Ген. Очень личная история полностью

А вот режущие ферменты пришлось добывать из более необычного источника. Практически у всех клеток есть лигазы и полимеразы для восстановления поврежденной ДНК, при этом у большинства клеток нет веских доводов иметь «в свободном выгуле» фермент, разрезающий ДНК. Однако бактерии – организмы, выживающие в самых неблагополучных задворках природы, где ресурсы катастрофически ограничены, борьба за существование обострена, а соседи суровы, – вынуждены были обзавестись такими ножеподобными ферментами для защиты от вирусов. Эти ферменты, будто выкидные ножи, распарывают ДНК захватчика, и атака проваливается. Такие белки назвали «ферменты рестрикции» (ограничения), потому что они ограничивают заражение некоторыми вирусами. Эти молекулярные ножницы узнают определенную последовательность нуклеотидов и разрезают двойную цепь в строго определенном месте. Специфичность – это главное: в молекулярном мире прицельный удар в уязвимое место может стать летальным. Микробы парализуют молекулярных вторженцев, разрезая их информационные цепи.

Этот ферментный инструментарий, заимствованный у микробов, должен был стать основой экспериментов Берга. Ученый знал, что ключевые компоненты для генной инженерии лежат в пяти морозильных камерах пяти разных лабораторий. Ему требовалось лишь пройти по лабораториям, собрать ферменты и выстроить цепь реакций. Разрезать одним ферментом, склеить другим. Любые два фрагмента ДНК можно будет сшивать, и ученые смогут манипулировать генами невероятно изящно и ловко.

Берг осознавал значение рождающейся технологии. Гены можно будет объединять, создавая новые комбинации или комбинации комбинаций; их можно будет перекраивать, изменять действием мутагенов и тасовать между организмами. Ген лягушки, к примеру, можно вставить в геном вируса и таким образом ввести его в клетку человека. Человеческий ген можно передать бактериальной клетке. Если развить технологию до крайности, гены станут бесконечно податливыми: мы сможем создавать новые мутации или стирать старые; не исключено, что мы покусимся даже на наследственность – научимся отмывать ее метки, вычищать их, изменять на собственное усмотрение. Берг вспоминал относительно своих генетических химер, что «ни одна из отдельных процедур и манипуляций[613], ни один из реагентов, использованных для создания рекомбинантной ДНК, не были новыми; новизна заключалась в особой схеме их комбинирования». Воистину решающим прорывом стало нарезание и сшивание идей – перегруппировка и сплавление знаний и методик, уже почти десятилетие существовавших в области генетики.

Зимой 1970 года Берг и Дэвид Джексон[614], выполнявший постдокторантское исследование в лаборатории Берга, предприняли первые попытки разрезать и соединить два кусочка ДНК. Это были утомительнейшие эксперименты – «кошмар биохимика», по словам Берга. Необходимо было очистить ДНК, смешать ее с тем или иным ферментом, еще раз очистить в охлажденных колонках, а затем повторять процесс до тех пор, пока каждая реакция не пройдет безупречно. Проблема заключалась в том, что работа режущих ферментов – рестриктаз, если кратко – не была оптимизирована, и эффективность реакции оказывалась мизерной. Лоббан, занятый конструированием собственных генных гибридов, тем не менее продолжал снабжать Джексона важными техническими идеями. Он придумал способ добавлять на концы сшиваемых молекул маленькие фрагменты ДНК, чтобы получались как бы две части застежки, смыкающиеся по принципу комплементарности. Эти «липкие концы» значительно повышали эффективность формирования генетических гибридов.

Несмотря на мучительные технические препятствия, Берг и Джексон сумели соединить целый геном SV₄₀ с фрагментом ДНК бактериального вируса лямбда (бактериофага λ) и тремя генами бактерии E. coli.

По тем временам это было выдающееся достижение. Хотя и фаг λ, и SV₄₀ – вирусы, они отличаются друг от друга так, как, скажем, конь и морской конек: SV₄₀ проникает в клетки приматов, а λ заражает исключительно бактерий. Ну а E. coli – это и вовсе другая «зверюшка» – бактерия из человеческого кишечника. В итоге вышла странная химера: в единую молекулу ДНК были сшиты гены с далеких ветвей эволюционного древа.