Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 24 от 26 июня 2007 года

• Название: Журнал «Компьютерра» № 24 от 26 июня 2007 года
• Автор: Компьютерра
• Жанр: Прочая околокомпьтерная литература

---

И остальную анатомию придется менять. В частности, на коже придется понаделать устьиц. Это такие сложно устроенные дырочки, через которые растения ночью дышат (совсем как мы – поглощают кислород и выделяют углекислый газ), а днем – и дышат (так же, как ночью), и поглощают необходимый для фотосинтеза углекислый газ, выводят выделяющийся при этом кислород и испаряют воду, чтобы отвести избыток тепла. Солнце не только освещает, но и перегревает растения, плюс при возбуждении молекулы хлорофилла квантом света происходит локальное повышение температуры на несколько десятков градусов. Воду этот гуманоид будет пить ведрами и на яркое солнце не высовываться – иначе сработают те же механизмы, которые у растений прекращают фотосинтез при нехватке влаги, перегреве и избыточном освещении. Кстати, придется перестроить и весь водно-солевой обмен, включая строение почек. Потовые железы – убрать: пот зальет устьица, да еще и сработает как линзы, сжигающие клетки (на солнцепеке растения, как известно, не поливают). А для компенсации в жару мы будем часто-часто дышать, высунув язык – как собаки. И так далее.

Но предположим, какая-то сверхцивилизация все же создаст таких зеленых человечков. Да над ними ж вся Галактика смеяться будет! Тут не нужно ни биологии, ни даже калькулятора: посчитать результат можно на пальцах. Предположим, эти чуды-юды будут проводить весь световой день на открытом воздухе и голыми. Поверхность тела мы им увеличим за счет ушей-зонтиков или крыльев (хотя сделать гуманоида еще и летающим – отдельная и не менее сложная задача). В результате несчастный уродец нафотосинтезирует в год столько же запасов калорий, что и грядка пшеницы или кукурузы той же площади – примерно как в одном-двух батонах. И на сколько же процентов снизятся расходы на его питание? Да они еще и повысятся! Хотя бы потому, что голый организм требует повышенного расхода энергии для обогрева (а кожу при этом надо охлаждать до температуры, оптимальной для фотосинтеза, – 12–20 градусов). Приятного фотосинтеза, фантазеры!

Цели и средства

Единственная в мире генетически модифицированная обезьяна родилась в 2001 году в Орегонском региональном центре изучения приматов. При этом «потери» были примерно такими же, как при модификации других животных:

• ген зеленого флуоресцирующего белка, который часто используют как маркер – для проверки, внедрился ли в хромосому целевой ген (или, как в этом случае, просто для отработки методики) ввели в 224 обезьяньи яйцеклетки;

• после оплодотворения "в пробирке" 126 из них начали развиваться в зародыши;

• суррогатных матерей-мартышек у исследователей оказалось только двадцать, и в их матки ввели сорок эмбрионов;

• полноценная беременность наступила только у пяти самок – у остальных эмбрионы не прижились;

• живых детенышей родилось всего трое;

• и только у одной обезьянки проявился желаемый признак: ее шерстка в ультрафиолете светилась зеленым.

Об этической стороне аналогичных экспериментов на людях говорить не будем – рассмотрим чисто техническую часть.

Чтобы перенести один-единственный целевой ген в организм одного-единственного животного, нужны огромные деньги и многолетний труд коллектива квалифицированных специалистов. Удаление или добавление даже одного гена может изменить очень многое (об этом – позже). Но создание на базе Homo sapiens летающих или водоплавающих гуманоидов потребует принципиально других подходов.

От наших кузенов шимпанзе нас отличает всего 4–5% генома, и большая часть различий не имеет существенного значения. Чтобы получить Адама и Еву альтернативной версии Человека Разумного, взяв за основу пару яйцеклеток какого-нибудь дрио– или австралопитека, все той же гипотетической сверхцивилизации потребовалось бы убрать, добавить и заменить в человекообразном геноме всего несколько сотен генов. Для радикальных изменений человеческой биохимии, физиологии и анатомии порядок величин будет примерно таким же. Но количество здесь перейдет в качество настолько, что ограничиваться надстройкой флигеля к старому зданию человеческого организма просто глупо: при таких возможностях можно выполнить и капитальный ремонт.

Для начала придется перевести все 3 млрд. букв человеческого генома в связный текст, понять смысл каждого слова, каждого предложения и главы, да еще и разобраться с многочисленными гиперссылками – например, пятью тысячами генов, дирижирующих развитием зародыша. Считается, что около 30 тысяч работающих генов (структурных – кодирующих белки, и регуляторных – управляющих работой других генов) занимают 5% нашего генома. Остальную ДНК называют «мусорной» – очень условно: кроме явно ненужных участков, в ней есть и множество таких, которые хоть и не кодируют ни белков, ни РНК, но выполняют другие важные функции – например, обеспечивают сворачивание нитей ДНК в спирали первого, второго и третьего порядков. Чтобы провести "чистку и дефрагментацию диска", следует разобраться не только в функциях каждого гена, но и в деталях их взаимодействия и регуляции их активности на всех уровнях – от молекул до целого организма, от зачатия до смерти. Простейший пример: все клетки организма содержат абсолютно одинаковый набор генов, но нейроны не производят соляную кислоту, а клеткам слизистой желудка не нужны медиаторы для передачи нервных импульсов.

Двадцать четвертая пара

Искусственные хромосомы дрожжей уже давно стали обычным инструментом для исследований в молекулярной биологии. Чаще всего их применяют для клонирования генов других эукариотических организмов – например, для создания геномных библиотек. В мае текущего года ученые Университета штата Миссури разработали метод создания полноценных мини-хромосом растений, несущих функционирующие гены.

Первые искусственные мини-хромосомы человека создали в 1997 году ученые из компании Athersys и Кливлендского университета (штат Огайо). Такая хромосома состоит только из служебных элементов: центромеры (структуры, к которым при делении клетки прикрепляются нити, растягивающие парные хромосомы), точки инициации репликации (удвоения хромосом) и теломер (концевых участков, играющих важную роль в репликации ДНК). На эту чистую болванку можно поместить сколько угодно генов и ввести дополнительную пару хромосом в стволовые клетки, а их – в организм больного. Когда технология создания мини-хромосом человека будет отработана до конца, ее можно будет применять для генотерапии – например, чтобы обеспечить синтез белка, ген которого у больного не работает из-за мутации. Возможно, когда-нибудь с помощью дополнительных хромосом будут создавать новые породы и даже виды животных. А насчет людей с лишней парой хромосом поговорим лет через пятьдесят.

В начале нынешнего месяца знаменитый Крейг Вентер подал патентную заявку на «рукотворный» микроорганизм Mycoplasma laboratorium. Целому холдингу исследовательских институтов понадобилось почти десять лет на осуществление проекта "Минимальный геном" и синтез хромосомы микроба, содержащего около четырехсот генов, – ничего лишнего, только то, что необходимо для жизни в тепличных лабораторных условиях. В такую минимальную хромосому можно будет добавлять нужные гены, конструируя микробы с нужными свойствами (см. также стр. 13. – Л.Л. – М.). Аналогичная задача для многоклеточного организма на много порядков сложнее, но предположим, что и она решена: создан минимальный геном Homo sapiens, содержащий все необходимое и ничего лишнего. После этого можно будет добавить в него гены, необходимые для формирования крыльев, жабр и слоновьих ушей с хлорофиллом. Но зачем?

Человек тем и отличается от животных, что не подстраивает свой организм под условия среды, выращивая в пустыне горбы и уши-лопухи для отвода тепла, впадая в зимнюю спячку на севере, а формирует среду своего обитания – надевает одежду, строит пещеру с очагом или включает кондиционер. Любое животное специализировано для определенной экологической ниши, и ихтиандры никогда не смогут летать, а икары – нырять. А Гомо сапиенс, не имеющий ничего специального – ни быстрых ног с копытами, ни крыльев, ни способности нырять на километр, обладает собственными эволюционными преимуществами – разумом и руками. Не лучше ли пользоваться мотоциклом, дельтапланом, аквалангом и т. д., чем выводить рукокрылые и водоплавающие породы людей?

Предположим, что ради бессмысленной цели родить одного Гомо акватикуса или Гомо крылатикуса сотни женщин рискнут выкидышем на разных стадиях и будут любить, как своих, человекодельфинчиков и человекодубочков – кто его знает, как изменится мораль через сто или тысячу лет. Фантазировать – так по полной: давайте построим биореактор, заменяющий человеческую матку вместе с необходимыми для ее жизнедеятельности органами. А для чего? Чтобы показывать монстров на ярмарках? Или поставить производство модифицированных гуманоидов на поток и создать цивилизацию монстров – и будет она сосуществовать с прародительской или заменит ее? А чем вам не нравятся просто люди?