только что открыли. В 1980-х гг. Джеймс начал бороться с заболеваниями, которые распространяются комарами, в том числе с малярией и лихорадкой денге. Свою собственную войну он вел, изучая комариные гены. Джеймс устроил инсектарий неподалеку от места работы Биера и Ганца, – в Калифорнийском университете в Ирвайне. Там он комаров выращивал, кормил теплой кровью и экспериментировал с их ДНК.

Джеймс начал с картирования генов, поскольку геном комаров в то время был совершенно не изучен. Вместе с коллегами ему надо было определить расположение отдельных генов, чтобы потом приступить к экспериментам с ними. Возможно, существовали гены, от которых зависело, какие именно патогены смогут выжить внутри комара и использовать его, чтобы добраться до новой жертвы. Более 200 млн человек ежегодно болеют малярией в результате укусов тех комаров, которые переносят одноклеточного паразита малярийного плазмодия. Но никто никогда не заражался через укус комара гриппом. Джеймс задумался, а не могут ли быть у некоторых комаров аллели, делающие их невосприимчивыми к малярии.

«Знаете, было бы достаточно, если бы мы просто узнали, как повысить частоту этих генов в популяциях», – сказал мне Джеймс, когда я приехал к нему в Ирвайн.

Джеймс с коллегами успешно определил местоположение некоторых комариных генов. Но работа продвигалась очень медленно, в том числе и из-за сложностей с выращиванием кровососущих комаров, и исследователь перестал надеяться когда-либо найти способ борьбы с заболеваниями, переносимыми комарами. Он стал размышлять, как можно использовать уже полученные им знания, чтобы бороться с болезнями другим способом.

«Я подумал: что ж, мы просто сделаем эти гены», – рассказывал Джеймс.

У него была идея, какой именно ген надо сделать. В конце 1960-х гг. биолог из Нью-Йоркского университета Рут Нуссенцвейг обнаружила, что мыши не болеют человеческой малярией. Она выяснила, что иммунные клетки мышей вырабатывают антитело, которое прилипает к паразиту и фактически душит его. В дальнейших экспериментах ученые кормили комаров кровью с добавлением антител, найденных Нуссенцвейг. Почему-то антитела не переваривались и атаковали паразитов внутри насекомых. После такого лечения комары не передавали малярию.

Джеймс и его коллеги занялись генной инженерией комаров, чтобы те сами начали вырабатывать это мышиное антитело. Ученые создали кодирующий его ген, который можно было вставить в ДНК комара. Джеймс хотел сделать ген безопасным для комаров. Он опасался, что, если ген будет активен непрерывно, антител станет слишком много и комары от этого заболеют. Поэтому вместе с коллегами он прицепил к гену антитела переключатель. Теперь ген становился активным, только когда в самку комара поступала кровь.

Джеймс с коллегами встроил ген с переключателем в ДНК комара. Когда исследователи кормили насекомых кровью с плазмодием, те начинали вырабатывать антитела и уничтожали паразитов.

Каким бы впечатляющим ни было это достижение, для борьбы с малярией оно не имело смысла. Если бы Джеймс просто выпустил своих защищенных от малярии комаров в Африке или Индии, закон Менделя сработал бы против него. Модифицированные комары почти всегда спаривались бы с обычными, и очень скоро их защита растворилась бы в обширном комарином генофонде.

Чтобы распространить убивающие малярию гены, Джеймсу нужен был способ нарушить закон Менделя. Ученые, начиная с 1960-х гг., интересовались, можно ли с такими целями использовать генный драйв. Идея была проста: включите ваш ген в генный драйв, и с каждым последующим поколением он будет все сильнее расходиться по популяции. Но пока еще никто не придумал, как это сделать.

Джеймс решил разобраться с этой проблемой. Для генного драйва он выбрал фрагмент ДНК, который называется P-элемент. Он встречается у дрозофил и распространяется потому, что заставляет хозяйскую клетку иногда создавать его новые копии, которые вставляются в другие места мушиной ДНК. Впервые P-элемент привлек внимание исследователей в середине XX в., а в последующие несколько десятилетий передавался среди североамериканских мух подобно генетическому лесному пожару. Биолог из Брауновского университета Маргарет Кидвелл поместила в пробирку мух с P-элементом вместе с теми, у которых его не было. Через 10–20 поколений P-элемент встречался уже у всех мух.

Джеймс и его коллеги подумали, что если прицепят ген, отвечающий за выработку антитела, к P-элементу, то им удастся распространить устойчивость к плазмодию по всей популяции комаров и она передастся по наследству следующим поколениям. Такова была чистая идея, но как бы ученые ни пытались провести этот эксперимент, он никогда не удавался.

Задним числом Джеймс считает, что против него работала эволюция. Комары, как и другие животные, за долгое время своего существования, вероятно, сталкивались со многими атаками генных драйвов. И избежали вымирания только потому, что у них сформировалась определенная система защиты – обойти ее Джеймсу по непонятным причинам никак не удавалось. «Вероятно, мы с самого начала были обречены на неудачу», – говорил он мне, посмеиваясь.

Впервые услышав о CRISPR, Джеймс был заинтригован. Он задумался, можно ли приспособить систему для предотвращения малярии. Однако он не пошел дальше праздных размышлений, пока ему не позвонил Биер. Джеймс сразу же понял, что с помощью мутагенной цепной реакции можно распространить гены среди комаров.

Биер и Ганц полтора часа ехали на север калифорнийского побережья, чтобы навестить Джеймса и спланировать новый эксперимент. Пластиковые контейнеры и небьющиеся пробирки хорошо подходили, чтобы держать под контролем дрозофил, но для комаров защиту следовало усилить. Поэтому Джеймсу было необходимо провести эксперимент в безопасных условиях своего инсектария.

Как бы ни был воодушевлен Джеймс, он понимал, что шансы на успех невелики. Вместе с Биером и Ганцом ему предстояло создать длинный фрагмент ДНК, содержащий несколько генов. В этом фрагменте должен был находиться ген, отвечающий за выработку мышиного антитела, и переключатель, который срабатывал бы, пока комар насыщается кровью. Там также должны были присутствовать гены CRISPR – для копирования всего этого фрагмента на другую хромосому. Чтобы увидеть, удался ли эксперимент, ученым следовало добавить еще и тот ген, что делает глаза комаров красными.

Для одного фрагмента ДНК это была очень большая нагрузка, особенно если учесть, что исследователи пытались модифицировать комаров способом, который до них никто не использовал. Джеймс предложил коллегам разбить ДНК на более мелкие кусочки. Они могли бы проверять по одному звену за раз и лишь затем собрать их вместе для окончательного теста. Ганц настаивал на том, чтобы проверить все сразу. Он не хотел ползти, когда можно было лететь. После того как Джеймс и Биер согласились с его планом, Ганц начал трудиться с максимальной быстротой, чтобы собрать все части в один фрагмент ДНК. Затем он передал фрагмент Джеймсу – посмотреть, как это сработает.

Когда я был у Джеймса, он отвел меня в подвал своего здания, и мы подошли к двери с надписью: «КОМПЛЕКС ДЖЕЙМСА ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ТРАНСГЕННЫХ КОМАРОВ». Он пытался пропихнуть руки в рукава синего одноразового бумажного халата, наброшенного поверх фланелевой рубашки. У Джеймса были короткие седые волосы, крупные белые зубы и широкие плечи, на которые халат налезал с трудом. После недолгой борьбы он сдался. Халат трепыхался у его груди, как газета в ветреный день.

Джеймс подождал, пока я надену свой халат, и открыл дверь. Мы вошли в тамбур без окон. Серебристая сетка, достаточно мелкая, чтобы не пропустить комаров, закрывала вентиляционные отверстия в потолке. Когда мы оба оказались в тамбуре, Джеймс закрыл внешнюю дверь и чуть-чуть подождал, прежде чем открыть внутреннюю. Мы зашли в инсектарий – небольшую группу комнат, где Джеймс со своими сотрудниками разводит десятки тысяч комаров.

Первое, что я увидел, войдя внутрь, был ряд желтых стаканов для попкорна, который продают в кинотеатрах. Они размещались на столе, к каждому сверху был прикреплен серый цилиндр с электрическим проводом. Когда я наклонился над ними, я увидел взрослых самок комаров, сидевших внутри на стенках. У всех у них было раздуто брюшко. В серых цилиндрах находилась теплая телячья кровь. Джеймс отцепил пустой цилиндр, чтобы показать мне, как нужно затягивать его пленкой. Комары протыкают пленку с помощью своего колюще-сосущего ротового аппарата и пьют кровь, наполняя ею каплевидные брюшки.

Как только самка комара напивается кровью, у нее в теле развиваются сотни яиц. Джеймс и его сотрудники обнаружили, что комары предпочитают откладывать яйца в темноте, поэтому они переносят насекомых в неосвещенное помещение. После того как самки завершают кладку, сотрудники собирают яйца и прикрепляют их к полоскам бумаги.

Теперь они могут изменить гены нового поколения комаров. Мягкие яйца прокалывают тонкими стеклянными иглами и вводят туда ДНК. У сотрудников есть для этого всего несколько часов, прежде чем яйца покроются плотной оболочкой.

«Это похоже на конвейер», – сказал Джеймс, показывая мне микроскоп, с помощью которого его сотрудники вводят ДНК в яйца. «В зависимости от квалификации вы можете обработать 300 или 400, ну или, может быть, 500 штук в день».

В природе комары откладывают яйца в воду, где те слипаются и плавают подобно плотикам. Через несколько дней из яиц вылупляются личинки, которые уплывают прочь, чтобы провести первую часть своей жизни под водой. Джеймсу нужно было воссоздать эту стадию в своем инсектарии. Он провел меня сквозь прозрачную занавеску из полос ПВХ в комнату для личинок. Там от пола до потолка располагались металлические полки, и на многих стояли пластиковые ванночки, наполовину заполненные водой. Каждая была похожа на пруд с сотнями личинок. Они плавали там, как маленькие волосатые змейки.

Мы остановились, чтобы внимательнее рассмотреть одну из ванночек с личинками. К бортику была приклеена бирка с числом 29, написанным маркером. Личинки вертелись и дергались. У каждой было по паре маленьких глазок. И все глазки были красными.

«Вот, здесь они – знаменитые особи с генным драйвом», – пояснил Джеймс.

Число 29 означало 29-е поколение комаров, которых Джеймс вырастил с начала совместного эксперимента с Биером и Ганцом. После того как Ганц создал новый фрагмент ДНК со всеми кусочками для генного драйва, Джеймс и его сотрудники ввели его в мягкие комариные яйца. Он с восторгом увидел, что личинки вылупились с красными глазами, – это означало, что они несут две копии гена устойчивости к малярии. Джеймс с коллегами скрестил полученных самцов с обычными самками, и следующее поколение тоже оказалось красноглазым. Теперь я смотрел на 29-е поколение непрерывной цепи наследственности.

В ноябре 2015 г. Джеймс и его коллеги объявили, что им удалось успешно использовать генный драйв на комарах; это произошло спустя всего семь месяцев после публикации Ганцом и Биером первой статьи о мутагенной цепной реакции. «Все говорили: “Как быстро!”, – рассказывал мне Джеймс, пока я рассматривал его красноглазых комаров. – На самом деле это не было быстро, потому что мы работали над этим много лет». К тому моменту как Джеймсу позвонил Биер, у того было все необходимое для эксперимента. «Нам просто нужно было ввести другой фрагмент ДНК», – заключил он.

Мутагенная цепная реакция попала в верхние строчки новостей наряду с потрясающими сообщениями об экспериментах с CRISPR на человеческих эмбрионах. Использование генной инженерии для человека было темой размышлений ученых на протяжении более чем полувека с тех пор, как Роллин Хотчкисс выразил свое беспокойство на этот счет. Однако идея, что для лечения заболеваний можно управлять наследственностью с помощью генного драйва, оказалась сюрпризом. Даже большинство специалистов, работавших с CRISPR, этого не ожидали.

Но были и исключения: Джордж Чёрч и один из его гарвардских коллег Кевин Эсвелт размышляли над этой идеей. В 2014 г. они совместно с некоторыми другими учеными опубликовали несколько дискуссионных материалов. Но эти исследователи называли генный драйв с использованием CRISPR всего лишь «теоретически возможной технологией».

Как только Биер и Ганц открыли мутагенную цепную реакцию, технология перестала быть лишь теоретически возможной. Эсвелт и его коллеги сообщили, что им удалось использовать CRISPR в дрожжах, чтобы преодолеть закон Менделя. По-видимому, эта технология может применяться практически для любого имеющего половое размножение вида, который ученые захотят изменить.

Поскольку Дженнифер Дудна с коллегами предостерегала против использования CRISPR для людей, Биер, Ганц, Эсвелт и другие исследователи занялись изучением иных возможных путей применения генного драйва. На конференциях и в научных обзорах они предлагали некоторые способы с помощью этой технологии изменить жизнь к лучшему. Создание невосприимчивости к малярии у комаров позволило бы сохранить тысячи или даже десятки тысяч человеческих жизней ежегодно. Эсвелт отправился на остров Нантакет, чтобы предложить его жителям использовать CRISPR для живущих там мышей. Можно было бы сделать грызунов невосприимчивыми к болезни Лайма и таким образом разорвать цикл передачи заболевания. Ботаники подумывали о борьбе с сорняками, приобретшими устойчивость к гербицидам. Если использовать генный драйв, то, возможно, удалось бы удалить гены этой устойчивости и заменить их на те, которые сделали бы растения снова уязвимыми.

А почему бы не использовать CRISPR, чтобы вызвать гибель популяции или даже целого вида? Ученые могли бы ввести «нежелательному» животному гены, снижающие его плодовитость. Те, кто унаследует эти гены, дали бы меньше потомков, но благодаря CRISPR таких генов в популяции становилось бы все больше. В конце концов популяция пересекла бы критическую точку и погибла.

Биологи, занимающиеся охраной природы, давно мечтали получить подобную возможность для борьбы с инвазивными видами. К примеру, змеи или крысы, завезенные на отдаленные острова, могут уничтожить местные виды птиц, поедая их яйца. Группа австралийских ученых подсчитала, что внедрение сотни измененных с помощью CRISPR грызунов могло бы уничтожить их 50-тысячную популяцию. И на это потребовалось бы всего пять лет.

Но генный драйв несет и опасность. Если ученые выпустят его в дикую природу, он может сработать не так, как хотелось бы. Он способен причинить вред, который невозможно будет устранить. Один из организованных Национальной академией наук США комитетов в 2016 г. опубликовал доклад, в котором предупреждал, что генный драйв может иметь «необратимые последствия для организмов и экосистем».

Искусственно созданный генный драйв ставит очень серьезные этические вопросы, вероятно, даже более серьезные, чем использование CRISPR для редактирования человеческих эмбрионов. Он способен менять наследственность, причем не только генетическую. Мы в состоянии радикально изменить гены, которые животные или растения унаследуют в далеком будущем. А вдруг мы оставим нашим потомкам такое экологическое наследие, за которое они будут нас проклинать? Чтобы оценить, разумно ли использовать это орудие, нам хорошо бы оглянуться назад и посмотреть, как за последние 10 000 лет мы изменили наше экологическое наследие с помощью других инструментов.

Благодаря кумулятивной культуре человечества охотники-собиратели могли передавать следующим поколениям знания о том, как собирать урожай и управляться с животными. Так, в значительной мере сами того не подозревая, некоторые из них создали новые условия, где могло развиваться сельское хозяйство. Их потомки стали земледельцами, они сеяли растения и выращивали скот. Каждое новое поколение получало не только знания, необходимые для земледелия. Теперь люди оставляли своим потомкам еще и экологическое наследство.

Около 10 000 лет назад дети рождались в мире, созданном огнем, охотой и поиском еды. Земледельцы начали обрабатывать землю, со временем процесс становился все быстрее и интенсивнее. Расчищая поля для посадок, они могли выращивать достаточное количество еды, чтобы накормить свои семьи и продать излишки. Перестав переходить с места на место, земледельцы поселились в деревнях с крепкими домами и амбарами, где можно было хранить запасы пищи. Теперь у них появилась возможность передавать это накопленное богатство своим детям вместе с землей, на которой они разбогатели.

Такая новая форма наследственности неизбежно создавала напряженные отношения: семейную землю надо было маленькими кусочками делить между детьми – или передавать только одному из них, обрекая остальных искать другое занятие. Отношения эти вынуждали некоторых членов семьи находить и расчищать другие, новые земли. Также они побуждали их к поиску и освоению новых культурных практик, позволяющих получать с имеющегося участка больший урожай, – так, например, началось использование плугов, в которые впрягали лошадей или волов. К началу бронзового века были изобретены печи. С их помощью достигалась температура, с которой люди никогда раньше не имели дела. Горняки поэтому могли плавить руду, а кузнецы – обрабатывать металл. Они обнаружили, что уголь был более удачным топливом, чем дерево. Благодаря высокой температуре создавались новые металлические орудия, в том числе топоры, которые земледельцы могли использовать для вырубки лесов, и плуги, которые они использовали для выращивания большего урожая.

Однако эти достижения не освободили земледельцев от цикла обратной связи между их культурой и окружающей средой. Краткосрочные преимущества, которые они получали от использования новых орудий, были получены за счет долговременного снижения плодородия земель. Когда поля истощались и теряли свою продуктивность, наши предки вырубали леса, чтобы обрабатывать ранее неиспользуемые почвы, которые считались слишком бедными. Эта обратная связь продолжала способствовать увеличению численности населения, стимулируя новые культурные нововведения. А те, в свою очередь, давали людям возможность превращать в населенные пункты и сельскохозяйственные территории все больше диких земель.

Промышленная революция, которая произошла примерно через 10 000 лет после аграрной, усилила этот цикл обратной связи. Теперь вместо плугов с запряженными в них животными фермеры смогли использовать на полях тракторы, работающие на новом топливе – бензине. Вместо того чтобы удобрять поля навозом собственного скота, они стали применять удобрения, добытые в шахтах или полученные из нефти. Материи из хлопка, собранного рабами Нового Света, ткали отныне не люди, а работающие на угле ткацкие станки. После того как через континенты протянулись железные дороги, люди получили возможность питаться мясом, которое «паслось» на расстоянии тысяч миль от них. Теперь влиянием человеческой культуры создавалось всемирное экологическое наследие.

С определенный точки зрения этот культурный цикл обратной связи можно считать большим успехом. До аграрной революции квадратный километр земли обычно мог прокормить менее десяти охотников-собирателей. Сегодня при интенсивной обработке он может кормить тысячи. В начале XIX в. более 90 % населения Земли жили в страшной нищете, зарабатывая около 2 долл. в день. Ныне так живет менее 10 %. Средняя продолжительность жизни американца, родившегося в 1900 г., не превышала 50 лет. Дети, рожденные в США в 2016 г., будут жить в среднем до 79 лет.

Мне повезло, что мои дети унаследовали этот мир, сформированный кумулятивной культурой. Но при этом я вижу, что они наследуют окружающую среду, страдающую от множества проблем. С момента зарождения сельского хозяйства три четверти суши перестали быть дикой природой. Примерно от четверти до трети биологической продуктивности планеты, т. е. способности превращать солнечный свет в биомассу, сейчас работает на нужды человека. Если будущие поколения унаследуют те же культурные практики, которые так серьезно изменили планету за последние 10 000 лет, человечество подтолкнет к вымиранию многие виды и поставит под угрозу свое собственное благополучие.

Наша кумулятивная культура трансформировала даже атмосферу. Мы не первые организмы, изменяющие химический состав воздуха, – фотосинтезирующие бактерии начали выделять кислород в атмосферу 2 млрд лет назад, и с тех пор следующие поколения живых существ должны были приспосабливаться к высокому содержанию кислорода на планете. Но не бывало ранее, чтобы такие масштабные изменения сумел произвести всего один вид животных с помощью орудий собственного изготовления.

Когда охотники-собиратели поджигали луга или леса, в воздух выделялись углекислый газ и другие вещества. Поскольку их количество было невелико, древние люди вряд ли могли изменить состав атмосферы. Но, когда земледельцы начали расчищать земли для сельского хозяйства, выделение углекислого газа пошло гораздо интенсивнее. Три тысячи лет назад добыча полезных ископаемых «изрыгала» в воздух частицы свинца и других загрязняющих веществ. Следы этих изрыганий времен бронзового века находят во льдах Гренландии.

Та же деятельность, которая уничтожила бóльшую часть дикой природы на земле, ухудшила и воздух. В результате промышленной революции загрязнение в городах стало таким сильным, что сократило продолжительность миллионов жизней. Когда человечество начало сжигать уголь, нефть и газ, те до такой степени наводнили атмосферу углекислым газом, что она стала удерживать дополнительное тепло в количествах, достаточных для того, чтобы увеличить среднюю температуру по всей планете. К началу XXI в. из-за нас содержание углекислого газа в атмосфере стало самым высоким за миллионы лет. В итоге планета нагрелась с 1880 г. примерно на 1° C.

Бóльшая часть загрязняющих веществ, которые мы выбрасываем в атмосферу, быстро оттуда вымывается. Например, свинца, попавшего в нее с парами бензина, больше там нет – он исчез вскоре после того, как такой бензин был запрещен. Но углекислый газ ведет себя иначе. Он остается в атмосфере столетиями, удерживая тепло и нагревая планету. Если завтра мы сократим выбросы углекислого газа до нуля, Земля все равно нагреется еще на градус или около того. Будущие поколения унаследуют планету с нестабильной береговой линией, участившимися лесными пожарами и угрозой засухи для сельскохозяйственных земель.

Три миллиона лет назад двуногие обезьяны, учившие друг друга откалывать куски камней, были небольшой частью обширной экосистемы. Но неограниченная мощь культурной наследственности с ее передачей знаний от поколения к поколению наделила человеческих существ силой изменить свое экологическое, а теперь и климатическое наследие.

«Сегодня мы понимаем, что близки к тому, чтобы изменить человеческую наследственность», – заявил Дэвид Балтимор в 2015 г. на международной встрече, посвященной редактированию человеческих генов. Он использовал слово «наследственность» в узком смысле, и аудитории, собравшейся по поводу CRISPR, было интуитивно понятно, о чем речь. Для них словосочетание «человеческая наследственность» означало передачу генов от родителей детям. И для них появляющаяся возможность изменить этот процесс была новой главой в истории человечества, приближение которой вызывало благоговейный трепет и страх.

Безусловно, нам нужно принять коллективное решение о правилах применения CRISPR для изменения человеческих эмбрионов, чтобы это помогало людям и не создавало для них серьезной угрозы. Но использование понятия «наследственность» в столь узком смысле само по себе тоже опасно. Есть риск, что мы начнем воспринимать себя всего лишь результатом работы генов, которые мы унаследовали от родителей, а будущим считать просто дальнейшую передачу этих генов. Перспектива изменения генетической наследственности становится чрезвычайно захватывающей и пугающей. Нам обещали, что в скором времени больше никто не будет страдать от генетических заболеваний. Нас уверяли, что в скором времени Китай создаст армию супергениев. Такие упрощения мешают мыслить ясно о генетической наследственности. Они заставляют нас переоценивать наши смутные знания о работе генов и упускать из виду другие факторы, которые влияют на нашу жизнь и которые можно изменить для улучшения мира.

Все это не означает, что мы должны отрицать силу наследственности или что нам нельзя пытаться ее изменить. Но вместо упрощений нам следует рассматривать цельную картину. Например, более широкие представления о наследственности могут быть полезны специалистам, изучающим растения, – для улучшения сельскохозяйственных культур. Первые селекционеры использовали генетические свойства растений, выбирая хорошие экземпляры для скрещивания и получения еще более хороших. В последние десятилетия селекционеры стали лучше разбираться в том, какие гены наследуют их растения. Об эпигенетической стороне биологии растений стало известно только недавно, и некоторые селекционеры уже приступили к исследованиям, как ее можно использовать для сельскохозяйственных культур.

Растения иногда естественным образом меняют свой эпигенетический профиль. Метилирование ДНК может измениться, например, если метильная группа отцепится от гена. Такое изменение способно активировать ген и улучшить рост растения. Ученые ищут подобные перемены и пытаются размножить растения так, чтобы новые поколения унаследовали тот же эпигенетический профиль.

Эпигенетическое наследование признаков последующими поколениями у растений действительно существует, но многие ученые сомневаются, что оно играет большую роль в дикой природе. Неправильно называть его ламарковским, поскольку у Ламарка было совершенно другое представление о наследовании приобретенных признаков. Он думал, что оно обеспечивает появление сложных адаптаций. Скептики вроде Роберта Мартиенсена не видят ничего, что доказывало бы возникновение каких-то приспособлений у диких растений.

Однако это не означает, что подобное возникновение адаптаций невозможно. Мартиенсен говорил мне, что на самом деле мы уже знаем достаточно об эпигенетике, чтобы попытаться создать такое приспособление.

По его словам, он может представить себе растение, которое реагировало бы на вспышку заболевания включением иммунной защиты, а затем передавало бы молекулы РНК своим потомкам, чтобы поддерживать эту защиту включенной. Если заболевание не появляется на протяжении нескольких поколений, растения могли бы выключать гены устойчивости, чтобы не тратить энергию на создание белков, которые им больше не нужны.

«Мы легко могли бы сконструировать растение с эпигенетическим наследованием адаптации, вполне по Ламарку», – сказал Мартиенсен.

Размышления о наследственности в широком смысле могут быть полезны и вне стен лабораторий. В США бедности и неравенству на протяжении веков самодовольно приписывали биологические причины. Женщину, подобную Эмме Волвертон, можно было на всю жизнь запереть в интернате, потому что ее сочли генетически обреченной на слабоумие. Бедность афроамериканцев по сравнению с белыми объяснялась – причем даже некоторыми психологами – результатом наследования неправильных генов.

Согласно другому бытовавшему мнению, социальный разрыв в США обусловлен особенностями среды, в которой люди рождаются и растут. Однако понятие «среда» слишком расплывчато, чтобы объяснить суть проблемы. Устойчивое неравенство в Соединенных Штатах – это не следствие материальных условий жизни. Среда обитания в стране основывается на социальных воздействиях, которые сохраняются веками, поскольку воспроизводятся из поколения в поколение.

Несмотря на то что рабство чернокожих было отменено, им до сих пор приходится бороться с проявлениями расизма как в учреждениях, так и отдельными людьми. Этот расизм не возникал каждый год из ниоткуда. Дети учились ему прямо или косвенно от родителей и других взрослых, а затем передавали его своим детям. Социальная среда формировала физическую, в которой рождались следующие поколения чернокожих. Жилищная дискриминация и сегрегация способствуют формированию городских районов, где дети учатся в плохих школах, не на шутку рискуют получить пулю и имеют меньше шансов найти работу.

Кумулятивная культура позволила нашему виду совершать гигантские скачки в технологическом развитии, но она же предрасположила нас к неравенству. Охотники-собиратели, как правило, держали и держат такие различия под контролем, хотя в сообществах, подобных современному племени нутка на острове Ванкувер, некоторые их члены в итоге становились нищими рабами и служили богатым хозяевам. Разрыв появился, как только земледельцы получили возможность накапливать запасы продовольствия. Этот разрыв рос не только на протяжении жизни одного земледельца, а и в целой цепи поколений, потому что появилось то добро, которое можно было передавать по наследству. Поначалу дети наследовали от родителей крестьянские хозяйства и запасы зерна, позже – золото, недвижимость и другие накопления. В результате промышленной революции весь мир стал богаче, но отдельные люди – намного богаче. Предки Фрэнсиса Гальтона сколотили огромное состояние на оружии и банковском деле, благодаря чему он имел возможность нанимать сколько угодно учителей математики по своему выбору.

В 1931 г. историк Джеймс Адамс, противопоставляя США странам, подобным Великобритании, использовал словосочетание «американская мечта». В его понимании, то была мечта, «чтобы жизнь каждого человека стала богаче и полнее и перед каждым были открыты все возможности». На протяжении большей части XX в. американцы довольно успешно следовали ей. Иммигранты жили в США лучше, чем у себя на родине. По мере того как страна богатела, значительная часть национального дохода направлялась беднейшей части американских граждан, что позволило им подняться по экономической лестнице. Экономист из Стэнфорда Радж Четти подсчитал, что американцы, рожденные в 1940 г., в возрасте 30 лет с вероятностью 90 % зарабатывали больше, чем их родители.

Но Четти с коллегами обнаружил также, что затем эти показатели неуклонно снижались. Американцы, рожденные в 1984 г., лишь с 50 %-ной вероятностью зарабатывали больше своих родителей. Это изменение произошло не потому, что у США внезапно закончились деньги. Просто бóльшая часть дополнительного дохода, созданного экономикой последних десятилетий, уходила богатым американцам. Исследования Четти показывают, что, если бы результаты недавнего экономического прироста распределялись более равномерно, обнаруженный ими спад не проявился бы. «Усиление неравенства и снижение экономической мобильности тесно взаимосвязаны», – сообщил Четти совместно с коллегами в 2017 г.

Наследственность в США способствует поддержанию этого разрыва. Около 2/3 различий в доходах американских родителей сохраняются в следующих поколениях. Экономисты обнаружили, что американские дети, родители которых входят в 10 % самых состоятельных граждан, будут зарабатывать, когда вырастут, в три раза больше, чем дети 10 % наименее состоятельных родителей.

Это наследство – не только то, что родители оставляют по завещанию, это также те вещи, которые они могут купить своим растущим детям. В США состоятельные родители имеют возможность приобрести дом в районе, где есть хорошая государственная или частная школа. Они в состоянии оплачивать подготовительные занятия к тестированию в колледж, чтобы повысить своим детям шанс попасть в хорошее учебное заведение. Если дети поступают, родители могут компенсировать им бóльшую часть расходов на обучение.

У бедных родителей меньше возможностей для помощи своим детям при подготовке к поступлению в колледж. Даже если их детей зачислят, у них меньше средств и они остаются более уязвимыми в случае увольнения или при получении больших счетов за лечение. Для их детей есть риск закончить учебу с солидными долгами за обучение либо отсеяться до получения диплома.

Благополучие, которое наследует ребенок, продолжает поддерживать его и во взрослой жизни. Родители могут помочь с оплатой обучения в юридической школе или выписать чек на ремонт канализации, которая испортилась в недавно купленном детьми доме. Защита от катаклизмов, которые у других могли бы опустошить банковский счет, позволяет молодым людям из состоятельных семей быстрее приступить к созданию своего собственного богатства.

Наследование в значительной степени объясняет и разрыв в благосостоянии представителей разных рас в США. В 2013 г. средняя белая американская семья была в 13 раз богаче средней чернокожей семьи и в десять раз – средней латиноамериканской. В 2017 г. исследователи из Брандейского университета и группы общественной политики Demos проанализировали гипотезы, предложенные для объяснения этого разрыва. Поступление в колледж его не сокращало. Более того, исследователи обнаружили, что медианное значение уровня благосостояния белых людей, не получивших высшего образования, было выше, чем у чернокожих, учившихся в колледже. И, хотя чернокожие семьи экономят сильнее, чем белые, одинокий белый родитель в среднем в 2,2 раза богаче чернокожей семьи с двумя родителями.

Единственным действительно значимым различием, обнаруженным исследователями, оказалось получение наследства. Белым американцам родственники оставляют деньги в пять раз чаще, и суммы по завещанию значительно выше, чем в аналогичной ситуации с американцем другой расы. Унаследованное от родственников добро среди прочего позволяет белым студентам заканчивать колледж с гораздо меньшей задолженностью, чем накапливается у чернокожих и латиноамериканцев. И полученное наследство, складываясь, увеличивается от поколения к поколению, в то время как чернокожие и латиноамериканцы оказываются вне цикла обратной связи, улучшающего благосостояние белых семей.

Без вмешательства такое культурное наследие будет сохраняться, и будущие поколения родятся в условиях экономического неравенства. То же касается и экологического наследства, которое мы оставляем после себя. Одно из важнейших умений, которому каждое следующее поколение учится у предыдущего, – как получить достаточное количество энергии для выживания. Обычно это означает использование углерода из органических соединений и выделение его в атмосферу. Некоторые учатся вырубать леса, чтобы получать древесный уголь. Другие ведут грузовые суда через океан, дымя дизельным двигателем. Если мы продолжим в том же духе, то к 2250 г. нам удастся сжечь оставшиеся 12 млрд т ископаемого топлива, спрятанного внутри нашей планеты.

При этом из-за нас все еще повышается концентрация углекислого газа в атмосфере до значений, невиданных за последние 200 млн лет, что увеличивает температуру планеты до уровня, намного превышающего тот, с которым способны справиться мы, люди – т. е. вид обезьян, эволюционировавший на фоне незначительных колебаний температуры во время ледникового периода. Но и после того дня, как опустеет последний бензобак и погаснет последняя лампочка, планета не сразу станет такой же, что была прежде – до обретения культурной наследственностью своей титанической силы. Понадобятся тысячи лет, чтобы Земля естественным путем понизила количество углекислого газа до уровня, который был до аграрной революции.

Нам не по силам разработать технологию, чтобы решить проблему глобального потепления. Ведь нам угрожает не какой-то – пусть и огромный – вулкан, изрыгающий углекислый газ из недр Земли. Его можно было бы просто заткнуть гигантской пробкой. Глобальное потепление – это проблема культурной наследственности. Чтобы с ней справиться, нам нужен социальный аналог CRISPR, который помог бы изменить технологии и ценности, передающиеся из поколения в поколение.

Циник сказал бы, что нет механизмов, способных затормозить те проблемы, которые мы сами себе создаем. Но специалист по экологии Эрл Эллис может привести несколько примеров культур, где из поколения в поколение передавались и передаются обычаи, позволяющие людям процветать, не разрушая окружающую среду. Масаи Восточной Африки, например, веками пасли крупный рогатый скот на тех территориях, где жили слоны, зебры, львы и множество других диких животных. Долгосрочное здоровье этой экосистемы было прямым результатом культуры, которую масаи наследовали от своих предков. Их культурная идентичность в значительной степени связана с выпасом скота, поэтому у них нет необходимости охотиться на диких животных. Потерять стадо и заняться охотой означает очень сильно понизить свой статус. В результате в Восточной Африке сохранилось самое большое разнообразие крупных млекопитающих на планете.

«Это подарок каждому из нас, живущих на Земле сейчас и в будущем, – писал Эллис в 2017 г. – Мегафауна и те ландшафты, которые они (масаи. – Прим. ред.) помогли сохранить, может быть, еще переживут и Великие пирамиды, и Нью-Йорк».

Когда мы смотрим на культуру, подобную культуре масаи, мы должны спросить себя, какой мир мы хотим оставить в наследство, а затем найти способ это сделать. Вероятно, CRISPR – один из инструментов, который мы можем для этого использовать. Но мы должны быть уверены, что эта технология изменит мир так, как нам на самом деле нужно.

К тому времени как в 2017 г. я посетил инсектарий Энтони Джеймса, генный драйв уже становился чем-то вроде Манхэттенского проекта. Джеймс и другие исследователи получили значительные гранты от министерства обороны США и крупных фондов по всему миру. Однако ни Джеймс, ни какой-либо другой исследователь генного драйва еще не выпустил в дикую природу существо, несущее CRISPR. И они не торопятся это делать. Они все слишком хорошо знают, что предыдущие попытки исправить проблемы окружающей среды оборачивались экологическими катастрофами. А поскольку занесенные виды продолжают размножаться, каждое новое поколение людей наследует испорченную экосистему.

Приведу пример. В конце XIX в. австралийские фермеры начали разводить плантации сахарного тростника. И с этого момента им пришлось непрерывно бороться с жуками-вредителями. В начале 1930-х гг. австралийский энтомолог Реджинальд Мангомери придумал, как можно выиграть в этой битве. Он слышал рассказы о гигантской жабе-ага. Она была родом из Южной и Центральной Америки и с огромным аппетитом поедала насекомых. Поэтому этих жаб завозили на Гавайи, чтобы контролировать там вредителей сахарного тростника. Энтомолог приобрел и вырастил 2400 жаб. А затем в 1935 г. он их выпустил.

Мангомери не понимал, что жабы неразборчивы в еде. Вскоре огромные амфибии, которых в Австралии назвали тростниковыми жабами, стали удирать с плантаций и поедать мелких млекопитающих. Австралийские змеи и другие хищники иногда пытались съесть тростниковую жабу, но из-за ядовитых выделений на ее коже это было невозможно. В лучшем случае хищники выплевывали жаб и больше никогда не пытались ими полакомиться. В худшем они погибали. Тростниковые жабы неумолимо распространялись по всей Австралии, способствуя вымиранию множества мелких видов. Австралийские ученые разными способами пытались их остановить – травили, обучали местные виды животных не есть жаб, но так ничего и не помогло.

Никто не хочет оказаться Реджинальдом Мангомери эпохи CRISPR. Есть вероятность, что генный драйв поведет себя неправильно, перепрыгнув с вида, который мы хотим уничтожить, на связанный с ним, который мы хотим сохранить. Если у комаров и других животных изменится реакция на одно заболевание, то они, возможно, начнут переносить другие. Удаление же комаров из экосистемы может изменить ее непредсказуемым для нас образом.

Специалисты в области права из Университета штата Северная Каролина Дженнифер Кузма и Линдси Роулз занялись изучением этичности генного драйва как разновидности наследственности. Изменение наследственности насекомых, переносящих заболевания, в краткосрочной перспективе может иметь огромное значение, потому что спасет много жизней и избавит от страданий. Но мы должны тщательно и всесторонне рассмотреть, какой мир унаследуют от нас будущие поколения.

Кузма и Роулз предполагают, что в этом случае некоторые варианты генного драйва окажутся оправданными, а некоторые – нет. Они считают, что сохранение находящихся под угрозой птиц должно быть приоритетнее борьбы с сорняками. Птицы заслуживают большего внимания потому, что могут исчезнуть, если мы ничего не предпримем. Их исчезновение будет тем необратимым наследием, которое мы оставим следующим поколениям.

Когда я приезжал к Джеймсу и его коллегам, я спросил их мнения по этим этическим вопросам. Они мало что могли мне сказать в ответ. Это не потому, что им все равно. Просто в тот момент исследователей заботили более насущные проблемы. Они даже не были уверены, что генный драйв с CRISPR вообще будет работать.

В конце концов, мир природы усеян останками мертвых генных драйвов. Они появлялись, распространялись по популяциям, а затем останавливались. В каких-то случаях их уничтожали мутации. Иногда у животных формировалась защита, которая позволяла их сдерживать. Ряд биологов утверждают, что у комаров легко возникнет устойчивость к генному драйву с CRISPR. У некоторых насекомых могут произойти мутации, которые изменят последовательность ДНК, разыскиваемую молекулами CRISPR. Их потомки унаследуют эти мутации и смогут скрещиваться с теми, кто несет генный драйв.

«Вероятно, эту систему будет легко сломать, потому что она сложилась не в процессе эволюции, – объяснял мне Биер. – Система, которую мы делаем, полностью искусственная. И она хрупкая».

Тем временем Джеймс трудился в своем инсектарии, пытаясь выяснить, как заставить CRISPR работать лучше. Когда он ввел в комара собранную Ганцом последовательность для сопротивления малярии, ее унаследовали все потомки этого насекомого. Однако во втором поколении произошла заминка. Генный драйв унаследовали все самцы, но лишь часть самок.

Джеймс по-прежнему распространял систему генного драйва по новым поколениям, спаривая самцов с обычными самками. Те волосатые личинки, которых я видел в инсектарии у Джеймса, были самцами из 29-го поколения, с помощью которых планировали получить 30-е. Но ученый продолжал гадать, почему в наследственной цепи слабым звеном оказались самки.

Ответ может быть связан с процессом развития комара из яйцеклетки. Когда развивается самка, происходит много делений, прежде чем некоторые клетки превратятся в новый запас яйцеклеток. За это время хромосомы в клетках могут повредиться. Клетки устраняют повреждения такого рода, копируя ДНК с парной неповрежденной хромосомы. Джеймс предполагает, что во время подобного восстановления самки комаров и отредактировали свои CRISPR-гены. В то же время комары-самцы не могли потерять эти гены, потому что у них сперматозоиды в процессе развития отделяются раньше. Если предположение Джеймса и его коллег верно, то непонятно, как с этим бороться. Оказывается, изменить внутреннюю наследственность комаров не так-то просто.

После того как Джеймс показал мне всех своих комаров и ответил на все мои вопросы, пришло время уходить. Мы вернулись в тамбур, и исследователь шумно захлопнул за нами внутреннюю дверь. С той стороны остались тысячи пьющих кровь комаров и тысячи личинок, извивающихся в ванночках. Здесь, в тишине тамбура, насколько я мог судить, были только мы вдвоем.

Джеймс повернулся к светлой двери инсектария и принялся тщательно разглядывать ее поверхность. Синий халат все еще свисал с его рук.

«Согласно протоколу, мы должны ненадолго здесь остановиться, – сказал он, – проверить, что никто не движется за нами следом».

Комары, которых выращивает Джеймс, родом из Индии. Они приспособлены к влажному тропическому климату. Если бы комару с CRISPR удалось сбежать из инсектария и, пропищав по коридорам, пролететь по шахте лифта и проскочить сквозь дверные проемы на засушливые холмы вокруг Ирвайна, он почти наверняка умер бы. И все же, даже при всех принятых мерах предосторожности, Джеймс продолжал смотреть на дверь, чтобы убедиться, что все его комары по-прежнему заперты в инсектарии. Мы затихли, а время шло. По ту сторону двери ползало, плавало и летало то, что может стать новой главой в книге о наследственности.

Когда Джеймс удостоверился, что ни один комар не сбежал, он повернулся спиной к внутренней двери, открыл внешнюю, и мы вышли в подвальный коридор. Мы выбросили свои халаты в мусорный контейнер и поднялись на лифте туда, где светило смертельное для комаров калифорнийское солнце. Новую главу мы оставили в подземелье – по крайней мере, пока.