2
Забег до стартовой линии
Для продвижения гипотезы о возможности расшифровки кода жизни, а следовательно, ее реконструкции и восстановления или даже перепроектирования под самые разнообразные цели ученым требовался инструментарий. Открыв и синтезировав инсулин, мы построили карту, создали инструменты, а со временем и компьютерную систему и добились желаемого, однако по ходу дела возникло множество новых проблем. Сделать новое открытие оказалось проще, чем бороться с политическими и организационными структурами в сфере самой науки. Все началось с состязания с опасными конкурентами, представлявшими новое поколение, новую науку и частное финансирование, и традиционалистами, отдававшими предпочтение консервативным методам и получавшими финансирование от правительства.
Прежде чем стало возможным секвенирование генов, ученые должны были ответить на важнейший вопрос: насколько плотно гены прилегают друг к другу в нити ДНК?
В начале 1980-х гг. американские Министерство энергетики и Управление по науке и технике организовали в штате Юта встречу для обсуждения проблем генетики и энергетики. Тема встречи была связана с поистине ужасным событием и его последствиями. Долгие годы после атомных бомбардировок Нагасаки и Хиросимы 1945 г. правительство США вело систематическое (и не добровольное) исследование выживших японцев. Конгресс поручил организациям предшественницам Министерства энергетики Комиссии по атомной энергии и Комиссии по научным исследованиям и разработкам в сфере энергетики изучить воздействие радиации{44}. В течение десятилетий ученые анализировали последствия применения химических веществ и излучения в надежде понять структуру генома и возникшие мутации. В 1984 г. на момент встречи в Юте эти исследования еще продолжались{45}. Среди участников были такие мэтры, как биолог Дэвид Ботштейн (Массачусетский технологический институт), биохимик Рональд Дэвис (Стэнфордский университет), генетики Марк Сколник и Рэй Уайт (Университет Юты){46}. Разговор принял неожиданный оборот, когда генетик Джордж Чёрч из Гарварда повел речь о последствиях использования атомной энергии и эволюции человека. В итоге он высказал мысль о том, что необходима более полная генетическая карта, и в дальнейшей беседе возникла новая гипотеза: теоретически можно предсказать вероятность того, что два гена тесно соединены друг с другом на основании того, как часто они разделяются при расплетении и рекомбинации ДНК. Это, по мнению ученых, позволило бы строить карты генетических связей человека. Таким образом, намерение создать карту генома человека внушало доверие, даже если технических возможностей для его реализации на тот момент не было. Чем больше Чёрч и остальные члены группы думали в этом направлении, тем больше смысла обретал проект изучения генома; однако его реализация требовала масштабных усилий. Чёрч стал вдохновителем первых шагов по разработке идеи проекта. Далее последовал ряд встреч, приведших в конечном итоге к инициативе по секвенированию полного генома человека{47}. Однако вскоре несколько федеральных ведомств затеяли борьбу, связанную с определением содержания проекта, его финансированием и контролем над ним. Некоторые настаивали на том, что если уж составлять карту полного генома человека (чего ранее никто не делал), то руководить работой, конечно же, должен такой орган, как NIH (Национальные институты здоровья), а никак не Министерство энергетики, выступившее организатором конференции в Юте{48}. Тем временем Национальная академия наук США учредила специальный комитет, который должен был оценить ситуацию и дать рекомендации парламентариям. В 1987 г. конгресс решил, что под эгидой NIH необходимо учредить новую структуру проект «Геном человека» (Human Genome Project). Джеймс Уотсон, получивший Нобелевскую премию за открытие двойной спирали ДНК и работавший в NIH, в 1988 г. выступил перед конгрессом с речью о том, что взлом молекулы и расшифровка генома чрезвычайно важны и такой проект следует продолжать, даже если на это уйдут десятилетия работы и миллиарды долларов{49}. Национальные институты здоровья и Министерство энергетики подписали меморандум о взаимопонимании, с тем чтобы «координировать научно-исследовательскую и техническую деятельность, связанную с геномом человека», а Уотсон был назначен руководителем нового управления по исследованию генома человека в NIH и курировал проект{50}. Согласно первоначальному плану, секвенировать геном предполагалось к 2005 г. программа была рассчитана на 15 лет при трех пятилетних циклах финансирования. Основную часть средств должны были получить NIH, Министерству энергетики отводилась второстепенная роль{51}. В то время сотрудником NIH был Джон Крейг Вентер подающий надежды молодой ученый, в равной степени известный скоростью своей работы и конфликтами с начальством. Спустя годы он вызовет недовольство наследников Джойса, поскольку без спросу поместил стихотворение классика внутри клетки.
Вентер вырос в рабочем городке Миллбрэй (штат Калифорния), расположенном к западу от международного аэропорта Сан-Франциско{52}. С юных лет он отличался неутолимым желанием рисковать. Например, любил гонять по взлетно-посадочной полосе на велосипеде наперегонки с самолетами и не прекратил заниматься этим даже после того, как получил нагоняй от охранников аэропорта. Его семья жила в скромном доме у железной дороги, и порой мальчик развлекался тем, что вставал на рельсы перед мчащимся поездом и соскакивал в самый последний момент. В старших классах ему не было равных на уроках труда и биологии; он постоянно что-то мастерил и к окончанию школы построил два скоростных катера. Также он любил проводить время на пляже и заниматься сёрфингом, когда позволяла погода. А зачастую и когда не позволяла{53}. В 1964 г., чтобы избежать призыва, Вентер поступил на флот и стал служить санитаром по сути, фельдшером в госпитале ВМФ в Сан-Диего. С утра он проводил люмбальные пункции и биопсии печени, а по вечерам направлялся на песчаный берег Ла-Хойя ловить волну. В конце концов Вентер все равно попал во Вьетнам и отбыл кровавый срок в военно-морском госпитале в Дананге во время Тетского наступления 1968 г., то и дело конфликтуя со старшими офицерами. По возвращении на родину он защитил диссертацию в Калифорнийском университете в Сан-Диего, где учился у знаменитого биохимика Натана Каплана, участвовавшего в Манхэттенском проекте{54}.
Вентер стал сотрудником NIH в 1984 г., когда большинство исследователей использовали трудоемкий процесс считывания по крупицам полной последовательности каждого изучаемого гена. Глядя на них, Вентер вспоминал времена, когда он без продыха трудился за верстаком или когда выхаживал тяжелораненых во Вьетнаме обе эти ситуации научили его решать проблемы, невзирая на недостаток информации. На сей раз он решил, что определять последовательности генов можно было бы быстрее, если делать это по изолированным фрагментам, а затем собирать их, как пазл.
Применив этот неортодоксальный подход, он начал выделять так называемые EST (expressed sequence tags) теги экспрессируемых последовательностей, представляющие собой нити мРНК, которые копируются обратно в ДНК с помощью фермента обратной транскриптазы{55}. Эти короткие фрагменты ДНК позволяют получить представление о том, какие гены существуют, в каком месте генома они расположены и включены ли они в конкретной клетке либо ткани. Вентер использовал EST для того, чтобы идентифицировать элементы ранее неизвестных генов человека. Если EST это частицы пазла, подумал он, то с помощью специальных компьютеров их можно обнаружить, соединить и увидеть более полную генетическую картину. Его коллегам идея не понравилась: метод казался им некорректным по сравнению с традиционной обстоятельной работой, которую они предпочитали. Вентер не обращал на них внимания. К 1991 г. он идентифицировал новые частичные последовательности около 350 человеческих генов намного больше, чем кто-либо другой; на тот момент это были самые полные данные о геноме человека{56}. Для объективной оценки этого результата надо учесть, что в диплоидном геноме человека не менее 6,4 млрд букв генетического кода примерно столько, сколько букв в четырех тысячах экземпляров «Моби Дика»{57}. Однако 350 было лишь началом. Новый метод Вентера оказался более простым по сравнению с традиционным, при этом высокоэффективным и значительно ускорил работу. По вполне понятным причинам кое-кто из ученых почувствовал опасность. Когда Вентер готовил публикацию о своем исследовании в авторитетном научном журнале, некоторые из коллег умоляли его отказаться от этой затеи, опасаясь за собственную репутацию и за то, что финансирование работ по секвенированию генома окажется под угрозой. Вентер не поддался на эти уговоры, понимая, что сверхмощные компьютеры и устройства генерации последовательностей быстро сделают предложенную им методологию гораздо производительнее и что публикация статьи поможет быстрее заручиться поддержкой{58}.