Биологическое оружие против мышей

Всем известно, что мыши и крысы не только наносят огромный урон хозяйству, но и являются переносчиками различных опасных инфекционных заболеваний. Поэтому разработкой эффективных методов борьбы с ними занимаются ученые во многих странах. Однако бывает, что результаты такой работы оказываются весьма неожиданными и даже опасными.

Недавно группа ученых, работающих под руководством доктора Рональда Джексона (Национальный университет в Канберре, Австралия), сообщила, что в процессе работы над новым «биологическим оружием» против мышей им случайно удалось создать абсолютно смертельный вирус.

Ученые работали с вирусом мышиной оспы, пытаясь с помощью генных манипуляций изменить его таким образом, чтобы он влиял на репродуктивную функцию мышей, лишая их способности размножаться. Ученые встроили в геном вируса ген интерлейкина-4 – белка, стимулирующего иммунный ответ организма. Они надеялись, что после инфицирования этим вирусом иммунная система самок мышей будет отторгать или разрушать собственные яйцеклетки. Однако результат оказался совсем не тем, что ожидали ученые – иммунная система не только не стала работать более активно, ее активность была полностью угнетена. Вирусы стали бурно размножаться, вызвав гибель всех зараженных мышей и даже тех, которые имели иммунитет к обычному вирусу мышиной оспы.

Казалось бы, цель достигнута – создано крайне эффективное средство борьбы с мышами. Почему же результаты данной работы внушают серьезные опасения? Дело в том, что в результате генных манипуляций вирулентность вируса была резко повышена. Это довольно редкое явление. Вирулентность гораздо проще понизить, и в этом достигнуты немалые успехи – опыт приготовления профилактических вакцин против самых различных инфекционных заболеваний свидетельствует об этом.

Над повышением вирулентности обычно нелегально работают создатели биологического оружия (как известно, Международная конвенция о запрещении бактериологического оружия была принята еще в 1972 г.). В описанном же случае столь опасный эффект получен совершенно случайно, в абсолютно «мирном» эксперименте в результате несложной генной манипуляции. Можно предположить, что встраивание некоторых генов, например, человеческого гена интерлейкина-4, в геном даже относительно безобидных вирусов может превратить их в страшное биологическое оружие.

Работа австралийских ученых вызвала большой интерес и в то же время серьезное беспокойство в научном мире. Было принято решение опубликовать результаты в открытой печати с тем, чтобы привлечь к ним внимание общественности.

Гибрид мартышки и медузы

Причиной многих заболеваний человека являются генетические нарушения – как врожденные, так и приобретенные. Разработка методов их лечения невозможна без моделирования этих заболеваний на животных, близких человеку по анатомо-физиологической организации. Для моделирования генетических заболеваний необходимо научиться встраивать гены, отвечающие за эти заболевания, в геном таких животных.

До сих пор удавалось воспроизводить отдельные симптомы заболеваний на мышах, кроликах, морских свинках и других лабораторных животных, весьма далеких от человека, что не позволяло разрабатывать методы лечения людей. И вот недавно были опубликованы результаты работы, открывающие такую возможность. Ученым Научного центра штата Орегон под руководством доктора Шаттена удалось получить трансгенную мартышку, в геном которой был встроен чужеродный ген – ген медузы.

Работа проходила в несколько этапов. Сначала из медузы выделили ген, кодирующий синтез белка GFP (Green Fluorescent Protein), светящегося зеленым светом в ультрафиолетовых лучах. Этот признак на протяжение всей работы использовали для обнаружения данного белка в клетках мартышки. Затем ген GFP встроили в ДНК обезвреженного (лишенного своих патологических свойств) ретровируса, который предполагалось использовать в качестве вектора для доставки гена в яйцеклетки мартышек. На следующем этапе ретровирусом было инфицировано 224 обезьяньих яйцеклетки с тем, чтобы внедрить в их ДНК ген медузы. Яйцеклетки были оплодотворены в пробирках сперматозоидами. В 126 случаях образовались зародыши, 40 из которых были имплантированы 20 суррогатным матерям. У пяти из них возникла полноценная беременность, завершившаяся рождением трех живых детенышей. У одного из них, названного АНДи (ANDi; обратное от inserted DNA), было обнаружено зеленое свечение волос в ультрафиолетовом свете, что свидетельствовало о присутствии в геноме гена медузы. Таким образом продемонстрирована возможность встраивания чужеродных генов в геном приматов – животных, являющихся близкими родственниками человека.

Проведенное исследование вызвало массу протестов, суть которых сводится к тому, что подобные генетические манипуляции представляют угрозу всему человечеству, поскольку открывают неограниченные возможности изменения генофонда. В то же время многие признают, что сейчас это единственный реальный путь к победе над многими неизлечимыми заболеваниями.

Выход растений на сушу

Выход растений на сушу ознаменовал собой начало ее колонизации организмами. До сих пор считалось, что это произошло примерно 480 млн лет назад. Однако результаты научных исследований, опубликованные в журнале «Science», свидетельствуют о том, что это важнейшее событие в эволюции жизни произошло, возможно, гораздо раньше, а именно около 7000 млн лет назад.

Палеонтологов давно озадачивал так называемый «кембрийский взрыв», произошедший около 530 млн лет назад. Тогда за 5—10 млн лет количество видов организмов увеличилось во много раз, а затем почти не изменялось. Авторы исследования полагают, что «кембрийский взрыв» вызван резким повышением содержания в атмосфере кислорода, являющегося продуктом жизнедеятельности растений.

Для оценки времени в ходе эволюции различных событий часто используется метод «молекулярных часов». Суть этого метода проста – после расщепления исходного вида на две ветви их независимое развитие сопровождается накоплением различий в ДНК и, соответственно, в белках. Оценив степени различия в гомологичных белках или в ДНК для видов с известными датами возникновения, можно определить среднюю скорость накопления различий. Зная эту скорость и считая ее постоянной, по известным различиям в ДНК или в белках двух видов можно определить время их разделения.

В приведенных исследованиях проанализированы первичные структуры белков из грибов и растений. Вследствие нехватки данных по растениям использованы данные о скорости накопления различий в белках животных. Считается, что растения колонизировали сушу в симбиозе с грибами. Выход же на сушу грибов произошел около 1,3 млрд лет назад. Эти организмы вполне могли подготовить почву для выхода на сушу растений. Растения не только продуцировали кислород, но и поглощали углекислый газ. Это, в свою очередь, могло привести к увеличению теплоотдачи Земли и вызвать оледенение. Такое оледенение как раз и произошло около 700 млн лет назад.

Описанная работа вызвала разнообразные отклики, в том числе и критические. Критике, в частности, подвергается тот факт, что данные, полученные на животных, перенесены на грибы и растения без дополнительной проверки. Кроме того, метод молекулярных часов основан на постоянстве скорости их хода, а это также требует дополнительной проверки.