Расшифрованная жизнь. Мой геном, моя жизнь

J. Craig Venter

A Life Decoded

My Genome: My Life

Деривативное электронное издание на основе печатного аналога : Расшифрованная жизнь. Мой геном, моя жизнь / К. Вентер; пер. с англ. Л. Образцовой и П. Образцова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015.–448 с.: ил., [16] с. цв. вкл. – (Universum). – ISBN 978-5-9963-1360-0.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации

Copyright © J. Craig Venter, 2007. All rights reserved.

© Обложка: Guru3d / Фотобанк «Лори»

© Перевод на русский язык, оформление. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015

* * *

О науке, ее прошлом и настоящем, о великих открытиях, борьбе идей и судьбах тех, кто посвятил свою жизнь поиску научной Истины

Моему сыну Кристоферу Эмрису Вентеру и моим родителям Джону и Элизабет Вентер посвящается

Предисловие

Молекулу ДНК ничего не волнует, и она ничего не знает. Она просто есть. А мы пляшем под ее дудку.

Ричард Докинз

ДНК создает музыку. А клетки нашего организма и окружающая среда – оркестр, который ее исполняет.

Дж. Крейг Вентер

Традиционные автобиографии обычно вызывают весьма посредственные отзывы критиков. Писательница Дафна дю Морье с осуждением отзывалась о произведениях этого литературного жанра, считая их потворством собственным слабостям автора. Другие язвительно заявляли, что из автобиографии нельзя ничего узнать об авторе, кроме того, что у него плохая память. Джордж Оруэлл считал, что автобиографии следует доверять лишь в том случае, если в ней можно «обнаружить что-то постыдное». Почему? «Человек, который изображает себя положительным, скорее всего, лжет». А вот к какому выводу пришел Сэм Голдуин: «Не думаю, что автобиографию стоит писать, пока ты жив».

Поскольку мне посчастливилось участвовать в одном из самых удивительных и, вероятно, одном из наиболее удачных научных приключений за всю историю человечества, полагаю, что моя собственная история достойна того, чтобы о ней рассказать, – особенно потому, что по политическим, экономическим и научным причинам она оказалась весьма противоречивой. Я прекрасно понимаю, что наша память чрезвычайно податлива и легко поддается манипуляциям, ведь все так сильно зависит от случайностей, от мнения других людей, от точности воспоминаний и даже от факта моего собственного участия в событиях, повлиявших на мою жизнь. Однако в моей биографии представлены шесть миллиардов нуклеотидов генетического кода автора, и этим она выгодно отличается от других. Новые интерпретации ДНК самого Крейга Вентера будут появляться спустя еще много лет и после его смерти. А посему мне ничего не остается, как предоставить вам и истории возможность окончательно меня расшифровать.

Мой рассказ – это хронология невероятных поисков и грандиозных задач. Тут есть место и острому соперничеству, и ожесточенным спорам, и столкновениям мнений крупнейших авторитетов в биологии. Когда я занимался расшифровкой генома, я переживал острые периоды радостного возбуждения, руководя сравнительно немногочисленной, но преданной армией ученых, а также парком компьютеров и разнообразных приборов. Мы стремились достичь, как казалось, почти невозможного. А иногда я впадал в глубокую депрессию – при обсуждении моих достижений с нобелевскими лауреатами и высокопоставленными чиновниками, коллегами и даже с собственной женой. О некоторых эпизодах до сих пор больно вспоминать. Однако я и сегодня испытываю большое уважение к своим критикам. В нашей борьбе идеологических, нравственных и этических принципов мои оппоненты чаще всего вели себя весьма достойно. Каждый из них был искренне уверен, что правда на его стороне.

Надеюсь, читатель получит истинное наслаждение от научной составляющей этой книги, а кроме того, история моей жизни послужит для кого-то поучительным и вдохновляющим примером. Никто из знавших меня подростком не мог и вообразить, что я стану ученым, возглавлю крупнейший научный проект. И уж конечно, никто не мог предвидеть, в каких напряженных научных баталиях мне придется участвовать и над какими высокими чинами одерживать победы.

Уже в достаточно раннем возрасте меня заворожила тайна жизни. И это было не простое любопытство. В течение многих лет я пытался разобраться в судьбах людей, убитых или искалеченных на моих глазах по вине политиков, втянувших нас во вьетнамскую войну. Я изо всех сил пытался понять судьбы двух человек, совсем недолго находившихся на моем попечении: один из них, восемнадцатилетний парень, был смертельно ранен и должен был умереть, но выжил, а второй, тридцатипятилетний взрослый мужчина, с легкими ранениями, был обязан выжить, но сдался и умер.

Спустя десятки лет, задним числом я понимаю, что иначе и не могло быть – имея такой опыт, я просто был обязан понять жизнь в ее мельчайших деталях. Я видел силу человеческого духа, которая порой действеннее любого лекарства. Остается еще множество вопросов о том, как функционирует человеческое тело и – что является еще большей загадкой – как на него влияет наше душевное состояние. Столкновение с этими основополагающими вопросами во время моего короткого пребывания во Вьетнаме кардинально изменило меня и определило все мое будущее: я поступил в колледж, затем в университет и защитил диссертацию. Я стал ученым и занимался, главным образом, молекулой белка – медиатора адреналина, впоследствии переключившись на молекулярную биологию, чтобы освоить методы, которые помогли бы мне прочитать код ДНК, определяющий структуру молекул исследуемых белков. Таким образом, я пришел к пониманию биологических инструкций – генетическому коду, который используют клетки для управления производством белков. Как только я впервые столкнулся с кодом жизни, во мне немедленно проснулся аппетит: я сразу захотел узнать об этом как можно больше. Я хотел увидеть всю картину – весь набор генов в организме, то, что мы называем геномом. Спустя примерно десять лет я разработал методику, позволившую впервые полностью расшифровать геном живого организма, а в дальнейшем достичь и конечной цели: секвенировать геном человека. А что может быть важнее, чем понять свою собственную жизнь и стать первым человеком, сумевшим рассмотреть свое собственное генетическое наследие, подробно изучить те самые участки ДНК, те гены, которые создают генетический контекст его собственной жизни и его самого – уникальное сочетание природы и воспитания?

На то, чтобы окончательно понять, что говорит моя ДНК, уйдут многие годы, но и сейчас я уже кое-что разглядел и расслышал в этом послании. И хотя работа над расшифровкой ДНК продолжается, мы достигли поразительной точки в этом процессе: по мере того, как мы учимся соединять собственное существование с нашим эволюционным прошлым, мы начинаем понимать, что готовит нам будущее. А, пожалуй, одно из важнейших открытий, которое я сделал, таково: нельзя описать жизнь человека или любого живого организма на основе одной лишь ДНК. Жизнь невозможно понять без знаний о среде, в которой существуют клетки или целые виды живого. Окружение организма столь же уникально, сколь и его генетический код.

Подозреваю, многие пишут автобиографии, дабы разобраться в собственной жизни. В этой книге 6 миллиардов оснований моей ДНК изо всех сил пытаются разобраться в себе. Теперь, когда у нас есть механизм воспроизводства ДНК, неизбежно возникают новые и весьма заманчивые возможности. Люди, истолковывая содержание своей ДНК, перестанут ограничиваться ее заданной структурой и наверняка попытаются ее изменить. Вероятно, мы сумеем влиять на будущую историю своей жизни и даже создавать ее синтетические и искусственные версии. Но это уже – тема моей следующей книги.

Глава 1

Записывая мой код

Мне кажется, мы должны признать, что, невзирая на все его внутреннее благородство… человек до сих пор не может избавиться от неизгладимой печати своего низкого происхождения, проявляющегося в его внешнем виде.

Чарлз Дарвин

Самое яркое из моих детских воспоминаний – ощущение полной и абсолютной свободы. Современные американские мамаши сегодня планируют день своих чад до минуты, стараясь успеть развезти их после школы на всевозможные спортивные занятия. Они вручают своим детишкам мобильные телефоны, чтобы постоянно быть на связи. Некоторые дамы даже пользуются GPS и устанавливают камеры наблюдения, чтобы продолжать следить за детьми, находясь на работе. Но полвека назад жизнь обыкновенного ребенка была совсем иной…

Мне повезло – свобода была нашей семейной традицией. В детстве моя мама любила лазить босиком по скалам на океанском побережье около Сан-Диего. Мой отец провел детство, рыбача на реке Снейк в Айдахо, а летом работая на скотоводческой ферме своего дяди в Вайоминге. Когда я был маленький, родители просто говорили мне: «Пойди поиграй». Привыкший к такой свободе, я с детства любил рис ковать, не боялся трудностей и с тех пор в этом смысле не изменился. Больше всего на свете в те годы мне нравились всяческие соревнования, да я и сейчас их люблю.

Недалеко от аэропорта, в калифорнийском городке Милбрэ в районе Бейсайд-Мэнор у моих родителей был небольшой домик. Стоил он в те времена 9 тысяч долларов. В Милбрэ жили люди с небольшим достатком. Городок, расположенный примерно в 25 километрах к югу от Сан-Франциско, насчитывал не более 8 тысяч жителей. На востоке пролегла автострада № 101, на запад шла железная дорога, а с севера и юга нас окружали пастбища, где паслись коровы. Со временем местный аэропорт стал расти, неотвратимо вытесняя сельский пейзаж. В 1955 году аэропорт Сан-Франциско превратился в международный и продолжил свое безжалостное наступление. Вой турбовинтовых самолетов, пролетающих над нашим домиком, постепенно сменился ревом реактивных двигателей.

Но когда я был мальчишкой, аэропорт Сан-Франциско был совершенно другим. Не было никакой охраны, видеокамер и заборов с колючей проволокой. Главную взлетную полосу отделяли от дороги лишь дренажная канава и небольшой ручеек. На другую сторону дороги мы с друзьями переезжали на велосипедах прямо по воде. Сначала мы просто сидели в траве и наблюдали, как самолеты выруливали, а затем взлетали, и лишь удивлялись, как медленно двигались по взлетной полосе эти огромные птицы. И вот как-то мы решили попробовать обогнать самолеты на велосипедах. Дождавшись, когда самолет готовился к взлету и начинал выруливать, мы вскакивали на велосипеды и из всех сил мчались за ним…

Сегодня я часто бываю в аэропорте Сан-Франциско и каждый раз, во время взлета или приземления, оказываясь на той самой, пролегающей с запада на восток взлетной полосе, мысленно возвращаюсь в свое детство. Легко вообразить, что думал пилот, видя, как банда маленьких головорезов с ожесточением несется на велосипедах рядом с его самолетом. Некоторые пассажиры с изумлением глядели в иллюминаторы, размахивая руками и пытаясь что-то прокричать, другие были просто ошеломлены. Иногда пилоты грозили нам кулаками и даже сообщали диспетчерам на контрольной вышке, а те вызывали полицию. Но так как взлетно-посадочная полоса была очень далеко от терминала, мы успевали их вовремя заметить и исчезнуть. Однажды, приехав в аэропорт, мы обнаружили, что нашим гонкам пришел конец: вокруг взлетной полосы построили высокий забор.

Каждый день в моем детстве был наполнен играми и узнаванием чего-то нового, и это оказало куда большее влияние на меня, чем все, чему меня учили в школе. Ну, или, по крайней мере, хотя я не могу быть в этом абсолютно уверен, не меньшее, чем моя ДНК. Думаю, одна из причин моей успешной научной карьеры – это то, что система образования не выбила из меня мою естественную любознательность. Еще в школе я обнаружил, что соперничество, даже такое элементарное, как между группой мальчишек и огромным ревущим самолетом, способно повлечь за собой не только краткие острые ощущения, но и долгосрочные положительные результаты в будущем. И сегодня, когда я вижу ограждение вокруг взлетной полосы, я ощущаю гордость за свой вклад в развитие системы безопасности аэропортов.

Моя ДНК, моя жизнь

Мою генетическую биографию можно проследить в моем организме. Каждая из моих ста триллионов клеток (за исключением спермы и красных кровяных телец) содержит 46 хромосом с упакованными в них молекулами ДНК, в количестве, типичном для человека и не имеющем особого значения, – не считая того, что у шимпанзе, горилл и орангутанов их 48. (Когда-то полагали, что у нас их столько же, – до тех пор, пока в 1955 году один усердный ученый не удосужился повнимательнее все пересчитать.) Наряду с моими хромосомами также имеется 23 тысячи моих генов – их гораздо меньше, чем мы предполагали ранее. Похоже, они никаким особенно хитроумным образом не организованы, и гены, имеющие аналогичные функции, не обязательно сгруппированы вместе. Линейный генетический код состоит из трех «букв», причем триплет букв ДНК кодирует конкретную аминокислоту, которая, соединяясь с цепочкой других аминокислот, образует белок – один из основных элементов построения моих клеток и управления ими. Имея в своем арсенале в качестве строительных блоков всего 20 аминокислот, мои клетки могут создавать изумительное множество комбинаций для производства таких разнообразных белков, как кератин волос и гемоглобин, красный пигмент крови. Белки, например, инсулин, могут переносить сигналы, или создавать их, как наши зрительные пигменты, рецепторы нейротрансмиттеров, а также вкусовые и обонятельные рецепторы, имеющие сходную структуру. Не существует хромосомы, которая кодирует лишь сердце или мозг, – у каждой клетки есть весь набор генетической информации, необходимой для создания любого органа. Мы только начинаем понимать, как высокоактивные эмбриональные клетки – стволовые клетки, создают разнообразные комбинации генов для формирования около двухсот типов узкоспециализированных клеток в организме, таких, как нервные и мышечные клетки, которые, в свою очередь, образуют такие органы, как мозг и сердце. Но в общем мы действительно знаем, что именно последовательность расположения букв в ДНК (воплощенная в клетке с помощью более древней генетической молекулы РНК – рибонуклеиновой кислоты) и есть секрет того, как создать, в моем случае, одного конкретного Крейга Вентера.

Мой геном был написан в январе 1946 года в общежитии для семейных студентов Университета штата Юта, в Солт-Лейк-Сити, где мои родители, Джон и Элизабет Вентер, жили с моим старшим братом в весьма спартанских условиях – в общежитии когда-то размещались американские военные. Надо сказать, и моя мать, и отец были хорошо знакомы с жизнью в казармах, прослужив в морской пехоте во время Второй мировой войны на разных берегах Тихого океана. Впервые они встретились в Кэмп-Пендлтоне в Калифорнии, но оказались в Солт-Лейк-Сити с родителями моего отца. Хотя моя бабушка с отцовской стороны была набожной мормонкой, дед был весьма далек от религии.

Один знакомый вспоминал, как мой дед пригласил его в свой гараж, познакомиться со старым другом «Малкольмом». Старина «Малкольм» оказался бутылкой виски. Дед не хотел венчаться в церкви, поэтому бабушка устроила эту церемонию после его смерти, а роль деда сыграл ее брат. Идя по стопам деда, мой отец тоже был отлучен от церкви. Я всегда думал, – за то, что он пил кофе и курил, хотя это случилось скорее потому, что он возражал против уплаты мормонской церковной десятины (пожертвование одной десятой части своего дохода на «Божье дело»). В любом случае отлучение от церкви не слишком его волновало, он был не особенно религиозным человеком. На похоронах бабушки его антипатия к религии резко возросла – отцу не понравилось, что мормоны, а не наша семья руководили церемонией, и он даже поругался с кем-то.

Я родился 14 октября 1946 года. В то время отец посещал учебное заведение в Солт-Лейк-Сити – благодаря закону о правах военнослужащих он учился на бухгалтера. Мы едва сводили концы с концами – на содержании отца были моя мать, я и мой брат Гэри, которому тогда был год и два месяца. Наверное, отец воспринимал меня как дополнительное бремя, из-за которого жизнь станет еще тяжелее. Моя мать говорит, что я очень похож на отца, однако мы никогда не были особенно близки.

Некоторое время мама занималась продажей недвижимости, хотя отец и не одобрял этого. Работающая жена – значит, у тебя низкий социальный статус, считалось в те годы. То, что мать работала честно – не могла продать дом, который ей не нравился, – дела не меняло. Свое творческое начало она реализовывала в бесконечных картинах, изображающих океан. После моего рождения она уже не работала. Вот одно из моих самых ранних воспоминаний: мама вырезает купоны из газет и затем ходит по супермаркетам в поисках наиболее выгодных покупок. Для экономии мы использовали сухое молоко, хотя рядом было много молочных ферм. Летние каникулы мы с братом обычно проводили в туристических лагерях или у бабушки и дедушки в Сан-Диего, в городе, который много позже сыграет ключевую роль в моей жизни. Я также очень хорошо помню, как родители постоянно хвалили моего примерного старшего брата, вундеркинда-математика. А меня, чтобы заставить себя хорошо вести, грозились поместить в исправительный центр для несовершеннолетних.