Уолтер Айзексон – Взломавшая код. Дженнифер Даудна, редактирование генома и будущее человечества (страница 8)
Она подумывала сменить специальность и заняться французским языком. “Я подошла к своей преподавательнице французского, чтобы обсудить это, и она спросила, какая у меня специальность”. Когда Даудна ответила, что изучает химию, преподавательница посоветовала ей продолжать. “Она была очень настойчива. Она сказала: «Если выберешь своей специальностью химию, то сможешь заниматься множеством вещей. Если выберешь французский, то сможешь стать только учительницей французского»”[23].
Ситуация изменилась к лучшему летом после первого курса, когда Даудна устроилась на работу в лабораторию Дона Хеммеса, профессора биологии Гавайского университета, который дружил с ее семьей и брал Дженнифер на прогулки по острову. Он исследовал движение химических веществ внутри клеток с помощью электронного микроскопа. “Дженнифер завораживала возможность заглядывать внутрь клеток и наблюдать за поведением мельчайших частиц”, – вспоминает он[24].
Хеммес также изучал эволюцию крошечных моллюсков. Он часто нырял с аквалангом, поднимал со дна самые маленькие, почти микроскопические раковины, а затем вместе со студентами заливал их смолой и разрезал на тонкие фрагменты, чтобы исследовать под электронным микроскопом. “Он учил нас использовать химические вещества, чтобы по-разному окрашивать образцы и изучать развитие моллюсков”, – поясняет Даудна. Тем летом она впервые в жизни вела лабораторный журнал[25].
На занятиях по химии в колледже большинство экспериментов проводилось по шаблону. Для каждого был неизменный протокол и верный ответ. “В лаборатории у Дона все было иначе, – говорит Даудна. – Там, в отличие от занятий в классе, мы понятия не имели, какой ответ должны получить”. Ей понравилось ощущать себя на пороге открытия. Кроме того, она поняла, каково входить в сообщество ученых, совершать прорывы и собирать по кусочкам сведения о том, как работает природа.
Вернувшись осенью в Помону, она завела друзей, нашла свое место и обрела уверенность в том, что химия ей по зубам. Ее учебная программа предполагала совмещение занятий с учебой, и Даудна успела поработать в нескольких химических лабораториях колледжа. Большинство из них не пробуждали в ней интереса, потому что не занимались задачами на стыке химии и биологии. Но все изменилось после третьего курса, когда она устроилась на лето в лабораторию своего научного руководителя Шэрон Панасенко, профессора биохимии. “Тогда в университетах женщинам-биохимикам было сложнее, и поэтому я видела в ней не только прекрасного ученого, но и великолепный образец для подражания”[26].
Панасенко занималась темой, которая соответствовала интересу Даудны к механизмам работы живых клеток: она изучала, как некоторые бактерии в почве коммуницируют друг с другом, чтобы собираться вместе при недостатке питательных веществ. Они формируют коммуну, называемую “плодовым телом”. Миллионы бактерий понимают, как собираться в единое целое, посылая химические сигналы. Панасенко привлекла Даудну к исследованию принципа работы этих сигналов.
“Должна предупредить, – сказала Панасенко, – один лаборант уже шесть месяцев пытается вырастить эти бактерии, но у него ничего не выходит”. Даудна принялась выращивать бактерии в больших противнях, отказавшись от обычных чашек Петри. Однажды вечером она поставила препараты в инкубатор. “На следующий день я пришла, приподняла фольгу на противне, где не хватало питательных веществ, и пришла в восторг, увидев эти чудесные структуры!” Они напоминали маленькие футбольные мячи. Даудна добилась успеха в том, с чем не справился другой лаборант. “В тот восхитительный момент я поняла, что могу заниматься наукой”.
Эксперименты дали достаточно яркие результаты, и Панасенко смогла опубликовать статью в
Когда настало время поступать в магистратуру, Даудна сначала и не думала о Гарварде, хотя и была лучшей из студентов, изучавших физическую химию. Но отец подтолкнул ее подать документы. “Пап, ну зачем? – говорила она. – Я все равно не поступлю”. А он отвечал: “Ты точно не поступишь, если не подашь документы”. Она поступила в Гарвард и даже получила щедрую стипендию.
Часть лета она путешествовала по Европе на деньги, которые скопила, когда совмещала учебу и работу в Помонском колледже. В июле 1985 года, после поездки, Даудна отправилась прямиком в Гарвард, чтобы приступить к работе до начала занятий. Как и другие университеты, Гарвард обязывал студентов магистерских программ по химии каждый семестр стажироваться в лабораториях разных профессоров. Предполагалось, что такая ротация позволит студентам освоить разные техники и затем выбрать лабораторию для проведения дипломного исследования.
Даудна позвонила Роберто Колтеру, который руководил магистерской программой, и спросила, может ли начать с его лаборатории. Этот молодой испанский специалист по бактериям с широкой улыбкой и элегантной прической носил очки без оправы и отличался пылкой манерой речи. В его лаборатории работали исследователи из разных стран, многие из которых приехали из Испании и Латинской Америки, и Даудну поразили их молодость и политическая активность. “Пресса рисовала ученых старыми белыми мужчинами, и потому у меня сложилось впечатление, что с такими людьми мне и предстоит работать в Гарварде. Но в лаборатории Колтера меня ожидало совсем иное”. Ее последующая карьера, от CRISPR до коронавируса, отразила глобальную природу современной науки.
Под руководством Колтера Даудна изучала, как бактерии создают молекулы, токсичные для других бактерий. Она занималась клонированием (созданием точной ДНК-копии) генов бактерий и исследованием их функций. Она предложила новый способ работы, но Колтер заявил, что у нее ничего не выйдет. Упрямая Даудна все же проверила свою идею. “Я сделала по-своему и получила клон”, – сказала она Колтеру. Тот удивился, но поддержал ее. Это стало важным шагом к преодолению неуверенности, сидевшей внутри нее.
В итоге Даудна решила работать над дипломом в лаборатории Джека Шостака, всесторонне одаренного гарвардского биолога, который изучал ДНК на дрожжах. Имевший польские корни Шостак переехал в США из Канады и был одним из молодых гениев на гарвардской кафедре молекулярной биологии. Руководя лабораторией, Шостак и сам проводил в ней опыты, и Даудне повезло наблюдать, как он проводит эксперименты, рассуждает вслух и идет на риск. Она поняла, что главной характеристикой его разума была способность устанавливать неожиданные связи между разными сферами.
Опыты Даудны позволили ей увидеть, как превратить фундаментальную науку в прикладную. Дрожжевые клетки очень хорошо принимают фрагменты ДНК и встраивают их в свой набор генов. Даудна искала этому применение. Она создавала цепи ДНК, которые оканчивались последовательностью, совпадающей с последовательностью в дрожжах. С помощью небольшого электрического разряда она открывала крошечные проходы в стенках дрожжевых клеток, позволяя созданной ею ДНК проникнуть внутрь. Затем эта ДНК соединялась с ДНК дрожжей. Так Даудна создала инструмент для редактирования генов дрожжей.
Крейг Вентер и Фрэнсис Коллинз
Глава 5. “Геном человека”
В 1986 году, когда Даудна работала в лаборатории Джека Шостака, было положено начало масштабному международному научному проекту[28]. Его назвали “Геном человека”, и его цель заключалась в том, чтобы выяснить последовательность трех миллиардов спаренных оснований в нашей ДНК и изучить более двадцати тысяч генов, закодированных в этих спаренных основаниях.
Один из множества корней проекта “Геном человека” восходит к герою детства Даудны Джеймсу Уотсону и его сыну Руфусу. Дерзкий автор “Двойной спирали” был директором лаборатории в Колд-Спринг-Харбор, прекрасного уголка для проведения биохимических исследований и семинаров, расположенного на северном берегу Лонг-Айленда и занимающего лесистый участок площадью 45 гектаров. В этой основанной в 1890 году лаборатории проводилось немало важных исследований. Именно там в 1940-х годах Сальвадор Лурия и Макс Дельбрюк руководили изучавшей фаги группой, в которую входил молодой Уотсон. Но в прошлом лаборатории не все было радужно: в 1904–1939 годах, когда ею руководил Чарльз Девенпорт, она стала центром евгеники и там велись исследования, в которых утверждалось, что разные расовые и этнические группы имеют генетические различия, определяющие такие характеристики, как интеллектуальное развитие и склонность к совершению преступлений[29]. Уотсон руководил лабораторией с 1968 по 2007 год, и ближе к концу этого срока его собственные высказывания о расе и генетике воскрешали призраков прошлого.
Лаборатория в Колд-Спринг-Харбор не только используется в качестве исследовательского центра, но каждый год здесь проводится около тридцати конференций на различные темы. В 1986 году Уотсон решил дать старт серии ежегодных мероприятий под названием “Биология геномов”. На первой из них предполагалось составить план проекта “Геном человека”.