Страница:
2
конфискации. Все дополнительные хлопоты такого рода, бессмысленные для нынешних современников, исчезли. Одновременно уже в самой реальной действительности появились первенцы биотехнологических начинаний, и проблемы заимствования решений и проектов, осуществленных эволюцией за три миллиарда лет, находятся в центре всеобщего интереса.
Я не собираюсь ни хвастаться точностью моих прогнозов, ни сожалеть об ошибочных. Прежде всего, стоило бы призвать к рассудку тех, кто из одиночных экспериментов по клонированию раздул сенсацию, в мгновении ока заполнив пространство техногенной и ксеногенной фауной и флорой. Англичанам после «всего лишь» ста семидесяти попыток удалось вырастить клонированную овцу Долли, а значит, как бы зажечь небольшой огонь, раздутый в гигантский пожар журналистами и жаждущими известности учеными. На обложке «Шпигеля» появились батальоны Эйнштейнов, марширующих ровными шагами; метастазы этой глупости охватили весь мир. Но быстро выяснилось, что между строительством оригинальных конструкций из кубиков Legoи клонированием животных (во главе с млекопитающими) зияет предательская пропасть. При самом удачном клонировании новорожденный организм несет в себе признаки возраста животного, диплоидный геном которого был использован. Удачно клонированные телята, несмотря на нормальное развитие плода, после несколько месяцев дохнут. Вывод, следующий из таких экспериментов, подтверждает, что пока мы очень мало знаем о действительной природе эмбриогенетических процессов и, в особенности, о том, что управляет молекулами при их перенесении в другой организм.
Даже небольшой прогресс в каждой области открывает перед нами огромное и до сих пор невидимое пространство нашего невежества. Например, из дрожжей можно выделить гены, кодирующие цитохромы у высших млекопитающих и у человека. По сути дела, существует множество генов, кодирующих отдельные черты организма, например, цвет радужной оболочки глаз или, что хуже, наследственные болезни, например муковисцитоз. Вместе с тем мы знаем, что существуют такие особенности организмов, хотя бы так называемая разумность, за которые «отвечают» очень разнородные гены. Согласно довольно распространенному мнению, завершение полной расшифровки человеческого генома откроет ворота композиторам созидательной генетики. Это представление насквозь фальшиво. К сожалению, в настоящее время прямо-таки кишат малоответственные псевдоэкспертные предположения, что будто бы океан биотехнических возможностей уже достиг наших коленей. Но постепенно выяснилось, что клеточные митохондрии самок содержат гены, контролирующие и формирующие тканевой обмен, поэтому клонированное создание не является точной генетической копией родителя. С другой стороны, пересматривая историю постепенного развития различных технологий, созданных человеком, мы видим, что первоначальные поражения и иллюзорности потихоньку уступают место растущей надежности и низкоаварийности всяческих техносозданий. Перелет над Атлантическим океаном был феноменальным достижением в первой половине уже подходящего к концу столетия, а сегодня эту трассу преодолевают сотни тысяч человек. Однако мы должны осознавать, что между фазой начальных шагов и окончательным покорением абсолютно новой технологии простирается область трудностей и даже катастроф, таких как чернобыльская. Может быть, мои замечания покажутся читателям призывом к возврату, но это вовсе не так - просто о процессах, которые положили начало и создали древо видов Линнея, мы знаем еще слишком мало.
Примечание переводчика:
1 (обратно к тексту)- Протей - в древнегреческой мифологии морское божество, которому приписывались дар прорицания и способность произвольно менять свой вид.
2 (обратно к тексту)- Сцилла и Харибда - в древнегреческой мифологии два чудовища, якобы обитавшие на прибрежных скалах по обе стороны Мессинского пролива и поглощавшие мореплавателей.
Дилеммы
Спор о бессмертии
Я не собираюсь ни хвастаться точностью моих прогнозов, ни сожалеть об ошибочных. Прежде всего, стоило бы призвать к рассудку тех, кто из одиночных экспериментов по клонированию раздул сенсацию, в мгновении ока заполнив пространство техногенной и ксеногенной фауной и флорой. Англичанам после «всего лишь» ста семидесяти попыток удалось вырастить клонированную овцу Долли, а значит, как бы зажечь небольшой огонь, раздутый в гигантский пожар журналистами и жаждущими известности учеными. На обложке «Шпигеля» появились батальоны Эйнштейнов, марширующих ровными шагами; метастазы этой глупости охватили весь мир. Но быстро выяснилось, что между строительством оригинальных конструкций из кубиков Legoи клонированием животных (во главе с млекопитающими) зияет предательская пропасть. При самом удачном клонировании новорожденный организм несет в себе признаки возраста животного, диплоидный геном которого был использован. Удачно клонированные телята, несмотря на нормальное развитие плода, после несколько месяцев дохнут. Вывод, следующий из таких экспериментов, подтверждает, что пока мы очень мало знаем о действительной природе эмбриогенетических процессов и, в особенности, о том, что управляет молекулами при их перенесении в другой организм.
Даже небольшой прогресс в каждой области открывает перед нами огромное и до сих пор невидимое пространство нашего невежества. Например, из дрожжей можно выделить гены, кодирующие цитохромы у высших млекопитающих и у человека. По сути дела, существует множество генов, кодирующих отдельные черты организма, например, цвет радужной оболочки глаз или, что хуже, наследственные болезни, например муковисцитоз. Вместе с тем мы знаем, что существуют такие особенности организмов, хотя бы так называемая разумность, за которые «отвечают» очень разнородные гены. Согласно довольно распространенному мнению, завершение полной расшифровки человеческого генома откроет ворота композиторам созидательной генетики. Это представление насквозь фальшиво. К сожалению, в настоящее время прямо-таки кишат малоответственные псевдоэкспертные предположения, что будто бы океан биотехнических возможностей уже достиг наших коленей. Но постепенно выяснилось, что клеточные митохондрии самок содержат гены, контролирующие и формирующие тканевой обмен, поэтому клонированное создание не является точной генетической копией родителя. С другой стороны, пересматривая историю постепенного развития различных технологий, созданных человеком, мы видим, что первоначальные поражения и иллюзорности потихоньку уступают место растущей надежности и низкоаварийности всяческих техносозданий. Перелет над Атлантическим океаном был феноменальным достижением в первой половине уже подходящего к концу столетия, а сегодня эту трассу преодолевают сотни тысяч человек. Однако мы должны осознавать, что между фазой начальных шагов и окончательным покорением абсолютно новой технологии простирается область трудностей и даже катастроф, таких как чернобыльская. Может быть, мои замечания покажутся читателям призывом к возврату, но это вовсе не так - просто о процессах, которые положили начало и создали древо видов Линнея, мы знаем еще слишком мало.
Примечание переводчика:
1 (обратно к тексту)- Протей - в древнегреческой мифологии морское божество, которому приписывались дар прорицания и способность произвольно менять свой вид.
2 (обратно к тексту)- Сцилла и Харибда - в древнегреческой мифологии два чудовища, якобы обитавшие на прибрежных скалах по обе стороны Мессинского пролива и поглощавшие мореплавателей.
Дилеммы
Благостная тишина сопутствовала публикации двух моих книг, упомянутых во вступлении. Сейчас, перед началом ХХI века, ситуация в сущности изменилась в худшую сторону, поскольку на проблемы, которые несколько десятков лет я рассматривал в одиночестве, торопливо набросились орды дилетантов и невежд, подогреваемых пламенем моды, так как слоганом наших дней стал приукрашенный лозунг автоэволюции человека. Сейчас мы имеем дело с информационным потопом, часто исходящим от авантюристов от науки. При этом легко потеряться в громадах вновь возникающих пространств биотехнологии, область исследования которой уже не ограничивается наследственной субстанцией человека, поскольку несомненным фактом признано всеобщее единство наследственного нуклеотидного кода, всегда состоящего из четырех нуклеиновых кислот в разнообразных комбинациях и управляющего возникновением и гибелью живых видов в биосфере. Таким образом мы уже имеем дело с макрогенетикой, областью скорее проектируемой, чем существующей, с особой специализированной ветвью, направленной на создание карты человеческого генома вместе с его разновидностями, обуславливающими возникновение и существование фенотипно видимого многообразия (речь идет о чертах, внешне отличающих, например, эскимоса от негра), а также и с микрогенетикой, определяющей развитие органов отдельных человеческих особей. С точки зрения гигантской сложности рулевых жизни, каковыми являются геномы всех видов растений и животных, мне не остается больше ничего, кроме представления нескольких примеров, непосредственно не связанных со знанием о геноме человека.
Например, пауки (Araneida) благодаря группам специфических генов создают паутины из нитей, многократно более эластичных, а также более прочных на разрыв по сравнению с волокнами шелкопряда, стали и всеми синтетическими полимерами, включая нейлон. Уже очень давно паутинки используются в астрономических телескопах. Железы пауков вырабатывают эти нити, более прочные, чем все их технические аналоги, благодаря генам, отвечающим за синтез так называемого спидроина. Отдельная нить складывается из большого количества переплетенных молекул спидроина. Удивительно, что волокно, создаваемое из синтетического полимера, - гораздо более простая и примитивная конструкция по сравнению с паутиной. Повторить нашими технологиями методы создания нитей природной паутины невероятно трудно, но обширная научная литература разъясняет микрофибрилярное строение нити, благодаря чему уже начинается производство волокон, подобных паутине. Следует отдавать себе отчет по крайней мере в одном потребительском преимуществе такой продукции. Любой канат, опущенный с орбитального корабля на Землю, порвался бы под собственной тяжестью. В то же время, научившись у пауков, мы могли бы производить канаты настолько легкие и прочные, что смогли бы поднимать по ним на орбиту грузы, как на лифтах.
Это был бы только один из множества результатов биотехнологического воспроизведения методик, которые эволюция создавала в течение десятков миллионов лет. Вышеприведенный пример позволяет нам понять безрассудность глашатаев скорого возникновения «искусственного мозга». Никто не знает точно, сколько нейронов насчитывает средний человеческий мозг. Когда-то меня учили, что их около десяти миллиардов, сегодня же допускается, что их в несколько раз больше. Если учесть, что клетка отдельного нейрона соединена так называемыми синапсами по меньшей мере с сотнями, а иногда тысячами других нейронов, то возникает образ, по сравнению с которым компьютер Deep Blue, победивший Каспарова в шахматы, представляется попросту полуторатонным чурбаном. Вполне возможно, что человеческий мозг создан по закону, провозглашенному Джоном фон Нейманном: «совершенная система из несовершенных элементов». Любителей и энтузиастов создания искусственного разума ждет долгая дорога, наполненная преградами и ловушками.
Возможно, искусственный интеллект удастся сконструировать с помощью нанотехнологии. Ученые, работающие в ведущих американских лабораториях, убеждены, что мы находимся в преддверии новой эры электроники. Буквально несколько месяцев назад удалось сконструировать отдельные элементы компьютерных систем, так называемые логические вентили, из одной молекулы. Следовательно, молекулярная электроника не является уже предсказанием в общем виде, ибо первые шаги на этой дороге уже сделаны. Более того, удалось не только перейти на подобный двоичному альфацифровой уровень, применяя соответствующим образом сгруппированные атомы, но и увенчать успех новой технологией создания проводников толщиной всего лишь в десяток атомов. Молекулярные переключатели или вентили должны соединяться такими же микроскопическими проводниками. Тем самым идет работа над системами типа RAM (Random-Access Memory), которые будут в сотни раз меньше производимых ныне, причем и стоимость их производства колоссально уменьшится. На основе кремниевой электроники создаются компоненты размерами в одну тысячную толщины человеческого волоса: это около ста нанометров, или сто миллиардных частей метра. Несмотря на то, что и это немного, в молекулярной электронике становится возможным уменьшение размеров компонентов до одного нанометра. Уже через пять лет у нас будет совершенно новая технология построения компьютеров, которая будет означать такую же огромную индустриальную революцию, как та, что произошла в пятидесятые годы при переходе от катодных ламп к транзисторам. Если удастся преодолеть все трудности (а новая цифровая техника должна уже будет преодолевать проблемы квантовой механики), мы подойдем к истинной революции, которая перевернет вверх ногами производство полупроводников во всем мире.
До настоящего времени чипы производятся методом гравировки на кремниевых пластинах. Стоимость таких чипов обратно пропорциональна их размерам: чем меньше становятся чипы, тем дороже их производство. Деятельность огромных производственных коллективов, которые используют лазер для гравировки каналов связи на кремниевых пластинах, окажется устаревшей. Эксперты уже говорят о совершенно ином методе - химических реакциях, при помощи которых из определенного числа молекул будут получаться элементарные соединения, и это будет очень дешево. Может наступить настоящий коллапс у крупных производителей компьютеров, поскольку их дорогостоящее оснащение окажется чем-то вроде оборудования по производству свечей в сравнении с производством люминесцентных ламп. В настоящее время администрация Клинтона рассматривает возможность принятия уже в 2000 году так называемой National Nanotechnology Initiative для организации и контроля исследований в развивающейся области, каковой становится молекулярная архитектоника. Может быть то, что еще не имеет названия, кроме предложенного мной - квантехнология - вскоре переместится из лабораторий на промышленные предприятия.
Кремниевая эра, кажется, подходит к своему концу. Я думаю, что следующий шаг в микро-миниатюризации будет очередным приближением к той конструктивной технологии, которую несколько миллиардов лет использует живая природа, потому что наследование биологически обусловленных черт опирается на молекулярную архитектуру нуклеотидов как фундамент всего живого в процессе эволюции.
Следует также учесть, что до сих пор никто не знает, каким образом возникла жизнь, а диапазон мнений простирается от гипотезы, что она возникла в кипящих неорганических глубинах Земли, до предположения, что прабиологические конгломераты сложились в ледовом холоде. Я бы сказал, что нынешняя ситуация напоминает гениальную мысль дикаря, который, открыв принципы рогатки, понял, что ему недалеко уже до космических полетов. Этот образ сопровождает известная в научных кругах поговорка, что нет настолько сложного явления, которое бы при ближайшем рассмотрении не оказалось бы еще более сложным. Достаточно раздражают ведущиеся сейчас, в том числе и философами, разговоры о скором взятии человеком в свои руки руля его собственной эволюции. Клонирование знаменитой овцы Долли, выполненное после почти трехсот неудачных экспериментов, уже принесло плоды в виде целых шеренг Эйнштейнов или умерших телевизионных звезд, которых будто бы удастся почти конвейерно «производить». Однако дикарь, о котором я упоминал выше, ближе к конструированию космической ракеты, чем самозванный биоинженер - к клонированию людей на заказ. Одновременно не только политики, но и множество лиц других профессий испугались перспективы копирования людей до такой степени, что с помощью законодательства начали блокировать пути к экспериментальному использованию эмбриональных клеток. Эти действия также преждевременны, как было бы преждевременным запрещение древним китайцам запускать змеев из опасения, что скорым продолжением будут смертоносные катастрофы сверхзвуковых истребителей.
Иначе обстоит дело с медицинской терапией, основанной на современных знаниях в области генетики. Как можно узнать из опубликованных в настоящее время материалов, а во времена СССР - секретных, в Советском Союзе еще в 20-е годы были предприняты попытки скрещивания высших обезьян с людьми. К счастью, из этого ничего не вышло. Это правда, что между геномом шимпанзе и человека различие составляет всего два процента, но в действительности - это миллиарды пар нуклеотидов. Вопрос о том, можно ли, возможно ли и следует ли удалять гены, которые в процессе развития организма приводят к наследственным дефектам, хорошо поставлен, но до сих пор нет однозначного ответа на него, поскольку оказывается, что в целом для всех генетических недостатков человека ни «да» ни «нет» ответить нельзя. Мне кажется, есть весьма жгучая необходимость нового, значительно усовершенствованного издания «Энциклопедии неведомого», устаревшей за двадцать лет. В ней вообще не было и речи о биотехнологии, а тем более - ни слова об этических проблемах, сопровождающих подобное экспериментирование. Различные трансгенетические эксперименты позволили вывести многие виды растений с новыми потребительскими свойствами, однако эти эксперименты сопровождает страх перед неизвестными результатами распространения и использования измененных таким образом растительных продуктов. С уверенностью можно сказать одно: вся эта область неимоверно запутанна и сложна - сверх человеческого понимания.
Появилась также новая пока только экспериментальная ветвь медицинской терапии, которая станет, наряду с паутиной, вторым примером того невероятного, на что можно надеяться при реализации лозунга «догнать и перегнать жизненные процессы». Этот лозунг, произнесенный мной в 1963 году, - не только призрачная мечта, но и становящаяся многообещающей действительность, хотя и угрожающая.
На бактериях паразитируют фаги (например, палочка, развивающаяся и в нашем кишечнике), которые в несколько сотен раз меньше, чем отдельный эритроцит. Биологи говорят, что это создание ни живое, ни мертвое. Оно не живое, поскольку в нем не происходит никаких процессов обмена веществ. Такой фаг имеет «голову», под которой при надлежащем увеличении видны расставленные «ножки». Найдя бактерию Escherichia coli и распознав ее биохимически, он всовывает свою «голову» внутрь бактерии. С этой минуты он становится хозяином происходящих внутри бактерии жизненных процессов и так переключает их биохимические стрелки, что бактерия превращается в фабрику сотен фагов, после чего она лопается, а потомство фагов движется в поиске дальнейших «жертв». Многие биологи считали, что фаг обязан встрече со своей «жертвой-бактерией» случаю. Однако в настоящее время процесс такого «поиска» считается более телеологическим. В основном путь фага соответствует зигзагообразной траектории частиц, подверженных броуновскому движению. Бактерия же выделяет в окружающую ее жидкую среду конечные молекулы обмена веществ. Происходит асимметричная концентрация таких выделений и тем самым возникает след, который и использует фаг при поиске бактерийных клеток. Биологи склонны называть такого рода фаги химическими неживыми машинками, которые размножаются только внутри бактерийных клеток, завладев их обменом веществ.
Представленные выше явления направленного движения фагов биофизика причисляет к броуновскому движению, управляемому слабыми асимметричными полями. Такие процессы часто происходят там, где мы имеем дело с так называемыми фибрилярными белками. На сетке фибрилярных волокон происходят процессы энергетического наполнения живых тканей. Вдоль такого волокна движется так называемый ферментный мотор и, стало быть, управляемая генами микрочастица, которая проявляет асимметрию. Большие (в клеточном масштабе - многомикронных размеров) группы такого рода могут в ходе строительства генетической информации транспортировать различные субстанции, например, рибонуклеиновые полимеразы. На основе управляемого броуновского движения рисуется картина будущих биотехнологий, которые позволили бы нам внедрить абсолютно новые методики доставки активных соединений в глубь организма. Например, так называемая основа-матка, заполненная необходимым для организма веществом, движется в соответствии с кровообращением или обращением лимфы, и это не только фантазия. Первые, относительно простые варианты этой микромашинной технологии уже появляются. Хотя бы заменители крови, переносящие газы. Основа их работы заключается в том, что очень маленькие молекулы производных фторида углерода переносят кислород от эритроцитов к тканям. В артериальной крови эритроцит, который примерно в сто раз больше, чем молекулы эмульсии, выполняет собственно функции основы, насыщенной кислородом. Периодически циркулируя между эритроцитами и тканью, хорошо растворяющей в себе кислород, молекулы фторида углерода переносят его от эритроцитов к кровеносным сосудам, и таким образом кислород проникает из сосудов в ткани. Такого рода прикладная биотехнология позволяет нам пересылать лечебные субстанции в глубь организма в нужные органы-адресаты. До сих пор нормальным считается, что самые разнообразные виды лекарств принимаются внутрь через рот, в результате они распространяются по всему организму скорей хаотично и стихийно. Новый вид терапии будет осуществлять адресную ориентацию на органы, требующие лечебную или, проще, жизненную поддержку.
Итак, хотя мы все еще далеки от познания процессов биогенеза, мы уже знаем, что кроме нанотехнологии, достойной наименования молекулярной архитектоники, в пределах биосферы также существует пикоархитектоника. Приставка «нано» означает одну миллиардную, а «пико» - одну биллионную часть метра. Заключение данного раздела книги должно тогда звучать, к сожалению, так: все значительно сложнее, чем способен понять разум человека, который, сторонясь экспериментальной науки, мечтает скрыться в царстве философского размышления.
Например, пауки (Araneida) благодаря группам специфических генов создают паутины из нитей, многократно более эластичных, а также более прочных на разрыв по сравнению с волокнами шелкопряда, стали и всеми синтетическими полимерами, включая нейлон. Уже очень давно паутинки используются в астрономических телескопах. Железы пауков вырабатывают эти нити, более прочные, чем все их технические аналоги, благодаря генам, отвечающим за синтез так называемого спидроина. Отдельная нить складывается из большого количества переплетенных молекул спидроина. Удивительно, что волокно, создаваемое из синтетического полимера, - гораздо более простая и примитивная конструкция по сравнению с паутиной. Повторить нашими технологиями методы создания нитей природной паутины невероятно трудно, но обширная научная литература разъясняет микрофибрилярное строение нити, благодаря чему уже начинается производство волокон, подобных паутине. Следует отдавать себе отчет по крайней мере в одном потребительском преимуществе такой продукции. Любой канат, опущенный с орбитального корабля на Землю, порвался бы под собственной тяжестью. В то же время, научившись у пауков, мы могли бы производить канаты настолько легкие и прочные, что смогли бы поднимать по ним на орбиту грузы, как на лифтах.
Это был бы только один из множества результатов биотехнологического воспроизведения методик, которые эволюция создавала в течение десятков миллионов лет. Вышеприведенный пример позволяет нам понять безрассудность глашатаев скорого возникновения «искусственного мозга». Никто не знает точно, сколько нейронов насчитывает средний человеческий мозг. Когда-то меня учили, что их около десяти миллиардов, сегодня же допускается, что их в несколько раз больше. Если учесть, что клетка отдельного нейрона соединена так называемыми синапсами по меньшей мере с сотнями, а иногда тысячами других нейронов, то возникает образ, по сравнению с которым компьютер Deep Blue, победивший Каспарова в шахматы, представляется попросту полуторатонным чурбаном. Вполне возможно, что человеческий мозг создан по закону, провозглашенному Джоном фон Нейманном: «совершенная система из несовершенных элементов». Любителей и энтузиастов создания искусственного разума ждет долгая дорога, наполненная преградами и ловушками.
Возможно, искусственный интеллект удастся сконструировать с помощью нанотехнологии. Ученые, работающие в ведущих американских лабораториях, убеждены, что мы находимся в преддверии новой эры электроники. Буквально несколько месяцев назад удалось сконструировать отдельные элементы компьютерных систем, так называемые логические вентили, из одной молекулы. Следовательно, молекулярная электроника не является уже предсказанием в общем виде, ибо первые шаги на этой дороге уже сделаны. Более того, удалось не только перейти на подобный двоичному альфацифровой уровень, применяя соответствующим образом сгруппированные атомы, но и увенчать успех новой технологией создания проводников толщиной всего лишь в десяток атомов. Молекулярные переключатели или вентили должны соединяться такими же микроскопическими проводниками. Тем самым идет работа над системами типа RAM (Random-Access Memory), которые будут в сотни раз меньше производимых ныне, причем и стоимость их производства колоссально уменьшится. На основе кремниевой электроники создаются компоненты размерами в одну тысячную толщины человеческого волоса: это около ста нанометров, или сто миллиардных частей метра. Несмотря на то, что и это немного, в молекулярной электронике становится возможным уменьшение размеров компонентов до одного нанометра. Уже через пять лет у нас будет совершенно новая технология построения компьютеров, которая будет означать такую же огромную индустриальную революцию, как та, что произошла в пятидесятые годы при переходе от катодных ламп к транзисторам. Если удастся преодолеть все трудности (а новая цифровая техника должна уже будет преодолевать проблемы квантовой механики), мы подойдем к истинной революции, которая перевернет вверх ногами производство полупроводников во всем мире.
До настоящего времени чипы производятся методом гравировки на кремниевых пластинах. Стоимость таких чипов обратно пропорциональна их размерам: чем меньше становятся чипы, тем дороже их производство. Деятельность огромных производственных коллективов, которые используют лазер для гравировки каналов связи на кремниевых пластинах, окажется устаревшей. Эксперты уже говорят о совершенно ином методе - химических реакциях, при помощи которых из определенного числа молекул будут получаться элементарные соединения, и это будет очень дешево. Может наступить настоящий коллапс у крупных производителей компьютеров, поскольку их дорогостоящее оснащение окажется чем-то вроде оборудования по производству свечей в сравнении с производством люминесцентных ламп. В настоящее время администрация Клинтона рассматривает возможность принятия уже в 2000 году так называемой National Nanotechnology Initiative для организации и контроля исследований в развивающейся области, каковой становится молекулярная архитектоника. Может быть то, что еще не имеет названия, кроме предложенного мной - квантехнология - вскоре переместится из лабораторий на промышленные предприятия.
Кремниевая эра, кажется, подходит к своему концу. Я думаю, что следующий шаг в микро-миниатюризации будет очередным приближением к той конструктивной технологии, которую несколько миллиардов лет использует живая природа, потому что наследование биологически обусловленных черт опирается на молекулярную архитектуру нуклеотидов как фундамент всего живого в процессе эволюции.
Следует также учесть, что до сих пор никто не знает, каким образом возникла жизнь, а диапазон мнений простирается от гипотезы, что она возникла в кипящих неорганических глубинах Земли, до предположения, что прабиологические конгломераты сложились в ледовом холоде. Я бы сказал, что нынешняя ситуация напоминает гениальную мысль дикаря, который, открыв принципы рогатки, понял, что ему недалеко уже до космических полетов. Этот образ сопровождает известная в научных кругах поговорка, что нет настолько сложного явления, которое бы при ближайшем рассмотрении не оказалось бы еще более сложным. Достаточно раздражают ведущиеся сейчас, в том числе и философами, разговоры о скором взятии человеком в свои руки руля его собственной эволюции. Клонирование знаменитой овцы Долли, выполненное после почти трехсот неудачных экспериментов, уже принесло плоды в виде целых шеренг Эйнштейнов или умерших телевизионных звезд, которых будто бы удастся почти конвейерно «производить». Однако дикарь, о котором я упоминал выше, ближе к конструированию космической ракеты, чем самозванный биоинженер - к клонированию людей на заказ. Одновременно не только политики, но и множество лиц других профессий испугались перспективы копирования людей до такой степени, что с помощью законодательства начали блокировать пути к экспериментальному использованию эмбриональных клеток. Эти действия также преждевременны, как было бы преждевременным запрещение древним китайцам запускать змеев из опасения, что скорым продолжением будут смертоносные катастрофы сверхзвуковых истребителей.
Иначе обстоит дело с медицинской терапией, основанной на современных знаниях в области генетики. Как можно узнать из опубликованных в настоящее время материалов, а во времена СССР - секретных, в Советском Союзе еще в 20-е годы были предприняты попытки скрещивания высших обезьян с людьми. К счастью, из этого ничего не вышло. Это правда, что между геномом шимпанзе и человека различие составляет всего два процента, но в действительности - это миллиарды пар нуклеотидов. Вопрос о том, можно ли, возможно ли и следует ли удалять гены, которые в процессе развития организма приводят к наследственным дефектам, хорошо поставлен, но до сих пор нет однозначного ответа на него, поскольку оказывается, что в целом для всех генетических недостатков человека ни «да» ни «нет» ответить нельзя. Мне кажется, есть весьма жгучая необходимость нового, значительно усовершенствованного издания «Энциклопедии неведомого», устаревшей за двадцать лет. В ней вообще не было и речи о биотехнологии, а тем более - ни слова об этических проблемах, сопровождающих подобное экспериментирование. Различные трансгенетические эксперименты позволили вывести многие виды растений с новыми потребительскими свойствами, однако эти эксперименты сопровождает страх перед неизвестными результатами распространения и использования измененных таким образом растительных продуктов. С уверенностью можно сказать одно: вся эта область неимоверно запутанна и сложна - сверх человеческого понимания.
Появилась также новая пока только экспериментальная ветвь медицинской терапии, которая станет, наряду с паутиной, вторым примером того невероятного, на что можно надеяться при реализации лозунга «догнать и перегнать жизненные процессы». Этот лозунг, произнесенный мной в 1963 году, - не только призрачная мечта, но и становящаяся многообещающей действительность, хотя и угрожающая.
На бактериях паразитируют фаги (например, палочка, развивающаяся и в нашем кишечнике), которые в несколько сотен раз меньше, чем отдельный эритроцит. Биологи говорят, что это создание ни живое, ни мертвое. Оно не живое, поскольку в нем не происходит никаких процессов обмена веществ. Такой фаг имеет «голову», под которой при надлежащем увеличении видны расставленные «ножки». Найдя бактерию Escherichia coli и распознав ее биохимически, он всовывает свою «голову» внутрь бактерии. С этой минуты он становится хозяином происходящих внутри бактерии жизненных процессов и так переключает их биохимические стрелки, что бактерия превращается в фабрику сотен фагов, после чего она лопается, а потомство фагов движется в поиске дальнейших «жертв». Многие биологи считали, что фаг обязан встрече со своей «жертвой-бактерией» случаю. Однако в настоящее время процесс такого «поиска» считается более телеологическим. В основном путь фага соответствует зигзагообразной траектории частиц, подверженных броуновскому движению. Бактерия же выделяет в окружающую ее жидкую среду конечные молекулы обмена веществ. Происходит асимметричная концентрация таких выделений и тем самым возникает след, который и использует фаг при поиске бактерийных клеток. Биологи склонны называть такого рода фаги химическими неживыми машинками, которые размножаются только внутри бактерийных клеток, завладев их обменом веществ.
Представленные выше явления направленного движения фагов биофизика причисляет к броуновскому движению, управляемому слабыми асимметричными полями. Такие процессы часто происходят там, где мы имеем дело с так называемыми фибрилярными белками. На сетке фибрилярных волокон происходят процессы энергетического наполнения живых тканей. Вдоль такого волокна движется так называемый ферментный мотор и, стало быть, управляемая генами микрочастица, которая проявляет асимметрию. Большие (в клеточном масштабе - многомикронных размеров) группы такого рода могут в ходе строительства генетической информации транспортировать различные субстанции, например, рибонуклеиновые полимеразы. На основе управляемого броуновского движения рисуется картина будущих биотехнологий, которые позволили бы нам внедрить абсолютно новые методики доставки активных соединений в глубь организма. Например, так называемая основа-матка, заполненная необходимым для организма веществом, движется в соответствии с кровообращением или обращением лимфы, и это не только фантазия. Первые, относительно простые варианты этой микромашинной технологии уже появляются. Хотя бы заменители крови, переносящие газы. Основа их работы заключается в том, что очень маленькие молекулы производных фторида углерода переносят кислород от эритроцитов к тканям. В артериальной крови эритроцит, который примерно в сто раз больше, чем молекулы эмульсии, выполняет собственно функции основы, насыщенной кислородом. Периодически циркулируя между эритроцитами и тканью, хорошо растворяющей в себе кислород, молекулы фторида углерода переносят его от эритроцитов к кровеносным сосудам, и таким образом кислород проникает из сосудов в ткани. Такого рода прикладная биотехнология позволяет нам пересылать лечебные субстанции в глубь организма в нужные органы-адресаты. До сих пор нормальным считается, что самые разнообразные виды лекарств принимаются внутрь через рот, в результате они распространяются по всему организму скорей хаотично и стихийно. Новый вид терапии будет осуществлять адресную ориентацию на органы, требующие лечебную или, проще, жизненную поддержку.
Итак, хотя мы все еще далеки от познания процессов биогенеза, мы уже знаем, что кроме нанотехнологии, достойной наименования молекулярной архитектоники, в пределах биосферы также существует пикоархитектоника. Приставка «нано» означает одну миллиардную, а «пико» - одну биллионную часть метра. Заключение данного раздела книги должно тогда звучать, к сожалению, так: все значительно сложнее, чем способен понять разум человека, который, сторонясь экспериментальной науки, мечтает скрыться в царстве философского размышления.
Спор о бессмертии
Я не раз думал об этом, но мне не хватало смелости затронуть столь необычную тему, даже в виде прогноза, и потому возможность достижения бессмертия я решался изображать только под маской фантастического гротеска. Скорее всего меня останавливала излишняя осторожность. В «International Herald Tribune» 9 марта 1999 года была напечатана статья Дэвида Игнатиуса (David Ignatius) под названием «Science is Warming to Intimations of Immortality»
1
. Работа начинается с вопроса: что будет причиной смерти через сто лет? Если вы считаете, что это простой вопрос, вы не обращали внимание на революцию, происходящую в биотехнологии. Руководитель компании Human Genome Sciences Inc. утверждает, что основной причиной смерти будут несчастные случаи, убийства и войны. В частности, он выразил предположение, что в XXI веке, вследствие развития «регенеративной медицины», человеческое тело сможет существовать очень долго. Смертельные сейчас недуги: болезни сердца, злокачественные опухоли, болезнь Альцгеймера, даже сам процесс старения, - станут для нашего вида лишь воспоминаниями. Смертность - это, несомненно, доминирующая проблема человечества, отчего наш мозг развился даже до способности к самосозерцанию. До сегодняшнего дня ученые были уверены, что клеточный материал, из которого построены наши тела, должен изнашиваться. Несмотря на успехи в лечении новообразований или болезней сердца, человек не сможет жить дольше 120 лет, и потому мысль о бессмертии перемещала человека в потусторонние миры, что закреплено в различных религиях. Но упомянутый американец вместе с другими биотехнологами говорит, что новые достижения медицины расширят существующие сегодня границы жизни.
Согласно опубликованным прогнозам, между 2050 и 2100 годом медицина достигнет такого прогресса, что люди смогут через, скажем, каждые десять лет получать порцию материнских клеток, способных восстанавливать различные органы. Эти клетки, по биологической терминологии тотипотентные, находятся в оплодотворенной яйцеклетке, и из них формируется единый живой человеческий организм. Уильям Хаселтайн (William Haseltine), руководитель фармакологической биохимической лаборатории в Бостоне, так определяет дальнейший путь развития медицины по направлению к бессмертию человека: сегодня, говорит он, мы научились заменять изношенные коленные или бедренные суставы, но в XXI веке станет возможным производство копий человеческих органов с использованием материалов, формирующих органы с точностью до атомной совместимости. Перечень таких микропротезных приспособлений будет вестись от искусственных вен до сетчатки глаза и даже до искусственной памяти, хранящейся в чипах, построенных аналогично нейронам мозга. Начало этого будущего можно увидеть в Роквилле, где биотехнологические компании размножаются со скоростью колоний бактерий. Компания господина Хаселтайна, Human Genome Sciences, использует конвейер под управлением роботов, что превращает старую биологическую лабораторию в нечто, похожее на фабрику повозок. В одном крыле здания шеренги машин занимаются «расшифровкой» нуклеотидных спиралей человеческого генома. Несколько лет назад первое поколение этих машин могло анализировать тридцать шесть цепочек ДНК дважды в день. Сегодняшнее поколение успешно справляется уже с девяносто шестью цепочками четыре раза в день. Очередное - утроит достигнутую производительность. Таким образом, к сегодняшнему дню изучено два миллиона генных фрагментов и из них выделено сто двадцать тысяч различных генов, хранящихся в серых морозильниках. Двенадцать тысяч из них представляют собой «сигнальные молекулы», стимулирующие рост, обмен или смерть других клеток, и, следовательно, обладающие особыми свойствами, как потенциальные лекарства. Используя новаторский автоматизированный процесс, лаборатории создали три лекарства нового типа, их клинические испытания начались год назад. Одно лекарство защищает костный мозг от вредного воздействия химиотерапии, другое помогает коже и расположенным под ней тканям быстро восстанавливаться после ожогов, а третье помогает восстановлению кровеносных сосудов. Даже если испытания будут успешными, придется подождать еще от двух до четырех лет внедрения этих лекарств на фармацевтический рынок.
В заключении статьи автор пишет, что одновременно прекрасно и удивительно представлять достижения науки, способные изменить и даже уничтожить самый основополагающий процесс существования человека - процесс старения. На этом пути еще множество препятствий, которые нужно преодолеть, но руководитель биотехнологических предприятий утверждает, что впервые мы можем представить себе бессмертие человека.
Все процессы, составляющие изложенную выше биотехнологическую картину, можно свести к замене изношенных элементов организма новыми. Первым анахроничным принципом является невозможность превзойти точность функций и строения человеческого тела. Вторая, несравнимо большая, проблема состоит в том, что каждая жизнь, и не только человеческая, имеет фундамент в виде множества процессов, необратимых во времени. Уже новорожденный, приходя в мир, несет в себе видимые для специалиста признаки будущей смерти. Они усиливаются и после периода созревания организма выходят на первое место, проявляясь в виде старения. Чтобы продлить, а может даже и повторить человеческую жизнь, следовало бы изменить биологическую динамику таким образом, чтобы она стала обратимой. Следует, однако, учесть, что смерть, будучи гибелью индивидуума каждого вида, одновременно является мотором, приводящим в движение эволюцию. Если бы не было смерти, никто, а скорей, ничто, кроме бактерий, не могло бы населять Землю. Впрочем, именно это утверждал мой Голем XIV в 1972 году. Старик с новым сердцем, с новым кишечником, желудком и т.д. будет, вероятно, многосторонне омоложенным старцем, но, однако, старцем.
Позволю себе указать только на один элемент конструкции человеческого организма. Упругость огромному количеству тканей нашего тела, во главе с кожей, столь типичную для молодых, придают эластичные нити коллагена. По мере его исчезновения появляются кожные морщинки, складки, обвислость щек, подкожных тканей вместе с сопровождающим это явление ослаблением всего костно-мышечного аппарата, который уже от хорошо сохраненного коллагена не зависит. Я считаю, что замедление обмена веществ на молекулярном, атомном и даже квантовом уровне, могло бы, по сути дела, привести к состоянию, в котором зрелость человека, скажем, двадцатилетнего, как бы задержалась так, что лет в пятьдесят он обладал бы организмом двадцатилетнего. Как это можно сделать, мы сегодня не знаем. Технологии тканево-органовой «заплатки» здесь недостаточно. Биотехника должна была бы прийти к квантовой физике, хотя даже в этой области не все процессы являются абсолютно обратимыми во времени. Однако если названная мною необычайная революция получится, появятся новые препятствия, из которых я для примера назову одно. Двигающийся назад или же поворачиваемый «против течения» времени мозг должен понемногу терять память. Итак, можно представить себе старца, омоложенного так здорово, что, болтая как младенец, он не будет даже знать, кем он был и, тем самым, исчезнет как личность, хотя как биологический организм уцелеет. Однако это будет вегетативным сохранением в виде жизни, достойной капусты.
Согласно опубликованным прогнозам, между 2050 и 2100 годом медицина достигнет такого прогресса, что люди смогут через, скажем, каждые десять лет получать порцию материнских клеток, способных восстанавливать различные органы. Эти клетки, по биологической терминологии тотипотентные, находятся в оплодотворенной яйцеклетке, и из них формируется единый живой человеческий организм. Уильям Хаселтайн (William Haseltine), руководитель фармакологической биохимической лаборатории в Бостоне, так определяет дальнейший путь развития медицины по направлению к бессмертию человека: сегодня, говорит он, мы научились заменять изношенные коленные или бедренные суставы, но в XXI веке станет возможным производство копий человеческих органов с использованием материалов, формирующих органы с точностью до атомной совместимости. Перечень таких микропротезных приспособлений будет вестись от искусственных вен до сетчатки глаза и даже до искусственной памяти, хранящейся в чипах, построенных аналогично нейронам мозга. Начало этого будущего можно увидеть в Роквилле, где биотехнологические компании размножаются со скоростью колоний бактерий. Компания господина Хаселтайна, Human Genome Sciences, использует конвейер под управлением роботов, что превращает старую биологическую лабораторию в нечто, похожее на фабрику повозок. В одном крыле здания шеренги машин занимаются «расшифровкой» нуклеотидных спиралей человеческого генома. Несколько лет назад первое поколение этих машин могло анализировать тридцать шесть цепочек ДНК дважды в день. Сегодняшнее поколение успешно справляется уже с девяносто шестью цепочками четыре раза в день. Очередное - утроит достигнутую производительность. Таким образом, к сегодняшнему дню изучено два миллиона генных фрагментов и из них выделено сто двадцать тысяч различных генов, хранящихся в серых морозильниках. Двенадцать тысяч из них представляют собой «сигнальные молекулы», стимулирующие рост, обмен или смерть других клеток, и, следовательно, обладающие особыми свойствами, как потенциальные лекарства. Используя новаторский автоматизированный процесс, лаборатории создали три лекарства нового типа, их клинические испытания начались год назад. Одно лекарство защищает костный мозг от вредного воздействия химиотерапии, другое помогает коже и расположенным под ней тканям быстро восстанавливаться после ожогов, а третье помогает восстановлению кровеносных сосудов. Даже если испытания будут успешными, придется подождать еще от двух до четырех лет внедрения этих лекарств на фармацевтический рынок.
В заключении статьи автор пишет, что одновременно прекрасно и удивительно представлять достижения науки, способные изменить и даже уничтожить самый основополагающий процесс существования человека - процесс старения. На этом пути еще множество препятствий, которые нужно преодолеть, но руководитель биотехнологических предприятий утверждает, что впервые мы можем представить себе бессмертие человека.
Все процессы, составляющие изложенную выше биотехнологическую картину, можно свести к замене изношенных элементов организма новыми. Первым анахроничным принципом является невозможность превзойти точность функций и строения человеческого тела. Вторая, несравнимо большая, проблема состоит в том, что каждая жизнь, и не только человеческая, имеет фундамент в виде множества процессов, необратимых во времени. Уже новорожденный, приходя в мир, несет в себе видимые для специалиста признаки будущей смерти. Они усиливаются и после периода созревания организма выходят на первое место, проявляясь в виде старения. Чтобы продлить, а может даже и повторить человеческую жизнь, следовало бы изменить биологическую динамику таким образом, чтобы она стала обратимой. Следует, однако, учесть, что смерть, будучи гибелью индивидуума каждого вида, одновременно является мотором, приводящим в движение эволюцию. Если бы не было смерти, никто, а скорей, ничто, кроме бактерий, не могло бы населять Землю. Впрочем, именно это утверждал мой Голем XIV в 1972 году. Старик с новым сердцем, с новым кишечником, желудком и т.д. будет, вероятно, многосторонне омоложенным старцем, но, однако, старцем.
Позволю себе указать только на один элемент конструкции человеческого организма. Упругость огромному количеству тканей нашего тела, во главе с кожей, столь типичную для молодых, придают эластичные нити коллагена. По мере его исчезновения появляются кожные морщинки, складки, обвислость щек, подкожных тканей вместе с сопровождающим это явление ослаблением всего костно-мышечного аппарата, который уже от хорошо сохраненного коллагена не зависит. Я считаю, что замедление обмена веществ на молекулярном, атомном и даже квантовом уровне, могло бы, по сути дела, привести к состоянию, в котором зрелость человека, скажем, двадцатилетнего, как бы задержалась так, что лет в пятьдесят он обладал бы организмом двадцатилетнего. Как это можно сделать, мы сегодня не знаем. Технологии тканево-органовой «заплатки» здесь недостаточно. Биотехника должна была бы прийти к квантовой физике, хотя даже в этой области не все процессы являются абсолютно обратимыми во времени. Однако если названная мною необычайная революция получится, появятся новые препятствия, из которых я для примера назову одно. Двигающийся назад или же поворачиваемый «против течения» времени мозг должен понемногу терять память. Итак, можно представить себе старца, омоложенного так здорово, что, болтая как младенец, он не будет даже знать, кем он был и, тем самым, исчезнет как личность, хотя как биологический организм уцелеет. Однако это будет вегетативным сохранением в виде жизни, достойной капусты.