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[1177]. 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[1178].
«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.
Глоссарий[1179]
CRISPR (короткие палиндромные кластерные повторы) – естественный способ защиты бактерий от вирусов, позволяющий обнаруживать и разрушать определенные последовательности чужеродной ДНК. Используется для редактирования ДНК.
STRUCTURE – компьютерная программа, изначально созданная Джонатаном Притчардом с коллегами для отслеживания происхождения особей в неизвестных популяциях.
X- и Y-хромосомы – половые хромосомы животных. У самок две X-хромосомы, у самцов – X и Y.