Генетическая инженерия

– Такими инструментами являются ферменты, имеющиеся во всех живых клетках. Одни из них, так называемые рестриктазы, «рассекают» молекулы ДНК в строго определенных участках на куски, а другие, лигазы, напротив, обладают способностью «сшивать» эти куски. И после того, как такие ферменты были выделены из клеток и очищены, создание искусственных генетических структур из фантастической мечты стало технически выполнимой задачей.

И вот что интересно. Генетическая инженерия не принесла с собой нового видения биологических явлений, новых познавательных идей и не потребовала ломки сложившихся теоретических воззрений. Но с ее появлением коренным образом изменилось другое – возможности проникновения в глубины процессов, происходящих в живых системах, ибо был как бы найден ключ к наглухо запертой двери. Чисто технический шаг – открытие фрагментирующих и сшивающих ферментов – привел к необыкновенному расширению границ экспериментального вмешательства.

За годы существования генетической инженерии было разработано множество ранее неизвестных специальных методов исследования. И то, что в природе составляет привилегию целого организма, в современной лаборатории стало операцией, проводящейся на уровне клеток и молекул. С геном обращаются без мистического благоговения, как с обычным фрагментом ДНК, который выделяют из природных источников или даже синтезируют.

Рекомбинация, то есть сочетание генов в новую структуру, проходит в пробирке, по выбору экспериментатора. Наметились и возможности направленных мутаций, когда в микробную клетку вводят чуждые для нее гены. Сегодня уже добились того, что в результате такой мутации клетка начинает производить совершенно несвойственный продукт: чужеродный ген «навязывает» ей свой тип обмена веществ. Таким способом, например, получают человеческий инсулин, ростовой гормон, другие вещества.

Здесь принципиально важно вот какое обстоятельство. Случай, главный фактор эволюции живого, отступает на второй план, а превалирует мысль и искусство исследователей.

Совсем в недалеком прошлом наука располагала только одним методом повышения продуктивности микроорганизмов, выведения тех или иных их разновидностей – селекцией. После напряженной и длительной работы из множества мутантов отбирались те, что обладали нужными для человека особенностями. Но естественным путем мутанты появляются случайно и очень редко, потому их свойства нельзя заранее программировать. Сегодня же конструирование мутантов идет по заранее составленному плану.

Действительно, теперь в принципе реальны любые сочетания фрагментов ДНК, не зависящие от их происхождения. величины и строения. В рекомбинантную молекулу исследователи включают и так называемый вектор-фрагмент ДНК, сообщающий ей способность к умножению, а чаще всего и к синтезу белков – ; конечных продуктов деятельности генетической системы. Этот синтез проходит уже в клетке-хозяине, куда вводится гибридная молекула.

Лабораторная гибридизация молекул позволяет ныне преодолевать те барьеры скрещивания, которые поставила перед живым природа, чтобы предотвратить смешение биологических видов.

– Но ведь без труда в биологии можно обнаружить явления, аналогичные тем, с которыми сегодня имеет дело специалист по генетической инженерии. Например, хорошо известно, что рекомбинация генов наблюдается у высших организмов при делении зародышевых клеток и при оплодотворении. Такие же процессы сопровождают развитие фагов и вирусов, обмен генетического вещества у бактерий. Плазмиды бактерий (факторы наследственности, расположенные в клетках вне хромосом) и фаги, перемещающиеся из бактерии в бактерию (трансдуцирующие фаги), способны захватывать фрагменты хромосомной ДНК одной бактерии и переносить ее в другую. При этом молекулы ДНК рассекаются, а потом происходит восстановление их целостности.

Далее. В генетико-инженерных работах добиваются «потомства» одного выбранного типа молекул. Аналог этому тоже известен – так называемое клонирование клеток, когда получают потомство одного типа клеток, бактерий, растений или животных. Разница только в том, что в первом случае речь идет о клонировании молекул, а во втором – клеток...

– Факты, приведенные вами, говорят лишь о том, что очень легко проследить исторические и логические корни генетической инженерии.

Новая ветвь биологии не могла родиться, подобно Афродите, из морской пены. Ее фундамент – опыт, накопленный генетикой, биохимией, энзимологией, молекулярной биологией, микробиологией и цитологией; весь идейный и методический арсенал, верно служивший исследователям ранее.

Но уже на самых первых этапах становления генетической инженерии были сделаны совершенно неожиданные открытия. Остановлюсь на двух, наиболее значительных за последние годы.

Удалось выяснить, что у высших организмов, дрожжей и некоторых вирусов существуют так называемые «мозаичные» гены. Они, как и обычные гены, ответственны за синтез определенного белка, но вот неожиданность – их структура прерывается «вставками», не имеющими к этому гену прямого отношения.

Благодаря такому строению генов – а оно оказалось обычным для высших организмов – в клетке происходит «процессинг информационной РНК», о существовании которого раньше мы просто не подозревали. В чем его суть? Оказывается, что для реализации генетической информации с гена сперва снимается точная копия – со всеми его вставками и значащими частями – это предшественник информационной РНК. Затем все вставки в копии «вырезаются» специальными ферментами, а значащие фрагменты соединяются в «зрелую» информационную РНК. И только здесь, на этой рибонуклеиновой кислоте, начинается синтез соответствующего белка. Среди всех известных генов только гены ядерных гистонов (белков, образующих комплексы с ДНК) и антивирусных белков-интерферонов не имеют таких вставок.

Второе открытие, которое нам подарила генетическая инженерия, связано с выяснением природы мобильных генетических структур – «транспозонов» бактерий и мобильных элементов высших организмов.

Какие сюрпризы ожидают нас в ближайшем будущем, предсказать нелегко. Но можно не сомневаться – они обязательно будут и, наверное, заставят биологов пересмотреть не одно из сложившихся представлений.

– Когда речь идет о современной генетической инженерии, то неизбежно возникает вопрос: могут ли с ее помощью быть созданы новые организмы? А может, они уже созданы?

– Да, это действительно традиционный вопрос всех журналистов. Ну, и, чтобы совсем вас раззадорить, расскажу о двух книгах, которые недавно прочитал. Первая – это «Мальчики из Бразилии». Оказывается, нацистский преступник доктор Менгеле не погиб, а остался жив и вывез из горящего Берлина кусочек кожи Адольфа Гитлера. Он поселился в Бразилии и, используя приемы клеточной инженерии, получил генетические копии фюрера. Таков сюжет этого «бестселлера». В другом романе, принадлежащем перу, Д. Рорвика, «По его образу и подобию», бездетный миллионер решил обзавестись своей генетической

копией. Он находит генетика, который получает от какой-то женщины яйцеклетку, разрушает ее ядро и вводит туда ядро из клетки миллионера. От приемной матери рождается мальчик – копия миллионера, который одновременно является его сыном и братом-близнецом.