Знание — сила, 2007 № 11

Знание-сила, 2007 № 11 (965)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал

Издается с 1926 года

«ЗНАНИЕ - СИЛА»

ЖУРНАЛ, КОТОРЫЙ УМНЫЕ ЛЮДИ ЧИТАЮТ УЖЕ 82 года!

В интервью «Наше главное богатство — люди» (№ 9) по техническим причинам отсутствует фамилия собеседника нашего корреспондента с известным экономистом Ростиславом Капелюшниковым. Приносим глубокие извинения.

ЗАМЕТКИ ОБОЗРЕВАТЕЛЯ

Александр Волков

Наноробот под названием «микроб»?

Десятилетиями ученые вглядывались и вслушивались в космическую даль, пытаясь найти следы чужой — инопланетной — жизни. И вот «чужие» найдены! Они живут среди нас, пусть их узилищем и остается пока одна из зарубежных лабораторий. Эти «пришельцы» отнюдь не поражают наше воображение; они — не гуманоиды с супероружием в руках, не покрытые зеленой слизью монстры; они — микробы, но эти микроорганизмы — поистине чужие на нашем «празднике жизни»; они — не плод земной эволюции, да и иноземной тоже. Они сконструированы точным расчетом человека.

Ждать такого сообщения осталось недолго. Появление этих бактерий — только начало. Все больше исследователей в разных странах мира увлечены новым направлением в биологической науке, лежащем на стыке молекулярной биологии, органической химии, инженерного дела и нанотехнологии. Оно называется «синтетической биологией» (впору назвать его также «нанобиологией»), и главная цель его приверженцев — создание биологических систем (биомолекул, клеток и организмов), не существующих в природе, но подчиняющихся законам биологии. Не селекция, а именно создание, их синтез из разного рода неживых молекул.

Для многих критиков, даже не принадлежащих к церковным кругам, та же генная инженерия, где манипуляции над организмами сводятся к трансферу отдельных генов, давно стала современным «первородным грехом». Человек бросает вызов Богу, вмешиваясь в ход эволюции — встраивая в геномы растений и животных чуждые им гены. В минувшем году папа Бенедикт XVI уже выразил свое возмущение учеными: «Занять место Бога, не будучи Богом, — безрассудная самонадеянность, рискованное и опасное предприятие».

Тем временем, пока политики, философы и богословы обсуждают что допустимо в генетических экспериментах и где находится грань, переступать которую было бы опрометчиво, в ряде ведущих лабораторий мира ученые взялись за свершение планов, которым, если прибегнуть к религиозным аллюзиям, может соответствовать разве что воздвижение Вавилонской башни. Они взялись выращивать новые «древа жизни» — конструировать живые существа, подобных которым не существовало на нашей планете.

Идея взглянуть на биологию глазами инженера отнюдь не нова. Почти сто лет назад, в 1912 году, французский исследователь Стефан Ледюк опубликовал работу «La Biologie Synthetique». Термин «синтетическая биология» в современном понимании этого слова утвердился в науке лишь в 2000 году, — после того как Эрик Кул, выступая на ежегодной конференции Американского химического общества, окрестил так интеграцию искусственных химических систем в живые организмы.

То, что начиналось с экстравагантных опытов в отдельных лабораториях, грозит превратиться со временем в крупную промышленную отрасль, приносящую миллиардные прибыли. Подобно инженерам, проектирующим из стандартных деталей автомобиль или компьютер, пионеры новой научной дисциплины, о которой мало кто пока слышал, намерены создавать из известных частей своего рода «биологические машины», которые, воспроизводя себя сами, будут синтезировать любые химические вещества и лекарства, вести борьбу с вирусами, вырабатывать новые виды топлива, выискивать взрывчатку или токсины и уничтожать их, адсорбируя на клеточной стенке тяжелые металлы или уран и выпадая после этого в осадок.

«Естественные биологические системы не идеальны. Мы намерены их усовершенствовать» — вот девиз биологов-синтетиков. При этом ученые, решившие взяться за Божий труд, вовсе не создают новые молекулы наследственной информации вместо ДНК, а только переиначивают ее состав, подбирая ген к гену, как винтик к гаечке. Так будут появляться «чужие» — живые организмы, еще не виданные в природе, те организмы, до которых «не додумалась» эволюция.

Конечно, многоклеточный организм, полностью синтезированный в пробирке, — дело далекого будущего. Но вот синтез искусственного генома — вещь вполне реальная, как и введение его в живую клетку с удаленным из нее собственным геномом.

По признанию самих биологов, идея оснастить бактерии стандартными наборами генетических элементов — так называемыми BioBricks — сродни той же самой идее, что заложена в конструкторе «Лего». В Массачусетском технологическом институте собран банк из двух с лишним тысяч подобных «биокирпичиков» — сиквенсов, выполняющих самые разные функции. Соединяя их, как электронщики соединяют диоды, конденсаторы или резисторы, можно создавать все новые организмы, предназначенные для выполнения особых заданий.

Фантазии их творцов («Нужно предельно упростить дизайн биологических систем и автоматизировать их сборку») часто напоминают планы инженерных работ. Собрать, сконструировать, оснастить, трансформировать. Многие термины, используемые этой когортой биологов, почерпнуты из промышленной практики. Сама организация крупного производства на заводах и фабриках кажется им идеальным способом решения задач, стоящих перед их наукой. В цехах будущих биофабрик развернется поточная сборка микробов, «домашних промышленных животных завтрашнего дня». Микробы вызывают у нас отвращение, кажутся синонимом грязи, болезни — и они же сулят нам неисчерпаемые богатства. Превращенные в своего рода «нанороботов», они будут универсальными работниками завтрашнего дня, будут трудиться в биореакторах, не зная устали во имя процветания наших корпораций. В симбиозе с человеком эти рукотворные создания биотехнологов могут сделать для нас немало полезного.

Ну, а мы станем для этих микробов (пока только для них) тем же, чем Господь Бог древних мифов для людей — станем их Творцами, породим их, правда, не по образу и подобию своему, а по своему тонкому расчету. (И когда-нибудь, шутят ученые, миллиарды лет спустя, разумные потомки данных микробов будут ломать голову над тем, как зародилась жизнь и не сотворил ли ее Бог или какой-нибудь «разумный творец».)

В отдельных экспериментах биологи уподобляются инженерам, взявшимся проектировать автомобиль, в котором были бы принципиально иными не только руль или колеса, но даже любые винты. Например, Джек Шостак из Медицинского института Говарда Хьюза попытался вернуться к истокам и воспроизвести в пробирке тот миг начала жизни, когда среди неодушевленной материи возник первый живой организм, случайный конгломерат органических молекул. Экспериментируя с простыми жирными кислотами, образующими в воде пену, он создал примитивные искусственные клетки — «мембранные пузырьки» (везикулы), содержащие молекулы рибонуклеиновых кислот (РНК). Эти пузырьки спонтанно увеличивались в размерах, всасывая оказавшиеся рядом с ними другие пузырьки — «поедая» их. В этом причудливом сообществе шла настоящая борьба за существование. Иногда при копировании РНК происходили случайные сбои, вследствие чего молекулы РНК в какой—нибудь клетке начинали размножаться быстрее и количество их росло, а значит, везикула быстрее других росла и поглощала соседей. Так среди этих квазиживых существ наблюдалась эволюция буквально в дарвиновском смысле этого слова.

Если из протоклеток, созданных Шостаком, когда—нибудь возникнут подлинные, пусть и очень примитивные, клетки, которые будут и далее размножаться и развиваться, они станут первыми на нашей планете живыми организмами, с коими у нас, людей, не будет никаких общих предков. И от этой мысли может закружиться голова у самых трезвых исследователей биоты. До сих пор мы лишь мечтали отыскать не родственные нам живые организмы где-нибудь на других планетах — в марсианском грунте, в водах Энцелада или Европы (имеется в виду спутник Юпитера. — А.В.).

Простое «соперничество молекул» в пробирке заставляет думать о том, что жизнь имманентна нашей Вселенной; ее появление в той или иной части космоса неизбежно. Появление, соперничество, естественный отбор, случайные мутации, дающие преимущество... Эти законы торжествуют и на самых дальних планетах — подобно тому, как в масштабах этих планет действуют и законы механики Ньютона, и правила геометрии Евклида.

Другие исследователи упрощают задачу, то есть берут готовую форму — бактерию известного образца и, удалив ее геном, заново конструируют его, избавляясь от всех генов, без которых бактерия может обойтись. Этот минимум подразумевает способность микроба к размножению и мутации; он также должен обеспечить нормальное протекание процессов обмена веществ. Все остальные функции биотехнологи именуют «балластом», а потому можно обойтись без генов, отвечающих за них.

Судя по всему, Господь Бог был маньеристом, даже творя микробов, — их организмы отягощены, на наш взгляд, избыточной сложностью. «В природе организмам непременно требуются какие-то специальные гены, чтобы выдерживать, например, жару или холод. Лабораторному организму они не нужны. Он обойдется минимумом генов, ведь он не должен ни к чему приспосабливаться», — сказал в одном из интервью американский исследователь Крейг Вентер.

Микробы «нового поколения», создаваемые в лабораторных условиях, отличаются простотой структуры. Они будут состоять из минимально необходимого числа генов и отдельных дополнительных генов, которые заставят эти организмы трудиться на нас. Превратить живые организмы в простые, программируемые ...

Быстрая навигация назад: Ctrl+←, вперед Ctrl+→