Генную инженерию начали применять к растениям и домашним животным еще в 1970-х годах. Изначально этот процесс сопровождался сопротивлением общества, причем часть протестов была основана скорее на эмоциях, чем на рациональных рассуждениях. Однако и ученые, и государственные чиновники верили в потенциальную пользу этой технологии, например в ее способность накормить голодающих в тех регионах планеты, которые страдают от неблагоприятного климата или экологических катастроф. Критики опасались, что модифицированные гены могут «утечь» с полей в окружающие экосистемы. Перемещение генов от одного вида к другому называется горизонтальным переносом генов. Мы с вами знаем несколько ярких примеров такого перехода эволюционных границ в природе, например генетический симбиоз, включая бактерии и вирусы, и гибридизацию.
В 1976 году Национальный институт здравоохранения США создал консультационную комиссию для анализа потенциальной опасности, исходящей от рекомбинантной ДНК. За этим последовал выпуск ряда «сложных, но не жестких» нормативов от Департамента сельского хозяйства США, Агентства по защите окружающей среды и Управления по контролю за продуктами и лекарствами. Это привело к созданию комитета под эгидой Управления науки и технологий, который занимается утверждением генетически модифицированных растений под постоянным наблюдением и контролем других регулирующих органов. В 2000 году был принят Картахенский протокол по биобезопасности — международное соглашение, регулирующее передачу, использование и обращение с ГМО. Участниками протокола, который де-факто представляет собой торговый договор, являются 157 стран. Генетически модифицированные растения обычно имеют встроенные изменения, препятствующие скрещиванию с растениями, не являющимися ГМО. Кроме того, в их геномах имеются своего рода «датчики слежения», которые позволят генетикам выявить источник утечки модифицированных генов в окружающую среду, если она случится. В 2010 году исследование, проведенное американскими учеными, показало, что 83 % дикой канолы, произрастающей рядом с полем генетически модифицированных злаков, содержит модифицированные гены устойчивости к болезням. Несмотря на то что ученые, занятые в исследованиях ГМО и сельского хозяйства, не видят в таких «утечках» существенного риска для окружающей среды или человека, противников генной инженерии это не убеждает.
Принятое в ЕС в июне 2014 года постановление разрешает странам-участницам выращивать у себя генетически модифицированные растения по решению местных властей. Решение поддержали все члены ЕС, кроме Бельгии и Люксембурга. Страны, противящиеся введению ГМО, например Франция, будут иметь право запретить их. В то же время Англия может разрешить их использование, даже если другие части Великобритании, например Шотландия и Уэльс, будут против. Но пока еще слишком рано говорить, кто окажется прав.
Возможности генетической модификации человеческого генома, скорее всего, вызовут еще больше противоречий и дебатов.
Большинство врачей, вероятно, будут выступать за внесение изменений в геномы людей, которые подвержены риску развития серьезных и потенциально смертельных заболеваний, если такие изменения будут возможны, а процедура их внесения окажется безопасной. Разве можно не хотеть спасти множество молодых женщин от рака груди или яичников, а детей — от муковисцидоза, гемофилии или болезни Хантингтона? Но как только у нас появится технология, позволяющая изменять человеческий геном, насколько широким окажется ее применение? Мы начали свое путешествие, стремясь раскрыть тайны человеческого генома, но в конце пути нас ждет ящик Пандоры, открывать который придется ученым и обществу будущего.
Кстати говоря, что насчет природы? У нее как раз нет никаких предубеждений против изменения генома, поэтому ученые задаются вопросом: продолжается ли сегодня естественная эволюция человека?
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