Книга Таинственный геном человека - Фрэнк Райан

* * *

Современная история человечества связана с существенными изменениями окружающей среды и стиля жизни. Со всех сторон на нас то и дело нападали смертельно опасные инфекционные заболевания, такие как малярия, туберкулез, желтая лихорадка, пневмококковая пневмония, менингококковый менингит, коклюш, корь, полиомиелит и дифтерия. Многие из этих болезней возникали волнами из поколения в поколение. Не следует забывать и о повседневных болезнях, вызываемых стафилококками и стрептококками, например нарывах, ревматизме, скарлатине и абсцессах в костях и полости рта. Я успел повидать и вылечить пациентов, страдающих от многих из этих заболеваний. Восприимчивость к болезням — один из самых мощных внешних факторов, влияющих на адаптивные геномные изменения и, в частности, затрагивающих эволюцию комплекса тканевой совместимости и эпигенетических участков генома. Кроме того, постоянное присутствие резидентных ретровирусов и геномных интрогрессий, возникших в результате гибридизации наших предков с неандертальцами и денисовцами, продолжает действовать на уровне генофонда вида.

В 2006 году группа Войта из департамента генетики человека в Университете Чикаго разработала новый аналитический метод поиска снипов в геномных исследованиях, направленный на выявление последствий влияния современных эволюционных факторов. Изучив три масштабные географические популяции (жителей Восточной Азии, население Северной и Западной Европы и народность йоруба из Ибадана, Нигерия), Войт и его команда обнаружили множество указаний на недавние эволюционные изменения, в том числе гены, связанные с восприимчивостью к малярии, чувствительностью к лактозе и соли с учетом климата, а также с развитием головного мозга. Кроме того, они выявили несколько так называемых генетических бутылочных горлышек, которые все еще развивались и, судя по всему, были связаны с подверженностью определенным заболеваниям. Поэтому я даже на секунду не могу предположить, что мы когда-нибудь прекратим эволюционировать.

Эволюция — основа жизни. Сегодня человечеству угрожают новые вирусные враги — ВИЧ-инфекция, гепатиты А, В и С. Опасность несут и природные катаклизмы, в том числе вызванные самим человеком. Напомню, что наша эпигенетическая система развивается именно за счет реакций на окружающую среду. Эпигенетическую систему можно сравнить с очень чуткой и постоянно изменяющейся программой, которая управляет нашим генетическим аппаратом. Менее заметным фактором может быть существенное увеличение объема знаний и продление срока образования молодежи в сочетании с радикальными переменами в современном обществе, которые мы наблюдаем в последние два десятка лет: это и повсеместная компьютеризация, и появление социальных сетей, и формирование «глобальной деревни». Все это оказывает огромное влияние на молодежь, которая находится на том жизненном этапе, когда физиология и эпигеном еще развиваются. Можно ли сомневаться, что такие огромные изменения участвуют в эволюции человека? Какова вероятность, что перемены в поведении и системе обучения, возникшие в результате ИТ-революции, повлияют на будущее развитие мозга?

Но есть и еще одно недавнее явление, самое невероятное изменение из всех: способность генетических инженеров в будущем создавать искусственные формы жизни.

* * *

Крейг Вентер, ученый и основатель компании Celera Genomics, представил в 2001 году первый коммерческий проект расшифровки человеческого генома. Во время работы над проектом его команда изобрела несколько важных инноваций и разработала концепцию EST и метод «выстрела из дробовика», применяемый при секвенировании. В своей увлекательной биографии Вентер заявляет, что наука всегда стремилась к тому, чтобы стать хозяйкой жизни: «В течение многих веков главной целью науки было, во-первых, понять жизнь на самом глубинном уровне, а во-вторых, научиться ее контролировать». Вентер мечтает о будущем, в котором ученые научатся создавать новые формы жизни и вносить изменения в человеческий геном для удовлетворения личных и социальных потребностей. И он уже сделал несколько первых шагов в этом направлении.

Крейга Вентера никак нельзя назвать скучным человеком. Он учился в школе в Солт-Лейк-Сити, но в детстве предпочитал урокам серфинг и греблю. Впоследствии Вентер списывал это на синдром дефицита внимания, с которым ему пришлось долго бороться. Несмотря на то что он не поддерживал войну во Вьетнаме, Вентер был призван на службу во флот и работал медбратом в полевом госпитале. Во Вьетнаме он попытался совершить самоубийство, заплыв далеко в океан, но более чем в миле от берега передумал и вернулся назад. Опираясь на свой военный опыт, он решил построить карьеру в медицине, но позже сменил ее на биомедицинские исследования. Будучи напористым и амбициозным по натуре, Вентер оказался не только проницательным ученым, но и прирожденным бизнесменом. В 2007 и 2008 годах журнал Time включал его в список 100 самых влиятельных людей в мире, а 2 года спустя он оказался на 14-м месте в списке «50 самых влиятельных людей планеты» от New Statesman.

В 2002 году, через год после публикации расшифровки человеческого генома, Вентера выгнали из Celera Genomics из-за расхождений во взглядах с основным инвестором. В настоящее время он является президентом Института Дж. Крейга Вентера, который действует в двух областях. Первую сам Вентер называет синтетической биологией. В рамках этой дисциплины он и его коллеги хотят научиться создавать искусственные организмы, действующие на благо отдельных людей и всего общества. Над этой задачей Вентер начал работать вместе с компанией Synthetic Genomics, которую он основал еще в начале 2000-х. Он изучил минимальные геномные требования для одноклеточной жизни, а затем синтезировал основу генома мельчайшей из живущих на Земле бактерий, Mycoplasma genitalium, вызывающей инфекции мочевых путей у человека. По сути, он реконструировал минимальный геном в несколько этапов — сначала на компьютере, а затем в лаборатории. До этого крупнейшими из искусственно собранных подобным образом геномов были куда более короткие геномы вирусов (первым из них был геном вируса полиомиелита, созданный Экардом Уиммером и его коллегами). Геном Mycoplasma был длиннее в 20 раз. Преодолев множество препятствий, группа Вентера смогла заменить природный геном живой бактерии синтезированным эквивалентом и создать живую бактериальную клетку. Отчет об этом научном прорыве был опубликован в 2010 году. Теперь ученые могут специально создавать различные формы клеточной жизни по заказу.

Но загадка еще не разгадана до конца. Невероятная история изучения таинственного человеческого генома как всегда ставит перед нами множество новых вопросов.

Прав ли Вентер, говоря, что наука всегда стремилась не только к тому, чтобы понять жизнь на самом глубинном уровне, но и к контролю над ней? Над этим нужно как следует подумать. Я немного сомневаюсь в ответе, а вот Вентер, кажется, уверен в своей правоте. Но почему это так? Неужели из-за того, что люди слишком высокомерны? Или у нас есть какие-то причины пытаться управлять жизнью? Если Вентер прав, то мы уже сделали шаг вперед от простого размышления над этим вопросом. Гораздо проще изменить с помощью генетической инженерии половую клетку или внести поправки в геном оплодотворенного эмбриона, чем в развитого человека. Мы уже можем делать это с растениями и животными. В апреле 2015 года в ходе генетического эксперимента был впервые получен искусственный эмбрион человека. Я считаю это таким же огромным прорывом, как и открытие гравитации Ньютоном, формулирование теории относительности Эйнштейном и экстраполяция эйнштейновских открытий для создания атомной бомбы. Как и эти эпохальные открытия, подобный прорыв может обернуться как добром, так и злом.