Редактирование генов теперь способно изменять целые виды — навсегда
-
0:01 - 0:03Сегодня речь пойдёт о генном драйве,
-
0:03 - 0:06но для начала я расскажу вам
короткую историю. -
0:07 - 0:1020 лет назад биолога
по имени Энтони Джеймс -
0:10 - 0:12захватила идея создания комаров,
-
0:12 - 0:15которые не переносят малярию.
-
0:16 - 0:20Идея была отличная,
но, увы, практически провальная. -
0:21 - 0:23Во-первых, оказалось очень сложно
-
0:23 - 0:25вывести устойчивого к малярии комара.
-
0:26 - 0:30Джеймс всё же сумел это сделать
несколько лет назад, -
0:30 - 0:32добавив некоторые гены,
которые не позволяют -
0:32 - 0:35малярийному паразиту
выжить в организме комара. -
0:36 - 0:37Но это привело к новой проблеме.
-
0:38 - 0:41Как, сумев вывести
устойчивого к малярии комара, -
0:41 - 0:44добиться того, чтобы он заменил
всех комаров-переносчиков малярии? -
0:46 - 0:48Есть пара вариантов.
-
0:48 - 0:50Суть плана А была в том, чтобы развести
-
0:50 - 0:53какое-то количество новых
генномодифицированных комаров, -
0:53 - 0:54выпустить их на волю
-
0:54 - 0:56и надеяться, что их гены распространятся.
-
0:57 - 0:59Проблема в том, что пришлось бы выпустить
-
0:59 - 1:03в 10 раз больше комаров, чем уже есть
в природе, чтобы это удалось. -
1:03 - 1:05И если в деревне живёт 10 000 комаров,
-
1:05 - 1:07нужно выпустить ещё 100 000.
-
1:08 - 1:09Можно себе представить,
-
1:09 - 1:12что жителям деревни такая стратегия
пришлась не по вкусу. -
1:12 - 1:13(Смех)
-
1:15 - 1:19И вот в январе прошлого года
Энтони Джеймс получил email -
1:19 - 1:21от биолога по имени Итан Бир.
-
1:21 - 1:24Бир сообщил, что он и его аспирант
Валентино Ганц -
1:24 - 1:27обнаружили механизм,
который гарантирует не только -
1:27 - 1:30наследование отдельного
генетического признака, -
1:30 - 1:32но и его невероятно
быстрое распространение. -
1:33 - 1:35Если они были правы,
это решило бы задачу, -
1:35 - 1:38над которой он и Джеймс
работали в течение 20 лет. -
1:38 - 1:43Для проверки они ввели в геном
двух комаров противомалярийный ген, -
1:43 - 1:45а также новый механизм — генный драйв,
-
1:45 - 1:47который я объясню чуть позже.
-
1:48 - 1:50И вдобавок они сделали так,
чтобы у любого комара, -
1:50 - 1:52унаследовавшего противомалярийный ген,
-
1:52 - 1:56были не белые глаза, как обычно,
а красные глаза. -
1:57 - 1:59Это было сделано просто для удобства,
-
1:59 - 2:01чтобы с первого взгляда
можно было их отличать. -
2:02 - 2:05Этих двух противомалярийных
комаров с красными глазами -
2:05 - 2:08поместили в бокс с 30-ю обычными
белоглазыми особями -
2:08 - 2:09и оставили размножаться.
-
2:09 - 2:13Два поколения спустя у них
появилось 3 800 внуков. -
2:14 - 2:16Но удивительно не это.
-
2:17 - 2:19Удивительно вот что:
-
2:19 - 2:22начав только с двумя комарами
с красными глазами -
2:22 - 2:23и 30 комарами с белыми,
-
2:23 - 2:26ожидаешь в основном белоглазое потомство.
-
2:27 - 2:30Но когда Джеймс открыл бокс,
-
2:30 - 2:33все 3 800 комаров оказались красноглазыми.
-
2:33 - 2:35Когда я спросила об этом Итана Бира,
-
2:35 - 2:39от волнения он начал
практически кричать в трубку. -
2:40 - 2:42Потому что комары
только с красными глазами -
2:42 - 2:45нарушают основу основ биологии —
-
2:45 - 2:46менделевскую генетику.
-
2:47 - 2:48Объясню вкратце:
-
2:48 - 2:51согласно менделевской генетике,
при спаривании самца и самки -
2:51 - 2:54детёныш наследует половину
ДНК от каждого из родителей. -
2:54 - 2:57Если обычный комар имеет генотип aa,
а новый комар — aB, -
2:57 - 2:59где B — противомалярийный ген,
-
2:59 - 3:01то у потомства должны быть
четыре сочетания: -
3:01 - 3:04aa, aB, aa, Ba.
-
3:05 - 3:07Но из-за нового генного драйва
-
3:07 - 3:09у всех оказался генотип aB.
-
3:10 - 3:12С точки зрения биологии,
такое вообще невозможно. -
3:12 - 3:14Так в чём же дело?
-
3:15 - 3:16Во-первых, это объясняется
-
3:16 - 3:19появлением инструмента
редактирования генов CRISPR в 2012 году. -
3:21 - 3:23Многие из вас, вероятно,
слышали о CRISPR, -
3:23 - 3:26поэтому скажу вкратце, что CRISPR —
инструмент, позволяющий учёным -
3:26 - 3:29редактировать гены очень точно,
легко и быстро. -
3:30 - 3:33Это достигается использованием механизма,
уже существовавшего у бактерий. -
3:33 - 3:36В основе — белок,
действующий как ножницы -
3:36 - 3:37и разрезающий ДНК,
-
3:37 - 3:40а также молекула РНК,
направляющая ножницы -
3:40 - 3:41в любую нужную вам точку генома.
-
3:41 - 3:44Получается своего рода
текстовый редактор для генов. -
3:44 - 3:47Можно изъять целый ген, добавить ген
-
3:47 - 3:49или отредактировать всего одну
букву внутри гена. -
3:50 - 3:52И сделать это можно почти с любым видом.
-
3:53 - 3:57Помните, я говорила, что с генным драйвом
возникли две трудности? -
3:58 - 4:01Во-первых, было сложно создать комара,
-
4:01 - 4:02устойчивого к малярии.
-
4:02 - 4:05Это уже в прошлом благодаря CRISPR.
-
4:05 - 4:07Другая трудность касалась логистики.
-
4:07 - 4:09Как же распространить нужный признак?
-
4:10 - 4:12Вот здесь требуется ловкость.
-
4:13 - 4:17Пару лет назад биолог
из Гарварда по имени Кевин Эсвельт -
4:17 - 4:18заинтересовался, что будет,
-
4:18 - 4:22если сделать так, чтобы
CRISPR вносил не только новый ген, -
4:22 - 4:24но и весь механизм, осуществляющий
вырезание и вставку. -
4:25 - 4:29Иными словами, чтобы CRISPR
копировал и вставлял сам себя. -
4:30 - 4:33Тогда получится вечный двигатель
для редактирования генов. -
4:34 - 4:36Именно так всё и случилось.
-
4:37 - 4:40Генный драйв CRISPR, созданный Эсвельтом,
-
4:40 - 4:44не только гарантирует
передачу признака потомству, -
4:44 - 4:46но и, оказавшись в гаметоцитах,
-
4:46 - 4:49автоматически копирует и вставляет
новый ген -
4:49 - 4:51в обе хромосомы
каждой отдельной особи. -
4:52 - 4:54Это как функция «найти и заменить»,
-
4:54 - 4:57в научном смысле — переход
гетерозиготного признака в гомозиготный. -
4:59 - 5:02Что же это значит?
-
5:02 - 5:04Для начала — что у нас теперь
есть очень мощный -
5:04 - 5:07и при этом немного пугающий инструмент.
-
5:09 - 5:11До сих пор то, что генный драйв
не был применим на практике, -
5:11 - 5:13в некотором роде успокаивало.
-
5:13 - 5:16Как правило, изменяя гены в организме,
-
5:16 - 5:18мы делаем его
менее эволюционно пригодным. -
5:19 - 5:21И биологи могут создавать
сколько угодно дрозофил-мутантов, -
5:21 - 5:23ни о чём не беспокоясь.
-
5:23 - 5:26С теми, кто случайно улетит,
разберётся естественный отбор. -
5:27 - 5:30Нас в генном драйве одновременно
впечатляет и пугает именно то, -
5:30 - 5:32что теперь всё будет обстоять иначе.
-
5:33 - 5:37Если новый признак не станет серьёзной
помехой с точки зрения эволюции — -
5:37 - 5:39например, комар не сможет летать,
-
5:39 - 5:42генный драйв на базе CRISPR
будет беспрерывно распространять его, -
5:42 - 5:45пока он не передастся
каждой особи в популяции. -
5:47 - 5:50Совсем непросто создать
так хорошо работающий генный драйв, -
5:50 - 5:52но Джеймс и Эсвельт считают, что возможно.
-
5:53 - 5:57К счастью, это откроет перед нами
некоторые удивительные возможности. -
5:57 - 5:59Если противомалярийный генный драйв
-
5:59 - 6:01будет лишь у 1% комаров рода Anopheles —
-
6:01 - 6:03тех самых, что переносят малярию,
-
6:03 - 6:08он, по мнению учёных, распространится
во всей популяции за год. -
6:08 - 6:11То есть за год можно, в сущности,
искоренить малярию. -
6:11 - 6:15На практике это станет возможным
лишь через несколько лет, -
6:15 - 6:18но всё же: 1 000 детей
в день умирает от малярии. -
6:18 - 6:20За год эту цифру
можно снизить почти до нуля. -
6:21 - 6:24То же касается лихорадки денге,
чикунгуньи, жёлтой лихорадки. -
6:25 - 6:27И это ещё не всё.
-
6:27 - 6:30Допустим, вы хотите избавиться
от инвазивного вида — -
6:30 - 6:32выставить азиатского карпа
из Великих озёр. -
6:32 - 6:34Нужно лишь выпустить такой генный драйв,
-
6:34 - 6:37чтобы в потомстве у рыб
появлялись одни самцы. -
6:37 - 6:42Несколько поколений спустя
не останется самок, и карпа не будет. -
6:42 - 6:45Теоретически мы сможем восстановить
сотни аборигенных видов, -
6:45 - 6:46которые сейчас на грани вымирания.
-
6:47 - 6:51Теперь от хороших новостей
-
6:51 - 6:52перейдём к плохим.
-
6:53 - 6:55Генный драйв настолько эффективен,
-
6:55 - 6:59что даже случайный выпуск
может изменить целый вид, -
6:59 - 7:00зачастую очень быстро.
-
7:01 - 7:03Энтони Джеймс принял меры безопасности:
-
7:03 - 7:05разводил комаров в лаборатории
с биоизоляцией -
7:06 - 7:08и выбрал вид, неаборигенный для США,
-
7:08 - 7:10чтобы случайно улетевшие особи
-
7:10 - 7:13просто вымерли и им было бы
не с кем спариваться. -
7:13 - 7:17Но если десяток азиатских карпов
с генным драйвом самцов в потомстве -
7:17 - 7:21случайно уплывёт
из Великих озёр обратно в Азию, -
7:21 - 7:24есть шанс, что они сведут на нет
аборигенную популяцию азиатского карпа. -
7:26 - 7:29И это вполне вероятный исход,
учитывая, как тесен наш мир. -
7:29 - 7:31Поэтому, кстати, и возникла
проблема инвазивных видов. -
7:32 - 7:33И это только рыба.
-
7:33 - 7:36А вот комаров и плодовых мушек
-
7:36 - 7:38вообще невозможно сдержать.
-
7:38 - 7:40Они пересекают границы
и океаны постоянно. -
7:42 - 7:44Ещё одна плохая новость —
-
7:44 - 7:46генный драйв может не остаться в рамках
-
7:46 - 7:48так называемого целевого вида.
-
7:49 - 7:50В этом виноват перенос генов —
-
7:50 - 7:53так красиво называют ситуацию,
в которой близкие виды -
7:53 - 7:54иногда скрещиваются.
-
7:54 - 7:57При этом возникнет вероятность
передачи генного драйва — -
7:57 - 8:00например, от азиатского карпа
к другому виду карпа. -
8:00 - 8:03Ничего страшного, если драйв
вносит такой признак, как цвет глаз. -
8:03 - 8:06Есть немалый шанс,
что мы станем свидетелями -
8:06 - 8:08всплеска численности странных
дрозофил совсем скоро. -
8:09 - 8:11Но возможно непоправимое,
-
8:11 - 8:14если драйв нацелен
на полное истребление вида. -
8:14 - 8:18Тревожит и то, что технология, необходимая
-
8:18 - 8:22для генетического конструирования
организма и добавления генного драйва, -
8:22 - 8:25доступна практически любой
лаборатории в мире. -
8:25 - 8:26Справится даже студент.
-
8:27 - 8:30Даже одарённый старшеклассник,
у которого есть оборудование. -
8:33 - 8:35Должно быть, мои слова вас ужасают.
-
8:35 - 8:38(Смех)
-
8:38 - 8:40Тем не менее любопытно,
что почти все мои собеседники-учёные -
8:40 - 8:44считают, что в генном драйве нет
ничего страшного или опасного. -
8:44 - 8:47Отчасти из-за уверенности,
что учёные будут -
8:47 - 8:49очень осторожно и ответственно
применять его. -
8:49 - 8:50(Смех)
-
8:50 - 8:52Пока что так и есть.
-
8:52 - 8:55К тому же у генного драйва
есть и свои ограничения. -
8:55 - 8:58Во-первых, он подходит только видам,
размножающимся половым путём. -
8:59 - 9:02Так что, на наше счастье, с его помощью
нельзя создать вирусы и бактерии. -
9:02 - 9:05Также признак распространяется
только с каждым следующим поколением. -
9:05 - 9:07Так что изменить или истребить популяцию
-
9:07 - 9:11получится, только если у вида
короткий репродуктивный цикл, -
9:11 - 9:14как у насекомых или мелких
позвоночных — мышей и рыб. -
9:14 - 9:17Но уйдут века, прежде чем
среди слонов или людей -
9:17 - 9:19признак распространится
достаточно широко. -
9:20 - 9:25И даже применяя CRISPR, не так-то легко
создать по-настоящему губительный признак. -
9:26 - 9:28Скажем, вы хотите создать дрозофилу,
-
9:28 - 9:30которая питалась бы свежими
фруктами, а не гниющими, -
9:30 - 9:33чтобы саботировать
сельское хозяйство Америки. -
9:33 - 9:35Для начала придётся выяснить,
-
9:35 - 9:37какие гены в ответе за то,
что предпочитает есть мушка, — -
9:37 - 9:40а этот процесс сам по себе
долгий и сложный. -
9:40 - 9:44Потом нужно будет изменить эти гены,
чтобы повлиять на её поведение -
9:44 - 9:45в нужную вам сторону —
-
9:45 - 9:48а это ещё более долгое
и сложное предприятие. -
9:48 - 9:50И это может не сработать,
-
9:50 - 9:52ведь гены, контролирующие
поведение, сложны. -
9:52 - 9:54Так что если вы террорист перед дилеммой:
-
9:54 - 9:56приступить к утомительным
научным исследованиям, -
9:56 - 10:00которые займут годы кропотливой
работы и могут не дать результата, -
10:00 - 10:01или устраивать взрывы —
-
10:01 - 10:03вы, скорее всего, выберете второе.
-
10:03 - 10:06Это вдвойне верно —
ведь по крайней мере в теории -
10:06 - 10:09должно быть несложно создать
так называемый реверсивный драйв, -
10:09 - 10:13который перезапишет те изменения,
что внёс первый генный драйв. -
10:13 - 10:15Если вам не понравится
результат изменений, -
10:15 - 10:18вы выпустите второй драйв,
который их отменит — -
10:18 - 10:19по крайне мере в теории.
-
10:21 - 10:23Так что же это значит для нас?
-
10:25 - 10:28Теперь мы способны изменять
целые виды по своему усмотрению. -
10:29 - 10:30Но стóит ли?
-
10:31 - 10:32Мы теперь боги?
-
10:34 - 10:35В этом я не уверена.
-
10:36 - 10:37Но я знаю вот что:
-
10:38 - 10:40во-первых, немало умных людей
-
10:40 - 10:43и сейчас обсуждают,
как регулировать генный драйв. -
10:44 - 10:46В то же время другие умные люди
-
10:46 - 10:48заняты тем, что создают механизм защиты —
-
10:48 - 10:52генный драйв, который саморегулируется
или затухает за несколько поколений. -
10:53 - 10:54Это здорово.
-
10:54 - 10:57Но эту технологию всё равно
требуется обсуждать. -
10:58 - 11:00И, учитывая природу генного драйва,
-
11:00 - 11:02обсуждать в мировом масштабе.
-
11:02 - 11:05Что, если Кения захочет применить драйв,
а Танзания нет? -
11:05 - 11:09Кто разрешит применение
генного драйва, передающегося по воздуху? -
11:11 - 11:13Я не знаю ответа на этот вопрос.
-
11:14 - 11:16Но в наших силах, продолжая исследования,
-
11:16 - 11:18правдиво говорить
о рисках и преимуществах -
11:19 - 11:21и нести ответственность за свои решения.
-
11:22 - 11:26Я имею в виду не только решение
применить генный драйв, -
11:26 - 11:28но и решение его не применять.
-
11:29 - 11:32Люди склонны полагать,
что самый безопасный вариант — -
11:32 - 11:34сохранять статус-кво.
-
11:35 - 11:36Но это не всегда так.
-
11:38 - 11:41У генного драйва есть риски,
и о них нужно говорить, -
11:41 - 11:44но малярия существует
и убивает 1 000 человек в день. -
11:45 - 11:49Борясь с ней, мы распыляем пестициды,
которые серьёзно вредят другим видам, -
11:49 - 11:50включая земноводных и птиц.
-
11:52 - 11:55Так что когда вы в следующий раз
услышите о генном драйве — -
11:55 - 11:57а вы о нём услышите, поверьте мне, —
-
11:57 - 11:58вспомните об этом.
-
11:58 - 12:00Действовать бывает страшно,
-
12:00 - 12:03но бездействие порой гораздо хуже.
-
12:05 - 12:13(Аплодисменты)
- Title:
- Редактирование генов теперь способно изменять целые виды — навсегда
- Speaker:
- Дженнифер Кан
- Description:
-
Генный драйв CRISPR позволяет учёным изменять последовательность ДНК и гарантирует, что изменённый таким образом генетический признак передастся будущим поколениям. Это открывает возможность изменять целые виды навсегда. Эта технология породила множество вопросов. Как повлияет эта новая способность на человечество? Что мы станем менять с её помощью? Мы теперь боги? Журналист Дженнифер Кан размышляет над этими вопросами и говорит о вероятном и перспективном применении для генного драйва: создание устойчивых к болезням комаров, благодаря которым можно будет искоренить малярию и вирус Зика.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 12:25
Retired user approved Russian subtitles for Gene editing can now change an entire species -- forever | ||
Retired user edited Russian subtitles for Gene editing can now change an entire species -- forever | ||
Retired user accepted Russian subtitles for Gene editing can now change an entire species -- forever | ||
Retired user edited Russian subtitles for Gene editing can now change an entire species -- forever | ||
Dina Raskina edited Russian subtitles for Gene editing can now change an entire species -- forever | ||
Dina Raskina edited Russian subtitles for Gene editing can now change an entire species -- forever | ||
Dina Raskina edited Russian subtitles for Gene editing can now change an entire species -- forever | ||
Dina Raskina edited Russian subtitles for Gene editing can now change an entire species -- forever |