Взломать Дарвина: генная инженерия и будущее человечества - Джейми Метцль

эмбрион овцы, чтобы отключить ее способность к выращиванию определенных органов и внедрить в них человеческие гены, снабдив инструкцией к созданию «человеческой» версии органа.

Выращивание человеческих органов внутри других видов не станет возможным уже завтра. Но как только у человека появится возможность вырастить орган с собственным генетическим материалом внутри животного, то люди, нуждающиеся в трансплантации органов из-за болезни или деструктивного действия старения, быстро преодолеют любую брезгливость. Помешать выращивать запасные органы в животных государствам будет крайне сложно.

Перспектива включения ДНК животных в геном человека – это то самое будущее, которое наука стремится воплотить в жизнь. Современных знаний уже хватает на то, чтобы без особо труда ввести в организм человека один флуоресцентный белок медузы, позволяющий человеку светиться в ультрафиолетовом излучении. А если, например, ученые выделят один-два гена, делающих голых землекопов совершенно невосприимчивыми к раку, то разве мы не захотим сплайсировать разновидности этого гена в организм человека с помощью CRISPR или новой технологии редактирования генов? Куда труднее будет снабдить человека целой генетической системой – по типу той, которая наделяет собак особым слухом, дарит удивительное зрение орлам или эхолокатор – дельфинам. Реализовать такое в ближайшем будущем у нас явно не получится. Но переход биологии в другую область генной инженерии человека со временем размоет границу между наукой и вымыслом.

Возможности генной инженерии действительно огромны, ведь все формы жизни существуют, подчиняясь одним и тем же генетическим компонентам, но по-разному проявляющимся. Когда-нибудь мы даже научимся создавать новые признаки и способности, используя для этого альтернативные сочетания все тех же генетических компонентов.

* * *

Стремительно развивающаяся синтетическая биология с помощью компьютеров и лабораторных реактивов пишет новый генетический код, о котором природа даже и думать не смела, и заставляет живых существ делать то, на что их никто не программировал. Ранние области применения включают попытки вырастить в лабораторных условиях мясо; вывести бактерии, питающиеся нефтью; создать дрожжи с ДНК паука, которые делали бы сверхлегкий шелк прочнее стали; или выделить бычий коллаген для производства кожи неживотного происхождения. Также синтетическую биологию используют для создания возобновляемых микробов (производство акрила для красок) и недорогих синтетических сахаров для биотоплива. Примерный список возможных применений почти бесконечен. Эта наука и связанная с ней отрасль активно развиваются по мере того, как растет доступность их инструментария.

Из легкодоступных генетических компонентов ученые создают новые формы жизни. Например, фонд International Genetically Engineered Machine (iGEM) предлагает бесплатную коллекцию последовательностей ДНК, кодирующих определенную биологическую функцию. Эти последовательности можно «сопоставлять и смешивать, чтобы создавать синтетические биологические устройства и системы»[208]. BioBricks Foundation, основанный исследователями из Гарвардского университета и Массачусетского технологического института, бесплатно поставляет синтетические последовательности генов[209], делая процедуру заказа генетических последовательностей для исследователей такой же простой, как заказ стройматериалов в Home Depot. Легкость, доступность и гибкость этих инструментов открывают революционные возможности для синтетической биологии, когда с помощью инженерной биологии можно выращивать любые нужные товары, включая компьютерные микросхемы, бытовую технику и одежду.

Коммерческая выгода таких достижений огромна. По оценкам аналитиков, глобальный рынок синтетической биологии вырастет с 3 миллиардов долларов в 2013 году до 40 миллиардов долларов в первой четверти 2020-х годов с прогнозируемым среднегодовым темпом роста в 20 %. Не стоит удивляться, что Китай планирует стать самым быстрорастущим в мире рынком, производящим товары для синтетической биологии[210]. По словам ведущего биолога Ричарда Китни, синтетическая биология «обладает необходимым потенциалом для начала новой и крупной промышленной революции»[211].

По мере роста населения продолжается глобальное потепление, возникают новые и непредвиденные трудности. Поэтому методы точного редактирования генов жизненно необходимы для нашего выживания. Постоянно растущая зависимость от синтетической биологии в различных сферах жизни открывает путь к большему принятию синтетической биологии уже в нас самих. И этот процесс идет.

В 2010 году независимый ученый и предприниматель Крейг Вентер заявил, что вместе с коллегами смог синтезировать полный геном бактерии Mycoplasma mycoides и поместить его в пустую мембрану другой бактерии, создав при этом первую в мире синтетическую клетку[212]. Речь шла не просто о редактировании существующей клетки (например, чтобы заставить бактерии производить инсулин), а о создании жизни с нуля. Для людей, обеспокоенных тем, что биологи «играют в бога», это стало наглядным доказательством. А шесть лет спустя команда Вентера объявила, что смогла сократить генетический код той самой синтетической клетки до гораздо меньшего количества генов, необходимых для выживания. Это стало первым и знаменательным шагом в нескончаемом процессе создания и переписывания кода всего живого.

«Недавние открытия в биологических науках в сочетании с анализом больших данных привели нас к порогу революции в медицине, – написал Вентер в декабре 2017 года в статье для Washington Post. – Мы не просто научились читать и писать генетический код; теперь мы можем оцифровать его и перевести в синтетическую форму жизни. Теоретически наш вид получил возможность контролировать биологическую структуру. Мы можем написать приложение с ДНК, загрузить его в компьютерный преобразователь и создать неограниченное количество вариантов генетических последовательностей биологической жизни».

Нам предстоит долгий путь от синтеза генома одноклеточного организма (который до сих пор не пройден до конца) к тому, чтобы повторить это для 21 000 генов, кодирующих белок в геноме человека. Но, как говорится в китайской поговорке, путь в 1000 ли начинается с первого шага. В 2018 году Дрю Энди, синтетический биолог из Стэнфорда, сказал[213] NeoLife: «Мы хотим создавать моделируемые биологические системы, которые сможем понять и использовать в качестве инженеров для восстановления живого мира… Я уже представляю, что однажды мы начнем повсеместно создавать человеческие геномы для любых целей»[214].

По мере увеличения вычислительной мощности и снижения стоимости создания полного генома человека темп «ходьбы» будет лишь расти. Чтобы пройти ту самую 1000 миль, Лао-цзы, придумавшему эту китайскую поговорку 250 лет назад, потребовалось бы 300 часов. Сегодня потомки Лао-цзы могут преодолеть это расстояние за 12 часов на машине, за 4 часа на поезде, 2 часа на самолете и 3,5 минуты на орбитальном космическом корабле. Путь в 1000 миль по-прежнему начинается с шага, но затем скорость движения довольно быстро увеличивается.

Один из ярких примеров ускоряющихся изменений – исследовательский проект Genome Project-write (или GP-write). Он направлен на сбор 100 миллионов долларов для синтеза полного генома человека, начиная с синтезирования простых организмов и продвигаясь по цепочке сложности к созданию генетического кода человека[215]. «То, что мы собираемся сделать, однозначно выходит за рамки CRISPR, – рассказывал Джордж Черч. – Это разница между редактированием книги и ее написанием»[216].

При достаточном финансировании и даже минимальном успехе эта инициатива поможет ученым лучше понять сложную генетическую экосистему системной биологии. В долгосрочной перспективе такое понимание позволит