Машина творения: Новые организмы, редактирование генома и лабораторные гамбургеры - Эми Уэбб

США в результате повышения уровня моря, что создало идеальные условия для малоприметного пурпурного болотного краба (Sesarma reticulatrum). Его популяция резко увеличилась, и он стал питаться спартиной – обильно растущей местной травой, во многом благодаря которой сохраняются прибрежные болота. Теперь бывшие сплошные луга дробятся на части, расширяются приливные каналы{177}. А значит, в местных водоемах увеличивается объем отложений, во время сильных штормов чаще случаются наводнения, остается меньше мест для занятий водными видами спорта и участков, пригодных для промыслового рыболовства. Нанесенный этими крабами вред уже заметен из космоса. Кроме того, из-за них ученые были вынуждены изменить иерархию экосистемы: теперь крабы Sesarma считаются одним из ключевых биологических видов.

Настало время (фактически уже давно) приступать к исследованию других случаев, которые противоречат нашим прежним убеждениям и требуют, чтобы мы оценивали риск объективно, без эмоций. Каким образом в этом может помочь синтетическая биология? Вот лишь два примера.

Усовершенствование человека. Мы занимаемся этим давно, но не используем слово «усовершенствование». Люди рождаются с уязвимостью к определенным вирусам, среди которых ротавирус, гепатит B, полиомиелит, пневмония, гемофильная инфекция типа b, гепатит A, ветряная оспа, корь, паротит и краснуха, а также дифтерия, столбняк и ацеллюлярный коклюш. В США большинство детей усовершенствуют – посредством вакцин – в течение первого года жизни. Взрослые ежегодно делают прививку от гриппа, а в 50 лет вакцинируются от опоясывающего лишая. В начале 2021 г. все мы с нетерпением ждали самого важного усовершенствования в нашей жизни – вакцины против COVID-19.

Что может произойти дальше? Взяв пример с Чёрча, мы можем разработать инструменты, которые позволят улучшить качество жизни нейроотличным людям. Когда Эми было за тридцать, у нее диагностировали обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР). Клинический диагноз подтвердил заболевание, которое она давно у себя подозревала. У нее проявлялись все симптомы этого состояния: она в уме пересчитывала шаги, не могла избавиться от мысленного перестраивания статистических моделей, на работу обязательно шла по одному и тому же маршруту, не отступая от него ни на шаг. Эти навязчивые мысли и действия порой вынуждали ее изолироваться от окружающих, но также наделяли ее почти сверхчеловеческой выносливостью: она могла концентрировать внимание и работать над сложными проблемами днями, без перерыва. ОКР возникает в результате нарушения серотонином связи между передними отделами головного мозга и его более глубокими структурами. Лечение включает терапию медикаментами, нормализующими уровень серотонина, и когнитивно-поведенческую терапию – вид психотерапии, которая со временем перестраивает нейротрансмиттеры. Ингибитор обратного захвата серотонина помог бы Эми избавиться от зацикливания, но вместе с тем снизил бы ее творческие способности и напористость. Никакого реостата – возможности повышать или понижать уровень серотонина по мере необходимости – не предусматривалось. Эми выбрала когнитивно-поведенческую терапию, однако она часто задумывается о репрессиляторе Энди и Найта, который позволил бы ей пользоваться преимуществами ОКР, когда это потребуется. Оно было бы скорее функцией, а не ошибкой в ее системе.

Усовершенствования в сельском хозяйстве. Миндаль – замечательный продукт, вкусный, питательный, пригодный для употребления в разных видах. Но, как известно, это очень влаголюбивая культура. Геном миндального дерева секвенировали в 2019 г.; его можно изменить так, чтобы для выращивания требовалось меньше воды, чтобы деревья давали вдвое больше орехов и росли компактными, а не раскидистыми{178}.

Тогда миндаль можно было бы выращивать совсем по-другому. Почти все наши продукты питания растут вне помещений, и у нас нет возможности контролировать погоду. Генетическое редактирование, специальные микроорганизмы и высокоточные сельскохозяйственные системы на основе искусственного интеллекта и робототехники позволяют осваивать альтернативные способы производства, такие как вертикальные фермы, в которых культурные растения выращиваются в несколько ярусов внутри огромных закрытых помещений. Вместо солнца работают светодиоды, а датчики и системы искусственного интеллекта следят за увлажнением и поступлением питательных веществ, регулируя их уровни по мере необходимости. Вдоль рядов со стручковым горошком, чесноком, шпинатом и салатом движутся роботы. Урожайность при таких операциях, как правило, в 10‒20 раз выше, чем в традиционных фермерских хозяйствах, а затраты гораздо меньше.

* * *

Мы в силах грамотно спланировать следующий этап нашей эволюции (по сути, иного выбора у нас скоро может не остаться), но лишь в том случае, если готовы пересмотреть наши давние представления о творении и Творце. Сегодня некоторые религиозные деятели и сообщества верующих считают, что синтетическая биология, как и другие науки и технологии, – это пример роста и прогресса человеческого потенциала и что Божья миссия подразумевает преобразование и обновление мироздания. Борьба с болезнями, голодом и смертью – важный аспект деятельности многих религий. Синтетическая биология – естественное проявление этого прогресса.

Доктор Фрэнсис Коллинз, в недавнем прошлом директор Национальных институтов здравоохранения, является убежденным христианином. Из-под его пера вышли бестселлеры о взаимоотношениях науки и религии: «Доказательство Бога» (The Language of God), в которой он приводит научные аргументы в пользу существования Бога, и «Убеждение: Чтения о причинах религиозной веры» (Belief: Readings on the Reason For Faith), где исследуются тайны Бога и веры. Как Джордж Чёрч и Крейг Вентер, Коллинз первопроходец в генетике, внесший значительный вклад в развитие этой области. Когда в 2009 г. президент Обама назначил его директором NIH, он возглавил деятельность 20 000 ученых и сотрудников, 325 000 сторонних исследователей и 27 институтов и исследовательских центров{179}. Находясь на этом посту, Коллинз обеспечил возможность проведения и поддержку исследований стволовых клеток, невзирая на возражения многих разделявших его веру и, более того, даже несмотря на собственные сомнения, связанные с религиозными убеждениями. Занимавший эту должность в периоды президентства Обамы и Трампа и остававшийся на ней при президенте Байдене, Коллинз продолжает отстаивать идею редактирования генов.

Если, следуя примеру Коллинза, мы посмотрим на альтернативное будущее без предубеждений, отринув эмоции, то у нас найдется место и для Бога, и для изменения генома. Если, следуя примеру Чёрча, мы дадим своему разуму возможность плодотворно мыслить, то нас ждет новый мир. Мир с новой биоэкономикой, инновационными научными решениями острых проблем и бесчисленными рациональными способами неуклонного улучшения жизни – и даже ее спасения.

Часть вторая

Наше время

5

Биоэкономика

В конце 2019 г., когда китайское правительство предпринимало активные попытки преуменьшить масштабы проблемы с появившимся в тот момент и чрезвычайно опасным новым коронавирусом, доктор Чжан Юнчжэнь, вирусолог Шанхайского государственного медицинского центра, испытывал в связи с этим загадочным патогенным организмом все большую озабоченность. К тому времени на счету его исследовательской группы уже было более 2000 выявленных вирусов, но особенности нового коронавируса, бушевавшего в Ухане, всего в восьми часах езды к западу от их лаборатории, вызывали тревогу. Помимо многих других причин основанием для тревоги был и тот факт, что заражение могло произойти за 10‒14 дней до проявления симптомов болезни. Чжан опасался, что в случае промедления с принятием мер со стороны правительства инфекция стремительно распространится от людей, находящихся в Ухане, – китайских граждан, иностранных рабочих и туристов – в те места, куда они поедут. Как и многие другие китайские лаборатории, которым было известно о новом возбудителе, Чжан с коллегами приступили к определению последовательности коронавируса{180}.

Благодаря обширному опыту в открытии новых вирусов и современным технологиям команда Чжана расшифровала геном всего за 40 часов{181}, {182}. Как и предполагали ученые, патоген напоминал вирус тяжелого острого респираторного синдрома (SARS), который свирепствовал во многих странах в 2003 г. Правительство Китая тянуло с признанием опасности, а Чжан тем временем оценивал личные и политические последствия обнародования результата расшифровки в сравнении с сокращающейся возможностью остановить распространение вируса. К счастью для всего мира, долго ждать он не стал. 5 января 2020 г. Чжан опубликовал последовательность в базе данных GenBank, которая, по сути, представляет собой биологическую «Википедию»{183}, {184}. Исследователи размещают в ней установленные ими генетические последовательности и аннотации к ним. Модераторы сообщества рассматривают присланные сведения и в случае их одобрения публикуют. (Как и в случае с «Википедией», денег за такую работу по расшифровке последовательностей не получает