Институт Крейга Вентера стал вторым крупным проектом неоднозначного учёного Вентера. В центре внимания очень интересная тема — исследование генетического разнообразия мирового океана. В 2000‑е годы организованные Институтом экспедиции в различные акватории позволили собрать уникальный генетический материал морских микроорганизмов. Этот проект был назван Global Ocean Sampling Expedition. Основным транспортным средством служила личная яхта Вентера Sorcerer II. 

В ходе исследовательских круизов были обнаружены новые гены и, что самое важное, новые микроорганизмы! Но команда неутомимого учёного и предпринимателя не забывала уделять внимание ещё одному важному проекту — синтезу искусственного генома. Пока опыты, конечно, шли на самых примитивных живых существах — вирусах и бактериях, но и это требовало гигантских усилий и средств. 

Бактерия Mycoplasma mycoides

В 2003 году, спустя 8 лет работы, команда Вентера объявила о создании первого вируса с искусственным геномом. У человека впервые в истории появился инструмент, позволяющий не просто вмешиваться в генетический материал, а создавать его своими руками. Оказалось, что создание доклеточной формы жизни (чем и является, собственно, вирус) всё-таки проще, чем синтезировать жизнеспособную клетку. Только в 2010 году, после 15 лет напряженной работы целого института и 40 миллионов потраченных долларов, команда Вентера объявила о создании живой бактерии с искусственным геномом. Историческая статья с сенсацией вышла в мае этого же года в авторитетном научном журнале Science под названием «Создание бактериальной клетки, которая контролируется химически синтезированным геномом». В ней подробно описана методика создания искусственной ДНК, состоящей из 1 миллиона нуклеотидов — она оказалась, помимо прочего, самой длинной молекулой, синтезированной в лабораторных условиях.

Что же сделали Вентер Крейг и его команда для создания прототипа искусственной жизни? Попробуем разобраться. Если вкратце: был синтезирован геном бактерии-донора Mycoplasma mycoides и перенесён в организм другого вида — бактерию-реципиент Mycoplasma capricolum. И все гибриды с «телом» от capricolum и геномом от mycoides стали типичными Mycoplasma mycoides по внешнему виду, росту и размножению! Кстати, искусственный геном имеет своё название — Mycoplasma genitalium JCVI-1.0. 

Простой в теории, но очень трудоёмкий в практическом исполнении эксперимент показал, что информация, заложенная в ДНК, действительно полностью контролирует работу всей живой клетки. Собирать искусственный геном исследователям пришлось по частям, при этом они вынуждены были делать это в клетках знаменитой E.coli и в простых дрожжах. И только после этого удалось внедрить чужеродный геном в Mycoplasma capricolum. И лишь в тот момент, когда внутри клетки-реципиента начали синтезироваться белки, присущие другому организму, Крейг Вентер отпраздновал победу. Новая клетка получила название Mycoplasma laboratorium JCVI-syn 1.0 или для простоты Синтия. Почему команда Вентера выбрала именно паразитические бактерии микоплазмы? Во-первых, у них очень маленький геном в 1,08 миллиона нуклеотидов, что упрощает синтез.

Для сравнения: ДНК человека составляет более 3 миллиардов нуклеотидов — представляете, во что обойдётся создание такого искусственного генома. Во-вторых, микоплазмы очень предусмотрительно лишены ядра, а это делает перенос генетического материала в них чуть проще, чем обычно.

Выращивание бактерий из прокариотических геномов, сконструированных в дрожжах

Сотрудники Института Крейга Вентера внесли чуточку юмора в строгий научный процесс — они создали в геноме последовательности ДНК, которых не было в исходном коде Mycoplasma mycoides. Предполагается, если бактерия вдруг «сбежит» (хотя в естественной среде такой гибрид умирает), то нашедший её специалист сможет прочитать при расшифровке поздравление для себя, перечень авторов проекта и несколько цитат из литературы. Такой вот невинный юмор у биохимиков. Одним из важных итогов этого эксперимента стала возможность создавать микроорганизмы с запрограммированными на генетическом уровне свойствами. Например, с 2005 года этим занимает­ся созданная Вентером и партнёрами компания Synthetic Genomics. В стенах организации ведутся опыты по получению гибридных бактерий, дрожжей и водорослей, «наученных» синтезировать биотопливо — этанол и водород из дешёвого сырья.

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №6(22). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.