Когда в октябре 2015 года дизайнера Кевина Славина, специалиста по проектированию взаимодействия, спросили об идеях на предстоящую Олимпиаду в Токио, он тут же вообразил, как создаст новую форму жизни, первый генетически модифицированный олимпийский талисман – возможно, дерево с листьями олимпийских оттенков, которое будет высажено в японской столице и оттуда распространится спортсменами и туристами по всему миру. Отлично, сказали представители Mori Building Company, ведущей японской компании в сфере городского ландшафтного строительства, и предложили контракт. Правда, биологи в Нью-Йорке вежливо указали Славину, что создать подобное дерево за пять лет нереально. Зато можно попробовать вывести цветочек.
В апреле 2016 года была выбрана эмблема Токио-2020: кольцо с клетчатым узором из 45 прямоугольников цвета индиго (математики подсчитали, что эти прямоугольники трех типов можно разложить в кольце более чем полумиллионом способов). Именно такой узор и должен быть на лепестках будущего цветка, решил Славин. А биоинформатик Элизабет Хенафф, с которой он работал и на предыдущем проекте для Mori, предложила взять за основу популярную в Японии (и вытатуированную у Хенафф во весь бок) лиану асагао («утренний лик»), чьи цветки – такой же символ японского лета, как сакура – японской весны.
Это растение – японская ипомея (Ipomoea nil) из семейства вьюнковых – происходит из Центральной Америки, но в Японию проникло из Китая в VIII веке и поначалу использовалось для приготовления слабительного средства. В начале XIX века мутантные ипомеи стали невероятно популярны как украшение: крапчатые, полосатые, белые, розовые, темно-бордовые, кремово-желтые (разновидность, которую до сих пор не удается воспроизвести) цветы выращивались монахами и самураями на продажу богатым коллекционерам, в то время как простолюдины довольствовались обычными пурпурно-синими. В 1850-х ипомеи-мутанты стали символом высокого статуса, тогда же случился еще один мини-бум: селекционеры соревновались в том, у кого получатся самые причудливые деформации вроде скрученных лепестков или раздвоенных листьев. Третья и последняя волна популярности пришлась на 1870-е. Но сегодня есть признаки зарождения новой волны интереса к этому растению – и идея создания генно-модифицированной олимпийской ипомеи вливалась в нее как нельзя кстати.
Ученым предстояло решить две задачи: сперва вывести белую ипомею, сохраняющую способность производить индиго, затем путем генетических манипуляций отрегулировать его экспрессию. Вообще синие пигменты редко встречаются у цветов, да и то их синева весьма условна и проявляется лишь в комплексе с другими веществами (копигментами) и ионами (так, протоцианин придает лепесткам василька синий цвет, но он же определяет и красный окрас розы) или при определенной кислотности внутри клеток. Последнее как раз характерно для японской ипомеи: ее лепестки по мере созревания из пурпурных становятся синими, так как бутончики более «кислые» (pH 6,6), а зрелые цветки – менее (pH 7,7), хотя пигмент дельфинидин при этом не меняется. Впрочем, присоединившийся к команде «молекулярный флорист» Себастьян Косиоба намеревался вызвать синеву у белой ипомеи путем пересадки в ее ДНК гена коралла.
Обычно лепестки нарастают целыми рядами клеток, поэтому двуцветные цветки, как правило, полосаты. Для получения клетчатой окраски необходимо было создать переключатель, который бы включал и выключал ген синего цвета с равными интервалами на протяжении четырех часов роста лепестков ипомеи. К счастью, подходящий механизм в природе уже существует – транспозоны, или «прыгающие гены». Они есть у всех живых организмов, но у ипомей они особенно активны. Эти мобильные последовательности ДНК могут «впрыгнуть» в синий ген и временно отключить его, что приведет к образованию белого пятна на растущем лепестке, а потом «выпрыгнуть» – и производство цвета возобновится. Нужно только придумать, как всем этим управлять. Известно, что «прыжки» транспозонов могут быть спровоцированы нападением насекомых, водным стрессом, температурными изменениями. Хенафф предложила поместить растение в печку и на время развития бутончика настроить термостат на периодические колебания температуры, «а затем найти способ генетически закодировать этот тайминг в конечный цветок». Амбициозно, но вполне осуществимо, согласились с ней независимые эксперты.
Тем временем компания Mori организовала ряд встреч с представителями оргкомитета Олимпиады Токио-2020 и правительственными чиновниками. Идея с цветком пришлась всем по душе. «Они такие: да, мы понимаем, что это все спекулятивно, и уважаем это, – вспоминает Славин. – Знаем, у вас может не получиться. Так что… даем вам год. Справедливо? И мы такие: ага, абсолютно справедливо, абсолютно выполнимо». Абсолютно, ага.
Через несколько месяцев Косиоба понял, что в культуре тканей у него ничего не растет. Хенафф порылась в научной литературе по культивации ипомей и наткнулась на заметку, в которой говорилось, что у этих растений нет гена, позволяющего стеблю и листьям вернуться в эмбриональное состояние в ответ на растительные гормоны, и единственная их ткань, способная к регенерации, это собственно эмбрион, незрелый семязачаток. Необходимо было выращивать ипомею из семян, только так. Что ж, через три месяца растения наконец зацвели, и Косиоба опылил их вручную с помощью дохлой пчелы на палочке, купленной в специализированном интернет-магазине. Когда поспели коробочки, потребовалось два часа, чтобы извлечь из них семязачаточек. «Тютелька полумиллиметровая, – умиляется ученый. – Ущипнешь ее – и ей конец. Взглянешь насмешливо – и ей конец. Где-нибудь в России пукнет мотылек – и ей конец».
Меж тем компания Mori, для которой данная научная работа была всего лишь бизнес-проектом, не уставала напоминать ученым о сроках, требовать отчеты и устраивать ревизии, а деньги обещала заплатить лишь через год, когда будет результат. В 2017 году, за неимением цветка, Олимпийский комитет Японии объявил конкурс на лучший талисман, в котором победил Мирайтова, большеглазый мультяшка в клетчатом сине-белом облачении в духе официальной эмблемы. Генно-модифицированный цветок оставили в качестве запасной идеи для украшения мероприятий и распространения в школах весной перед Олимпиадой.
К тому времени Славин сменил основную работу и из-за занятости на новом месте немного отошел от дел, а Хенафф и Косиоба приняли решение вместо ипомеи работать с петунией, которая намного проще поддается культивации и быстрее зацветает. В какой-то момент Хенафф заметила, что представители Mori стали убирать ее имя из отчетов, которые она готовила, а ее адрес исключили из почтовой рассылки. Когда осенью 2017 года ее даже не известили о встрече в Токио, зато пригласили туда ее бывшего начальника, генетика Криса Мейсона из Корнеллского университета, чье участие в проекте ограничивалось предоставлением доступа к компьютерным технологиям, терпение Хенафф лопнуло и она покинула проект.
Доложить президенту Mori об успехах внезапно попросили Мейсона, и тот в поисках картинки для презентации просто загуглил «клетчатый цветок» и наткнулся на рябчик шахматный (Fritillaria meleagris) – растение с одним из крупнейших геномов на планете, около 156 миллиардов пар оснований (у человека в геноме всего 3 млрд п. о.). Финансирование лаборатории Мейсона частично шло из НАСА – возможно, именно поэтому в его голове каким-то образом возникла идея о связи процесса возникновения клетчатого узора на цветке с механизмами, вызывающими изменения ДНК людей в космосе. Итоговая презентация содержала фотографию шахматного рябчика с логотипом НАСА, а цель проекта была обозначена как «защита астронавтов». ¯_(ツ)_/¯
Тем не менее компания Mori закрыла проект лишь через год, осенью 2018-го. «В конечном итоге ипомея показала нам, что мы ничего о ней не знаем», – говорит Себастьян Косиоба. Он продолжил заниматься петуниями по вечерам и выходным у себя в Нью-Йорке. Элизабет Хенафф присоединилась и вместе с ним стала искать финансирование. Ей ипомея преподала урок, как не нужно вести проект: «Роковой ошибкой было высокомерно полагать, что мы сможем создать новое растение по расписанию». И все же на пару научных статей полученных данных наберется, отмечает она. Если удастся превратить белую петунию в синюю с помощью кораллового гена, то на технологии можно будет еще и неплохо заработать. А если научиться управлять его экспрессией, то применение выйдет далеко за рамки садоводства: живые цветы с логотипами и надписями на лепестках – вот оно, будущее маркетинга и медиауслуг. «Это может вылиться во что-то более важное, чем все, что мы могли вообразить», – заключает Кевин Славин с оптимизмом.
Текст: Виктор Ковылин. По материалам: The Atlantic. Иллюстрации: Glenn Harvey.
Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент с активной ссылкой на эту статью. С уважением, Батрахоспермум.
Вас также могут заинтересовать статьи:
Цветы оказались ушами, слушающими жужжание пчелы
Прыг-скок ретротранспозон – и буренка уже на четверть питон
Слепой мистер Синий Пентагон и его психоделические глюки
Комментарии: