Текст книги "Кто угрожает России? Вызовы будущего"

Автор книги: Антон Первушин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 26 страниц) [доступный отрывок для чтения: 10 страниц]

* * *

Первыми к созданию реальных, а не мифических «чудовищ из пробирки» подошли генные инженеры, которые предполагают получать нужные нам виды животных и растений, не дожидаясь милостей от природы.

На основе их многолетних разработок по усовершенствованию живых существ путем подбора новых генетических комбинаций возникла молодая наука – «синтетическая» биология.

«Синтетические» биологи определяют три главные цели новой научной дисциплины следующим образом.

Во-первых, они стремятся узнать о жизни как можно больше, строя ее из атомов и молекул, а не разбирая на части, как делалось раньше.

Во-вторых, они предполагают сделать генную инженерию достойной ее названия – то есть превратить из искусства одиночек в строгую научную дисциплину, которая непрерывно развивается, стандартизируя предыдущие искусственные создания и повторно комбинируя их, чтобы делать новые и всё более сложные живые системы, которых раньше не существовало в природе.

В-третьих, в самой дальней перспективе предполагается стереть границу между живыми существами и машинами, чтобы прийти к «киборгам» – программируемым организмам.

Практических приложений у новой науки может быть неограниченное количество. Например, она открывает путь к созданию специальных микробов, которые буквально из мусора производили бы сложные и дефицитные лекарства, чем резко снизили бы их себестоимость. А можно, например, создать биодетектор мин: геномодифицированные бактерии распыляют на местности, и там, где есть тротил в почве (а он неизбежно просачивается из мины наружу), бактерии синтезируют особый флуоресцентный белок, который светится в темноте, указывая местоположение смертельной угрозы. Схожие бактерии можно использовать в медицинской диагностике.

При этом, что примечательно, адепты синтетической биологии намерены прийти к такому положению вещей, когда любой нужный организм создавался бы с применением набора стандартных генетических последовательностей – как детский домик из кубиков. Сама технология должна походить на сборку электронной схемы из серийных транзисторов и диодов. Человек, собирающий принципиально новую схему, даже не обязан понимать, как эти детали устроены, – ему достаточно знать характеристики используемой детали: что имеем на входе и что получаем на выходе.

Сейчас в Массачусетском технологическом институте создали и систематизировали уже более 140 фрагментов ДНК (под этой аббревиатурой понимают дезоксирибонуклеиновые кислоты, несущие в себе генетическую информацию). Зная заранее характеристики этих «кубиков», ученый может произвольно соединять их, программируя отклик живого на те или иные химические сигналы.

* * *

Быстрое развитие новой науки тормозится одной проблемой. Поместив сконструированную ДНК в некую клетку, ученые заставляют взаимодействовать новые последовательности с теми, что имеются у исходной клетки. В результате большинство «кубиков», которые пробовали внедрять в генетический код клетки, просто убивали ее. А ведь именно клетка должна обеспечивать жизнь искусственной ДНК, ее копирование и распространение…

Созданием «машины эволюции», которая решит многие из проблем, стоящих перед «синтетическими» биологами, занялась американская корпорация «LS9».

На первом этапе была поставлена задача построить биореактор, который прямо превращал бы бытовые отходы в эффективное топливо для транспорта. Его проект разрабатывается группой ученых под руководством Джорджа Чёрча – профессора генетики из Гарварда.

Тут следует отметить, что микроорганизмы обладают массой преимуществ в качестве синтезаторов горючего и других полезных смесей. Микробы очень быстро размножаются и неприхотливы, но есть серьезная проблема: нам не известны бактерии, которые «гнали» бы искусственный бензин. Необходимо подкорректировать геном какой-нибудь бактерии так, чтобы она выдавала требуемые вещества в качестве продукта своего метаболизма. К примеру, генетики уже научили кишечную палочку синтезировать пластмассу.

Конечно, у ученых имеются различные варианты коррекции генома, которые сдвигают биохимические реакции внутри бактерии в нужную сторону. Но стоит только применить одну из них, как оказываются затронутыми другие цепочки превращений, сразу возникают побочные эффекты. Биологам приходится действовать методом проб и ошибок, проверяя получающиеся организмы на полезный выход целевого соединения и на его жизнеспособность. Добавляют в геном один ген, дают бактериям размножиться – анализируют результат.

Этот процесс занимает слишком много времени и сил. Таким путем желаемый штамм можно искать годами. Разработка Джорджа Чёрча сокращает этот срок до нескольких дней.

Чёрч с товарищами применили оригинальную технологию MAGE (Multiplex-automated genomic engineering – Умноженно-автоматизированная генная инженерия). В ее основе устройство, которое уже назвали «Машиной эволюции». Оно позволяет проводить одновременно до 50 искусственных генетических изменений.

Работает это так. Сначала ученые готовят пятьдесят коротких цепочек ДНК, представляющих собой один и тот же участок генома бактерии, но с пятьюдесятью разными вариациями, способными повлиять на синтез определенного фермента или белка. Эти пятьдесят цепочек помещают вместе с бактериями в специальную машину, в которой смесь подвергается определенным температурным воздействиям и в которой запускается цепочка реакций, приводящих к встраиванию привнесенного участка кода в геном бактерий. С каждым поколением микробов в них насчитывается всё больше и больше экземпляров с измененным геномом – через несколько поколений все бактерии в машине «впитывают» необходимые генетические изменения.

Первые же опыты ошеломляют. Так, всего за три дня был синтезирован штамм бактерий, которые производили антиоксидант впятеро интенсивнее собратьев. В новичках, как выяснилось, «заработали» 24 генетических изменения, на поиск сочетания которых традиционным способом исследователи потратили бы год.

Теперь силы брошены на поиск идеальных «топливных» микроорганизмов. Руководство корпорации «LS9» уверено, что массовое «бактериальное» топливо будет вчетверо дешевле классической солярки.

На следующем этапе предполагается создать модифицированные микроорганизмы, которые смогут вырабатывать питательные вещества и лекарства прямо из мусора.

* * *

«Машина эволюции» пока еще не способна создать принципиально новую жизнь – она только ускоряет ход мутаций, добиваясь от микроорганизмом нужных свойств, которые предопределяются изменениями в существующих генетических цепочках. Совсем другое дело – попытаться на основе общетеоретических соображений сконструировать организм, который вообще не имел бы ничего общего с земной эволюцией и биологией. Это был бы настоящий Акт Творения.

В 2002 году ведущие американские специалисты в области генетики Крейг Вентер и Хамильтон Смит объявили о планах по созданию новой формы жизни в лабораторных условиях. Вопреки существующим научным традициям, они посчитали нужным предупредить администрацию США о своем проекте до его начала, поскольку результат эксперимента может быть использован вражескими государствами или террористами для разработки биологического оружия.

Пока политики обдумывали, как избежать угрозы для национальной безопасности, Вентер и Смит приступили к экспериментам, на осуществление которого Департамент энергетики выделил три миллиона долларов.

Тут стоит отметить, что в 1978 году Смит получил Нобелевскую премию в области физиологии и медицины. А к Вентеру слава пришла после того, как он развил новый метод исследования цепочки геномов, который значительно ускорил процесс выявления ряда ДНК. Теперь же ученые вознамерились создать одноклеточный организм с минимальным количеством генов, необходимых для жизни, и способный в дальнейшем питаться и делиться.

В качестве материала для работы они выбрали микроорганизм Mycoplasma genitalium, который вызывает инфекцию половых органов и, в частности, воспаление уретры. Он способен к самовоспроизводству и имеет наименьшее число генов из всех известных нам живых существ. При проведении опытов выяснилось, что для выживания ему хватает около 300 генов из его 517 (для сравнения: у человека насчитывается около 20 тысяч генов).

Вентер и Смит планировали полностью извлечь из микроорганизма его генетический материал, затем синтезировать искусственную цепочку генов, напоминающую природную хромосому. Она будет содержать минимальное количество генов Mycoplasma genitalium, необходимое для поддержания жизни. Эту хромосому поместят в лишенную собственной ДНК клетку, чьи способности в плане выживания и воспроизводства затем и намерены изучать.

Год назад общественности было доложено о промежуточных результатах. Институт Крейга Вентера объявил о синтезе самой длинной в мире рукотворной ДНК, содержащей 582970 пар оснований, которые полностью соответствуют геному бактерии Mycoplasma genitalium (для сравнения: ДНК человека состоит из трех миллиардов пар). Причем ученые не размножили или скопировали готовый «код», а выстроили весь набор с нуля – из простых химикалий, от неживой материи к живой. Таким образом, первый серьезный шаг на пути к полностью искусственному организму сделан.

Совсем уж необычным путем пошел Стивен Беннер из американского Фонда прикладной молекулярной эволюции. Известно, что основой всего живого на Земле являются четыре азотистые основания молекулы ДНК: аденина (А), гуанина (G), цитозина (С) и тимина (Т). Двадцать лет Беннер занимался поиском иных «кирпичиков» жизни, и вот теперь подвел итог исканий: ему удалось синтезировать еще восемь совершенно иных оснований, названных Z, P, V, J, Iso-C, Iso-G, X и K. Вместе с четырьмя традиционными они составили 12-буквенный «алфавит», способный записывать генетическую информацию усложненного вида.

Следующим шагом стало доказательство способности чуждых ДНК к воспроизводству. Увы, пока оно не идет полностью самостоятельно – ученому приходится стимулировать и подправлять процесс. Однако уже можно увидеть чужую эволюцию в действии – при копировании исходного генетического кода время от времени в новом ДНК получались ошибки, иногда эти ошибки приводили к появлению ДНК, которые собирались быстрее и легче, чем первоначальные, через некоторое время в растворе количество этих новых кодов росло, они начинали захватывать больше исходных соединений для своего воспроизводства, «включился» естественный отбор. Получается, что в пробирке Стивена Беннера появилось нечто, предшествующее жизни, да еще и совершенно чуждой всему, что нас окружает.

Сам Беннер считает, что еще пара лет, и его команде удастся добиться самовоспроизведения синтетических ДНК.

«Это и будет искусственная жизнь», – резюмирует ученый, претендующий на роль нового Творца.

* * *

Успехи генной инженерии и появление всё более простых и дешевых технологий по работе с микроорганизмами заставили встревожиться тех ученых, которые помнят, что наука зачастую приносит не только блага, но и бедствия.

Простейшее исследование показало, что один толковый лаборант с небольшим набором правильно подобранных ресурсов может изготовить биологическое оружие со смертоносной мощью, не уступающей атомной бомбе. Эра генетических чудес может обернуться эрой генетического терроризма.

Это исследование провели два молодых специалиста: инженер-сетевик Пол Боутин и генетика Роджер Брент из Калифорнийского института молекулярных наук.

Для начала эти двое вошли в Интернет и поинтересовались стоимостью ДНК-синтезаторов. Оказалось, что это редкое оборудование вполне доступно: на одном сетевом аукционе ДНК-синтезатор «ABI 394s» продается за пять тысяч долларов, в другом месте модель «ABI 3900» стоит 43 тысячи долларов.

Однако аппаратура – это не самая большая статья расхода генетических террористов. ДНК-синтезаторы сходны со струйными принтерами – они собирают генетическую последовательность из реактивов, содержащих основания ДНК. Таким образом, четыре вида нуклеотидов для такой машинки – это вроде четырех красок в картриджах. Сами «краски», то бишь основания ДНК, стоят намного дороже. Пол Боутин пишет в отчете, что единственная пара оснований стоит примерно один доллар, а чтобы собрать, например, геном оспы, нужно закупить сырья на 200 тысяч долларов. Далее следует добавить расходы на штат, помещение и мелкий инструментарий.

Роджер Брент оценивает общие затраты в пару миллионов долларов, что вполне по силам террористической группе средней руки, однако при этом добавляет, что буквально на пустом месте вирус оспы смог бы искусственно воссоздать сообразительный и грамотный биолог-аспирант с несколькими подручными.

Злоумышленнику остается найти нужную ему генетическую последовательность. Как это сделать? Опять же через Интернет – только нужно знать, где конкретно искать.

Примечательно, что уже сейчас существует немало мелких биотехнологических фирм, которые синтезируют генетические последовательности по заказу и высылают их клиенту почтой. Таким образом, можно еще упростить работу, заказав некоторые компоненты нужного кода у добропорядочного и ничего не подозревающего «субподрядчика».

В показательном опыте Боутин под руководством сотрудников Брента собственными руками заставил флуоресцировать обычные пивные дрожжи, «привив» им фрагмент кода медузы.

Изготовление вируса оспы, говорит биолог, конечно, было бы куда более сложным и долгим делом. Но и прогресс в генной инженерии не стоит на месте.

Другой американский ученый Роб Карлсон прогнозирует, что примерно в течение десятилетия производство биологического оружия с нуля станет столь же простым и дешевым делом, как создание Интернет-сайта. Что дальше?..

* * *

Российские генетики пока отстают от своих американских коллег. Однако это не снимает наличие прямой и явной угрозы России – ведь существует достаточно террористических групп, которые хотели бы применить оружие массового поражения против ее граждан с целью посеять панику и хаос. По отдельным направлениям наша страна является даже более привлекательной целью, чем США.

В этой связи нашим властям следовало бы принять ряд превентивных мер, направленных на предотвращение террористических актов с применением биотехнологического оружия. В качестве образца можно использовать политику, которую проводит в данной области правительство США, не считающее угрозу внезапной биологической атаки мифической или преувеличенной.

Еще в 1990 году в Штатах было принято антитеррористическое законодательство в связи с угрозой биоатаки – оно предусматривает наказание (от штрафа до пожизненного тюремного заключения) как минимум за намерение использовать биологическое оружие. Затем, выступая в Академии ВМС США в Аннаполисе 22 мая 1998 года, Билл Клинтон объявил о разработке администрацией всеобъемлющей стратегии борьбы с биотерроризмом.

Эта стратегия включает четыре основных направления действий.

Первое – в случае боевого применения террористами бактерий или вирусов с целью нанесения ущерба американским гражданам спецслужбы США должны быть в состоянии быстро и точно идентифицировать патогены. Президентский план предусматривает совершенствование и развитие систем здравоохранения и медицинского наблюдения (диагностики) во взаимосвязи с системами экстренного оповещения о биоугрозе.

Второе – персонал чрезвычайного реагирования должен быть подготовлен и технически оснащен адекватно угрозе на всех уровнях: федеральном, штатном и местном.

Третье – США должны создать беспрецедентный гражданский запас медикаментов (лекарств и вакцин) на основе оценок возможного спектра патогенов, которыми могут обладать террористы, для лечебной и профилактической вакцинации населения в случае применения биооружия.

Четвертое – учитывая, что революция в биотехнологиях открывает большие возможности для защиты от биооружия, по президентскому плану предполагается обеспечить скоординированные исследовательские усилия различных ведомств. На этой основе, опираясь на биотехнологические успехи генной инженерии, будут созданы лекарства, вакцины и диагностический инструментарий следующего поколения для эффективной борьбы с последствиями бионападения.

Разумеется, Россия всячески поддерживает усилия США и международных организаций по предотвращению производства и распространения биологического оружия. Принята программа под названием «Национальная система химической и биологической безопасности Российской Федерации (2009–2013 годы)», в рамках которой предполагается «осуществить модернизацию и техническое перевооружение 8-ми учреждений; провести научно-исследовательские работы по 27 мероприятиям, в том числе разработку новых средств и методов диагностики, профилактики и лечения опасных инфекционных болезней: грипп птиц, оспа, бешенство, клещевой энцефалит, боррелиоз, чума, холера, сибирская язва и другие. Предусматривается выполнение 9 мероприятий, направленных на создание в федеральных округах референс-лабораторий и их оснащение современным оборудованием для мониторинга, индикации, идентификации и типирования возбудителей опасных инфекций, проведение модернизации технической оснащенности и антитеррористической защищенности коллекций патогенных микроорганизмов».

Всё это хорошо, но выглядит как обычная работа по предотвращению развития эпидемий, которая ведется в любой стране. Насколько эти меры окажутся эффективными в случае реальной террористической атаки с использованием биооружия нового поколения, угроза которой возрастает с каждым годом, никто предсказать не может.

Специфику отношения российских официальных лиц к этой угрозе можно проиллюстрировать на недавнем примере. В период, когда весь мир боролся с вспышками «свиного» гриппа, зампред комитета Госдумы по охране здоровья академик Сергей Колесников в беседе с РИА Новости заявил: «Атипичная пневмония Россию обошла, птичий грипп тоже. Ну, а если уж свиной грипп появился в нашей стране, то в этом ничего страшного нет. Если человек боится, то пусть носит на лице маску, <…> но панику разводить не надо».

Остается по примеру нашего государственного санитарного врача Геннадия Онищенко посоветовать согражданам почаще мыть руки с мылом. Авось пронесет.

Хищные вещи века

В последнее время на страницах печати всё чаще можно встретить утверждение, будто бы в самом ближайшем будущем нас ждет качественный скачок в развитии цивилизации, который кардинальным образом изменит нашу жизнь. Говорится даже о том, что начнется «постчеловеческая» эра. Это может обернуться для нас как неисчислимыми благами, так и неисчислимыми бедствиями. В ходу закрепился соответствующий термин – «технологическая сингулярность». Звучит зловеще. Попробуем разобраться, что же под этим термином подразумевается.

Словечко «сингулярность» ввели математики (оно означает точку, в которой математическая функция стремится к бесконечности), а сделали общеупотребимым астрофизики. Последние под ним понимали и до сих пор понимают точку с бесконечно большой массой, бесконечно большой температурой и нулевым объемом. Считается, что именно из сингулярности возникла вся обозримая Вселенная. Термин можно встретить и в биологии, и в психологии. Но «технологическая сингулярность» – это нечто особенное.

Одним из активных адептов теории о скором наступлении «постчеловеческой» эры является американский математик и писатель-фантаст Вернон Виндж, который в своем докладе на симпозиуме VISION-21, проводившемся в 1993 году Центром космических исследований НАСА имени Льюиса и Аэрокосмическим институтом Огайо, заявил:

...

«Ускорение технического прогресса – основная особенность XX века. Мы на грани перемен, сравнимых с появлением на Земле человека. Сугубая причина этих перемен заключается в том, что развитие техники неизбежно ведет к созданию сущностей с интеллектом, превышающим человеческий. Наука может достичь такого прорыва разными путями. <…> Прогресс аппаратного обеспечения на протяжении уже нескольких десятилетий поразительно стабилен. Исходя из этой тенденции, я считаю, что интеллект, превосходящий человеческий, появится в течение ближайших тридцати лет. <…> Фактически, нет оснований полагать, что прогресс не станет плодить всё более разумные сущности всё более ускоренными темпами. Лучшая аналогия, которую можно здесь провести – в эволюционном прошлом. Животные могут приспособиться и проявлять изобретательность, но не быстрее, чем работает естественный отбор. В случае естественного отбора мир сам выступает в роли собственного симулятора. Мы, люди, обладаем способностью усваивать окружающий мир и выстраивать у себя в голове причинно-следственные связи, поэтому мы решаем многие проблемы в тысячи раз быстрее, чем механизм естественного отбора. Когда же появится возможность просчитывать эти модели на более высоких скоростях, мы войдем в режим, который отличается от нашего человеческого прошлого не менее радикально, чем мы, люди, сами отличаемся от низших животных.

Такое событие аннулирует за ненадобностью весь свод человеческих законов, возможно, в мгновение ока. Неуправляемая цепная реакция начнет развиваться по экспоненте безо всякой надежды на восстановление контроля над ситуацией. Изменения, на которые, как считалось, потребуются «тысячи веков» (если они вообще произойдут), скорее всего, случатся в ближайшие сто лет.

Вполне оправданно будет назвать данное событие сингулярностью (даже Сингулярностью). Это точка, в которой наши старые модели придется отбросить, где воцарится новая реальность. Это мир, очертания которого будут становиться всё четче, надвигаясь на современное человечество, пока эта новая реальность не заслонит собой окружающую действительность, став обыденностью. И всё же, когда мы такой точки, наконец, достигнем, это событие всё равно станет великой неожиданностью и еще большей неизвестностью…»

Эффектно, не правда ли? Виндж прямо говорит, что в самое ближайшее время на Земле появится иной разум, который начнет напрямую управлять процессами развития цивилизации, уведя ее по путям, которые мы из сегодняшнего дня даже не можем себе вообразить.

По мнению фантаста, возможны четыре пути достижения «технологической сингулярности». Первый путь – компьютеры обретут «сознание», на базе чего возникнет сверхчеловеческий интеллект. Второй – то же самое может произойти с крупными компьютерными сетями. Третий – связь человек-машина станет настолько тесной, что интеллект пользователей можно будет обоснованно считать сверхчеловеческим. Четвертый – нанотехнологии в сплаве с биоинженерией обеспечат людей средствами улучшения естественного человеческого интеллекта.

Фактически Виндж предлагает на выбор четыре варианта возникновения искусственного интеллекта, которые научные фантасты описывают в своих романах уже полвека.