Они называют себя «биохакерами». В гаражах и на кухнях студенческих общежитий они «взламывают» бактерии и молекулы. И играют с генами, пытаясь добраться до квинтэссенции жизни.
Чтобы сбросить ореол таинственности с ДНК, нужно всего ничего: пара размятых ягод клубники, бумажный фильтр для кофе, пластиковый пакет, щепотка соли и жидкость для мытья посуды. Осторожно смешиваем все это в стакане и заливаем холодным спиртом. А потом из странного коктейля выуживаем деревянной палочкой толстую склизкую нить. Вот вам и «первооснова жизни», определяющая вид, форму и размеры любого организма. В данном случае — клубники.
Это, конечно, фокус для дилетантов. Извлечение ДНК растений, животных и даже человека — один из примитивных трюков биологической магии. Но именно такие дилетанты собрались в лаборатории на седьмом этаже обветшавшего здания в Нью-Йорке. Они хотят научиться играть с генами. Стать одними из тысяч биологов-любителей, которые экспериментируют ради любопытства в Нью-Йорке, Амстердаме, Берлине и даже Киеве. Причем не просто растворяют ягоды, а работают с клетками, выращивают флуоресцентные бактерии, разбирают и заново собирают гены, как конструктор. В общем, «на коленке» делают все то, что когда-то было возможно только в продвинутых биолабораториях.
«Синтетическая биология» — молодая наука. Ее цель — создание живых организмов с принципиально новыми свойствами. Например, растений, которым не нужна вода. Или бактерий, вырабатывающих биотопливо. Или животных, питающихся солнечной энергией.
Пока эти планы далеки от того, чтобы быть реализованными. Но реактивы и техника для их воплощения уже продаются в супермаркетах и интернете. Собрать генетическую лабораторию можно у себя на кухне — и стать биохакером, как называют себя такие энтузиасты. Если в 1970-е компьютерные хакеры экспериментировали с языками программирования, то их современные коллеги колдуют над генетическим кодом. Даже Билл Гейтс недавно признался: «Будь я сейчас подростком, занялся бы биохакерством».
Где любителю получить доступ к генам? Проще всего — в публичной лаборатории, организованной на частные деньги. Первой была «Генспейс» в Бруклине, на верхнем этаже бывшего банка. Когда открывается дверь лифта, оказываешься в лабиринте столов, стульев, книг и немытых чашек со следами кофе.
На настенных крючках висят белые халаты. Потолок протекает, вода капает в расставленные повсюду ведра. Возле полки с пробирками, чашками Петри и пипетками стоят в ряд холодильник и научные приборы. Светостол со стеклянной крышкой и амплификатор — аппарат для копирования ДНК. Оборудование в основном списанное из лабораторий.
Здесь может ставить опыты любой желающий примерно за сто долларов в месяц. Еще около трехсот стоит четырехдневный подготовительный курс для начинающих биохакеров — слушателям предстоит усвоить понятия типа «гель-электрофорез», «полимеразная цепная реакция», «рестрик-таза», «плазмиды».
На курсах новичков учат с нуля проводить анализ ДНК, вживлять гены в бактерии и самостоятельно собирать лабораторное оборудование — например, центрифугу для выделения ДНК или инкубатор для бактерий.
На первое занятие пришли двенадцать мужчин и одна девушка. Биохакерством интересуется не только молодежь. Например, доктору агрономии Чангу из Малайзии уже за шестьдесят. Он хочет открыть подобную лабораторию на родине. Как и Дейв, пожилой бизнесмен из Австралии, который считает синтетическую биологию таким же прорывом, каким в свое время был интернет.
Денис, украинский программист из Нью-Джерси, решил проштудировать перед занятиями 900-страничную книгу «Клетка» Свенсона и Уэбстера, но осилил лишь 92 страницы. Биохакерство для него — хобби. Он уже пару раз заказывал по почте люминесцентные бактерии. Их доставляли в конвертах с наклейкой «Осторожно, живой груз». Десять долларов за заказ, плюс вдвое больше за доставку. Чтобы микроорганизмы не погибли в дороге, их везут в питательной среде — агарозном геле. «В содержании они дороже хомячков», — говорит Денис. Увы, ни одна из бактерий так и не захотела светиться.
А вот студент Уилл из Пенсильвании в своей подвальной лаборатории так продвинулся в работе пивными дрожжами, что заслужил несколько призов. И создал собственную технологию приготовления пива в домашних условиях, которую продвигает через интернет.
Самая молодая на курсах — 14-летняя Лукка. Вид у нее немного скучающий. С тех пор как она потеряла интерес к школе, ее образованием занимается отец. Он-то и привел ее на курсы. Девочка кладет голову на крышку своего ноутбука и впадает в прострацию, которую изредка прерывает репликами типа: «Для этого нужен олигонуклеотидный праймер».
Курс ведет Эллен Йоргенсен, доктор клеточной и молекулярной биологии, звезда в сообществе биохакеров. Именно Эллен создала эту лабораторию. Для нее это отдушина — место, где можно экспериментировать не ради результата, а в свое удовольствие. Работать рядом с художниками, учеными и инженерами, которых объединяет любовь к биологии и уверенность в том, что научные исследования — это не прерогатива концернов.
Большие фирмы и научные институты слишком бюрократичны, патенты интересуют их больше, чем новые идеи, считают биохакеры. Неслучайно многие новаторские достижения последних лет — заслуга не профессионалов, а любителей. Ведь Стив Джобс собрал свой первый компьютер у себя в гараже. Марк Цукерберг написал программный код «Фейсбука» в студенческом общежитии. Разработкой операционной системы «Линукс» занимается сообщество программистов-любителей, объединенных вокруг финского энтузиаста Линуса Торвальдса. Чем больше людей ломают голову над проблемой, тем быстрее она решается, уверены биохакеры.
Наивно? Самонадеянно? Достаточно поговорить с другим основателем «Генспейс», Оливером Медведиком, чтобы убедиться в обратном. Выпускник Гарварда, доктор молекулярной биологии, бывший консультант по биотехнологиям, он изобрел инновационный анализатор качества воды. Вместо датчиков в нем используются живые, генетически модифицированные бактерии, при контакте с грязной водой меняющие цвет. Инвестор для проекта уже найден. И возможно, скоро такой экспресс-тест питьевой воды станет доступен в развивающихся странах.
Но все большое начинается с малого. Извлечь ДНК клубники даже для новичка — не проблема. А при работе с пипеткой во время первого в своей жизни анализа ДНК нужна предельная точность. Капля за каплей добавляешь необходимые ингредиенты в пробирку, потом помещаешь ее в центрифугу — ив итоге получаешь идеальный образец ДНК из клеток слизистой оболочки собственного рта.
Но одного образца недостаточно. Поэтому приходится идти к аппарату по копированию ДНК. Перед ним уже стоят Ануп (стажер из Непала) и Стэн (застройщик из Нью-Йорка). В 1993 году американец Кэри Муллис — изобретатель метода полимеразной цепной реакции, позволяющего значительно увеличивать концентрацию фрагментов ДНК в биологическом материале, — получил Нобелевскую премию по химии. Тогда за такой прибор нужно было выложить шестизначную сумму.
В те времена генетические исследования отнимали много времени и денег. Тринадцать лет и почти три миллиарда долларов ушло в конце 1990-х годов на расшифровку человеческого генома. Титанический труд, если учесть, что этот код состоит из трех миллиардов «букв» (нуклеотидов). Чтобы прочитать их, одному человеку понадобилось бы девять с половиной лет.
А сейчас? Пара сотен долларов и несколько дней работы — и человек «превращается» в последовательность из четырех повторяющихся букв генетического кода, обозначающих азотистые основания ДНК: аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (T).
Амплификаторы тоже давно стали привычным атрибутом любительской лаборатории. В «Генспейс» установлен бюджетный вариант за 400 долларов. Эта разработка двух биохакеров даже запущена в серию.
Попеременно нагревая и охлаждая образец, прибор клонирует крошечный фрагмент ДНК, создавая тысячи и миллионы копий. В результате их набирается столько, что впору поделиться с коллегами. Но тем явно хватает и своих генов.
Полученные образцы помещаем на гелевую пластину для сортировки фрагментов ДНК по длине. Под действием электричества молекулы движутся сквозь гель: длинные застревают, короткие проходят насквозь. В итоге у каждого получается уникальный узор ДНК.
Так, например, можно выяснить, не таится ли в лазанье из супермаркета конина. Или убедиться в том, что в «суши с тунцом» действительно есть тунец.
Все это, конечно, баловство. «Но ведь не обязательно обнаружить что-то новое для науки. Главное, для себя», — говорит Эллен Йоргенсен. Самое ценное — радость открытия. Поэтому среди биохакеров есть и художники, вроде Хизер Дьюи-Хагборг. Она иногда приходит в лабораторию в поисках ответов на странные вопросы: как выглядит пассажир, чей волосок она нашла на сиденье в метро? Или прохожий, выплюнувший жевательную резинку на улице?
Надев белый халат, Хизер извлекает из своих находок образцы ДНК и отправляет их на анализ в другую лабораторию. И по результатам определяет пол, цвет кожи и волос незнакомца. А затем распечатывает портреты на ЗБ-принтере. Их у нее набралась уже целая галерея.
Фантазия у биохакеров бьет через край. Даже технический прогресс не поспевает за их идеями. «Многие из них ближе к научной фантастике, чем к реальности», — говорит Рюдигер Тройок из копенгагенской лаборатории «Лабитат». Он — студент, изучающий молекулярную биологию. И один из первых немецких биохакеров. Сначала Рюдигер соорудил мини-лабораторию у себя дома во Фрайбурге, потом перевез все оборудование в Копенгаген: электронный микроскоп, сконструированный из веб-камеры (по его словам, для этого отлично подходит камера от игровой консоли «Плейстейшн 2»). Магнитную мешалку 1950-х годов, похожую на электроплитку. И пневматическую генную пушку на батарейках, с рукояткой из ветки дерева, газовым баллоном и чипом, который он запрограммировал сам. Ее Тройок, к счастью, использовал только в лаборатории университета.
Однажды пушка взорвалась у студента в руках, когда он попытался под давлением более 40 бар выстрелить зарядом ДНК медузы ночесветки в луковицу. Но Рюди-геру так хотелось, чтобы кожура лука светилась в темноте, что он усовершенствовал устройство. Заменил деревянную рукоятку на металлический дозатор для сливок — он лучше выдерживает давление.
«Лабитат» — хайтек-мастерс-кая биохакеров в центре Копенгагена. За стальной дверью старинного дома — тихий полуподвал, населенный фриками и гениями, способными смастерить прибор ночного видения из бумажного стаканчика. Они могут превратить машину для приготовления попкорна в ростер для обжарки кофе. Проекты здесь пока поскромнее, чем в других самодеятельных лабораториях Копенгагена, где ставят эксперименты на борту подводных лодок или запускают в космос собственные ракеты. С официального разрешения, конечно.
Рюдигер Тройок тоже придерживается правил: никаких нелегальных экспериментов. Если бы не это, он мог бы провести в своей лаборатории тест на отцовство. Или изучить свои гены на мутации, как это сделала одна американская студентка, чтобы выяснить, не унаследовала ли она от отца склонность к гемохроматозу — генетическому заболеванию, когда из-за нарушения обмена железа человек начинает «ржаветь» изнутри.
Любительские лаборатории в Европе — «детский лепет» по сравнению с США. Там биохакеры печатают искусственную кожу на 3D-принтерах (лаборатория «Био-Кьюриос» в Сан-Франциско). И создают новые медицинские технологии, такие как экспресс-тест на рак, разработанный 16-летним Джеком Андракой. Для биохакеров Америка — страна неограниченных возможностей, где регламенты не сдерживают развитие любительской генетики. Единственное условие: соблюдение техники безопасности.
Последнее занятие на курсах для начинающих биохакеров в Нью-Йорке. В чашке Петри из бактерий кишечной палочки составлена рожица, которая должна растягиваться в улыбке под ультрафиолетовым светом. А также собранная своими руками рестриктаза — бактериальный фермент, с помощью которого можно разрезать ДНК на сегменты, как ножницами.
В заключение — тест ДНК на степень родства между присутствующими. Лаборант проецирует на стену индивидуальные последовательности ДНК, которые накануне ночью составили по нашим генетическим пробам (14 долларов с каждого). Ряд повторяющихся букв кажется нескончаемым. Словно кто-то сел на клавиатуру компьютера. И по экрану побежали строки: TATTTGTCTTCCTTTTATCTTCAAATAGCAGTTTTAAAAAACCCCCCCCCCCCCCCCCCAAAACTTGTGCAAAAATGTAAAGTCCCTTGTAACATG...
Анализ генетического кода выявил любопытные детали. Например, там, где в ДНК у всех 13 членов группы стоит буква T, у Чанга из Малайзии красуется С. Программист Дэвид немного расстроен. Он считал себя потомственным ирландцем, ведущим свой род с времен раннего Средневековья. А оказалось, что в его ДНК больше сходства с Анупом из Непала.
Теперь можно сравнить свои ДНК с генетическими образцами других видов. Кто ближе всего к неандертальцу? Чанг. А ко льву? Лукка.
Кое-какие вопросы к биохакерам остаются. Например, у ФБР. Но Эллен Йоргенсен объяснила представителям бюро: «Тот, кто ставит опасные эксперименты, не биохакер, а биотеррорист». И пригласила агентов в лабораторию, где они сидели за столом вместе со всеми и дружно давили клубнику.
(с) Маркус Вольф