Проверить свой геном на мутации, заставить любимую золотую рыбку светиться или вырастить морозоустойчивую розу для собственного сада — когда-нибудь персональная биолаборатория может стать привычной частью нашего быта. По крайней мере к этому стремятся биохакеры — независимые биологи, которые работают на дому и там же преобразуют живые системы. Проект «Новый век» выбрал самые интересные проекты в этой области и поговорил с биодизанейром Рафаэлем Кимом.

«Они взламывают аппараты, технику, людей и, конечно же, код жизни. Они заставляют вещи расти. Они заставляют их светиться. Они делают так, чтобы клетки танцевали», — так характеризует биохакеров одна из первых энтузиасток движения, биолог Эллен Йоргенсен. Главная идея движения — открытый подход к науке и стимулирование независимых биологических исследований. Биохакеры стремятся сделать биотехнологии доступными для всех, кто желает внести вклад в развитие науки или просто сделать свою жизнь немного лучше. Их цель — максимально приблизить «потребителя науки», осознающего свои потребности, к процессу ее создания.

Движение биохакеров зародилось и стало активно развиваться около 10 лет назад благодаря выпускнику Принстона — физику Робу Карлсону. Работая в Институте молекулярных исследований вместе с Нобелевским лауреатом Сиднеем Баренером, он, ради популяризации науки, решил организовать домашнюю лабораторию. Свое первое оборудование — подержанную центрифугу и набор микропипеток — он купил не eBay, подав пример своим будущим последователям: как профессионалам, уставшим от навязываемой работы, так и биологам-любителям.

Позже «подпольные биологи» организовали собственное сообщество — DIY-bio. Участники сообщества объединяются в группы, создают открытые лаборатории и занимаются биологическими исследованиями. Пока что поиски идут преимущественно в трех направлениях: снижение стоимости и упрощение конструкции лабораторного оборудования, анализ ДНК и генные модификации.

Теоретически, теперь любой житель планеты, имеющий доступ к открытым лабораториям и желание проводить исследования, может заставить науку работать на собственные нужды. Те, кто уже вступил в сообщество биохакеров, начинают применять «биолайфхаки» в повседневной жизни. К примеру, в домашней лаборатории можно проверить состав свежекупленных продуктов, исследовать геном на предмет мутаций или сделать биосенсор из дрожжей для обнаружения загрязняющих веществ в воде. Биохакинг дает возможность найти новый подход к решению экологических и социальных проблем.

Но едва начавшаяся эра «гаражной биологии», помимо прочего, вызывает и множество споров этического характера. Есть мнения, что свободный доступ к биотехнологиям может сыграть злую шутку, ведь некоторые исследования могут оказаться потенциально опасными. Спецслужбы США уже заинтересовались потенциалом биохакерских разработок и возможностью их неправомерного применения. Один из поводов для беспокойства — легкодоступность синтетической ДНК, которая часто используется в подобных исследованиях. Поэтому Национальный научно-экспертный совет по биологической безопасности США рекомендовал компаниям, продающим синтетическую ДНК, проверять все заказы, чтобы вовремя отсечь неблагонадежных клиентов. Некоторые биологи возражают, что на индивидуальное создание новых организмов в любом случае требуется лицензия — даже если речь идет о самой безобидной бактерии.

Впрочем, критики движения приводят и куда более прозаические аргументы: возможно, достижения биохакеров переоценены и просто не будут пользоваться спросом на широком рынке. Так ли уж нужно человечеству домашнее устройство для ПЦР-диагностики? Но подобную реакцию вначале вызывали и многие вполне успешные изобретения — в том числе и персональный компьютер. По крайней мере Билл Гейтс уже признался, что был бы не прочь стать биохакером: «Если вы хотите изменить мир по-настоящему, следует начать именно с биологических молекул»

Рафаэль Ким, биохакер-дизайнер из Лондона, создатель сайта biohackanddesign.com

«Возможность самостоятельно изменять природу — это и есть то, что больше всего привлекает людей в нашем движении. Биохакерами становятся люди, принадлежащие к различным социальным слоям и имеющие различные жизненные ценности. У многих из них, кстати, нет научного прошлого, что в какой-то степени даже расширяет их возможности: они не прикованы к теоретическим ограничениям и ни к чему не относятся предвзято.

Главная причина, по которой я решил стать дизайнером-биохакером, — поиск новой роли для синететической биологии, в особенности для ее основных «рабочих лошадок» — микроорганизмов. Мы живем в мире, где эти невидимые мини-существа доминируют, а наше с ними взаимодействие крайне ограничено. Мы используем их только в медицинских целях и в пищевой промышленности. И большинство отзывов, которые мы слышим о бактериях, не очень-то положительны: они — причина всех болезней и инфекций, от которых страдает человечество.

Организовывая студию Biohack & Design, я стремился найти альтернативные контексты, в которых микроорганизмы могут играть роль в нашей повседневной жизни. Некоторые мои проекты носят чисто гипотетический характер и затрагивают синтетическую биологию. Например, Biomaids — проект, иллюстрирующий потенциальную версию «мрачного будущего», в котором люди сами становятся топливом для заводов.

Сейчас я работаю над двумя крупными проектами, которые основаны на взламывании генетического кода относительно неизвестных микроскопических животных — коловраток. Коловратки — это очень занимательные создания с особым поведением и стилем жизни: например, они обладают уникальной способностью горизонтального переноса генов (акт включения чужеродных генов из окружающей среды в собственный геном). Используя этот факт в качестве отправной точки, устройства «охоты» за генами коловраток собирают уникальные геномы этих микроорганизмов в городском воздухе. Это может позволить понять, как использовать коловраток в качестве домашних биосенсоров, более чувствительных, чем электронные сенсоры.

Когда я начинал заниматься биохакингом, я мечтал включить биохакинг в культуру дизайна. Я применяю язык биотехнологий в контексте разработки творческой продукции. Например, использую цвета, сгенерированные генетически модифицированными бактериями, или включаю генетически модифицированные микроорганизмы в состав проектируемого объекта»

Самые удачные изобретения биохакеров

Микроскоп из веб-камеры

«Гаражные биологи» научились тратить минимальное количество средств на оборудование, необходимое для исследований. Так, для создания простейшего микроскопа необходима всего лишь одна веб-камера стоимостью $10. Биохакеры извлекают из объектива линзу, проделывают несколько нехитрых манипуляций с самим корпусом камеры (никакие дополнительные инструменты и средства для создания микроскопа не требуются) и прилаживают линзу обратно. В конечном итоге микроскоп запросто подключается к компьютеру и может фотографировать исследуемые объекты. А вместо инкубаторов для инкубирования тестовых проб биохакеры используют собственные подмышки.

Портативная ПЦР-машина

Еще одна биохакерская разработка — компактное устройство для ПЦР-диагностики, которая может быть запущена через USB-порт. она обходится в 10 раз дешевле официальной версии этого прибора. ПЦР-машина вместе с ДНК-амплификатором помогает изготовить множество копий сегментов ДНК для лабораторного пользования и обеспечивает условия, необходимые для проведения полимеразной цепной реакции (эта реакция позволяет производить манипуляции с нуклеиновыми кислотами и в медицинской практике используется для выявления заболеваний, клонирования генов, установления отцовства).

Расшифровка ДНК

Расшифровывать ДНК-коды становится все проще и дешевле: три миллиона бит информации в геноме уже может быть расшифровано меньше чем за день и обходится меньше чем в 1000 евро. Биохакеров эта сфера деятельности привлекает не меньше, чем профессиональных ученых. Они наравне с работниками лабораторий могут найти в секвенированном геноме доказательства еврейского происхождения, признаки наследственных болезней или выявить наследственные мутации.

Флуоресцентный белок

Энтузиасты разрабатывают генетические конструкции, заставляющие растения и животных светиться и приобретать флуоресцентную окраску. В ДНК рыбы, к примеру, встраивают фрагменты ДНК медузы и геномы зеленого флуоресцентного белка. Кто-то делает это чисто из эстетических соображений, а кто-то использует подобные модификации для проведения научных экспериментов. Например, некоторые ученые создают рыб с прозрачной головой и «подсвечивают» определенные белки в их организме, а потом отслеживают их реакции, ставя в аквариуме ряд препятствий. А Мередит Паттерсон, программист из Сан-Франциско, создала светящийся в темноте йогурт, встроив в геном кисломолочных бактерий флуоресцентный белок.

Заменители пищи

Биохакеры работают и над упрощением повседневной жизни: 24-летний американский программист Роб Рейнхарт изобрел Soylent — жидкий заменитель пищи, содержащий все необходимые человеку питательные вещества (аминокислоты, жиры, углеводы, белки, витамины, железо, марганец, кальций и т. д.). Soylent — это сбалансированный вязкий напиток, не требующий времени на приготовление и обеспечивающий потребителя необходимым запасом калорий и энергии. В литре напитка содержится примерно 1000 калорий. Проект получил хорошее финансирование за счет краудфандинга, но еще не прошел все необходимые клинические испытания.

Микробная подпись

Микробная подпись — это индивидуальная «микробная картина» физического состояния конкретного человека. Специальный аппарат собирает и инкубирует микробы, присутствующие в человеческом дыхании, визуализирует их, окрашивая в яркие цвета, и помещает микробы в микро-мешок, где они сохраняются для дальнейшего молекулярного анализа.