"Скрытые связи" - читать интересную книгу автора (Фритьоф Капра)Глава VI Биотехнология у рубежаВсякий раз, когда заходит разговор о передовых технологиях XXI века, наряду с информационными неизменно упоминают биотехнологии. Как и в случае информационно-технологической революции, начало революции биотехнологической ознаменовалось несколькими достижениями 1970-х годов, а подлинный размах она начала набирать в 1990-е. О генной инженерии, предполагающей манипулирование генетической «информацией», временами говорят как об особого рода информационной технологии, однако между концептуальными основами того и другого имеются фундаментальные и весьма интересные различия. Ключевым моментом информационно-технологической революции было осмысление и использование работы сетевых структур, тогда как генная инженерия основывается на линейном и механистическом подходе «блочной сборки» и до самого последнего времени не уделяла внимания клеточным сетям — этому фундаменту всех биологических функций [1]. На заре нового века весьма любопытно наблюдать, как большинство последних достижений генетики заставляют молекулярных биологов подвергать сомнению многие основополагающие концепции, на которых, собственно, изначально строились все их начинания. Это наблюдение красной нитью проходит через великолепный обзор состояния науки генетики на рубеже веков, написанный биологом и историком науки Эвелин Фокс Келлер, изложению аргументов которой в значительной мере посвящена эта глава [2]. Развитие генной инженерии По словам молекулярного биолога Мэ-Вань Хо, генная инженерия — это «совокупность методик выделения, изменения, размножения и вое-' становления генов различных организмов» [3]. Она дает ученым возможность осуществлять обмен генами между видами, естественное скрещивание которых невозможно, — например, подсаживать гены рыбы клубнике или помидорам, а гены человека овцам и коровам, тем самым создавая новые, «трансгенные» организмы. Кульминацией науки генетики стало открытие физической структуры ДНК и «прорыв» к расшифровке генетического кода в 1950-х годах [4], однако биологам понадобилось еще двадцать лет на разработку двух ключевых методик, сделавших возможной генную инженерию. Первая из них, известная под названием «ДНК-секвенирование», позволяет определить точную последовательность генных элементов (нуклеотидов) в любом участке двойной спирали ДНК. Вторая же, так называемый «генный сплайсинг», представляет собой вырезание и соединение друг с другом участков ДНК при помощи специальных ферментов, выделенных из микроорганизмов [5]. Следует иметь в виду, что вследствие естественных межвидовых барьеров и других защитных механизмов, разрушающих или блокирующих чужеродную ДНК, генетики не могут подсаживать гены одного биологического вида непосредственно в клетку другого. Чтобы обойти это препятствие, ученые сперва вшивают чужеродные гены в вирусы или вирусоподобные элементы, которые обычно используются бактериями для генного обмена [6]. Такие «векторы генного переноса» используются затем для того, чтобы «обманным» путем ввести чужеродные гены в выбранные клетки реципиента, где векторы вместе со вшитыми в них генами встраиваются в клеточную ДНК. Если все этапы этой весьма сложной процедуры проходят успешно (что бывает чрезвычайно редко), результатом становится новый трансгенный организм. Еще одной важной сплайсинг-методикой является получение копий ДНК-последовательностей путем встраивания их в бактерии (опять-таки при помощи векторов переноса), где они быстро реплицируются. Использование векторов для встраивания генов организма-донора организму-реципиенту — одна из основных причин того, что генноинженерные технологии принципиально таят в себе опасность. Агрессивные инфекционные векторы могут легко рекомбинировать с существующими болезнетворными вирусами, тем самым рождая новые вирусные штаммы. В своей чрезвычайно познавательной книге «Генная инженерия — грезы или кошмар?» Мэ-Вань Хо приходит к выводу, что появление в последнее десятилетие огромного количества новых вирусов и устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий вполне может быть связано с широкомасштабной коммерциализацией генной инженерии, имевшей место в тот же период [7]. Об опасности непреднамеренного создания болезнетворных штаммов вирусов и бактерий ученые знали еще на заре генной инженерии. В 70-е и 80-е годы они всеми силами старались не выпускать созданные ими экспериментальные трансгенные организмы за стены лабораторий, полагая их небезопасными. В 1975 году группа обеспокоенных генетиков, собравшаяся в калифорнийском городке Асиломар, опубликовала Асиломарскую декларацию, призывавшую ввести мораторий на генную инженерию до тех пор, пока не будут разработаны соответствующие нормы и правила [8]. К сожалению, в 90-е годы этот осторожный и ответственный подход был преимущественно забыт из-за стремления поскорее поставить новоизобретенные генные технологии на коммерческую основу в медицине и сельском хозяйстве. Сначала вокруг нобелевских лауреатов из крупных американских университетов и медицинских центров стали возникать небольшие биотехнологические фирмы, а спустя несколько лет они были перекуплены фармацевтическими и химическими гигантами, которые вскоре стали весьма агрессивно пропагандировать биотехнологию. Девяностые годы ознаменовались рядом сенсационных сообщений о генетическом «клонировании» животных, в частности овцы в Рослиновском институте в Эдинбурге и нескольких мышей в Гавайском университете [9]. Одновременно с этим в сельском хозяйстве с невероятной быстротой набирала обороты биотехнология растений. В течение одного только двухлетнего промежутка между 1996 и 1998 годом общая площадь, занятая трансгенными культурами, возросла более чем в десять раз — с 7 до 74 миллионов акров [10]. Столь массированный выброс генетически модифицированных организмов (ГМО) в окружающую среду прибавил к уже существующим проблемам биотехнологииеще один аспект — экологический риск [И]. Увы, генетики, не отличающиеся в массе своей экологической образованностью, от него нередко отмахиваются. Как отмечает Мэ-Вань Хо, эффективность генноинженерных методов и скорость получения результата сегодня в десять раз выше, чем двадцать лет назад, и новые породы трансгенных организмов, запрограммированные на высокую экологическую выживаемость, вводятся в природную среду сознательно и в больших количествах. Однако несмотря на многократно возросшую потенциальную опасность, генетики больше не выступают с совместными декларациями, призывающими к мораторию на эту деятельность. Наоборот, давление, оказываемое корпорациями на контрольные органы, приводит к периодическому смягчению и без того недостаточных защитных норм [12]. Расцвет глобального капитализма в 1990-х годах привел к тому, что биотехнология оказалась зараженной склонностью ставить делание денег выше всех прочих ценностей и этических соображений. Многие ведущие генетики сегодня либо владеют собственными биотехнологическими компаниями, либо тесно с таковыми связаны. Основной движущей силой генной инженерии сегодня является не прогресс науки, не лечение болезней и не победа над голодом. Она — в желании добиться неслыханных доселе барышей. Крупнейшим на сегодня и, пожалуй, наиболее агрессивным биотехнологическим предприятием является проект «Геном человека» — попытка распознать и картировать полную генетическую последовательность человека, насчитывающую десятки тысяч генов. В 90-х годах эта попытка вылилась в бескомпромиссное состязание между исполнителями финансированного государством проекта, которые публиковали свои достижения открыто, и действовавшей приватным образом группой генетиков, которые держали свои данные в тайне, с тем чтобы запатентовать их и продать биотехнологическим компаниям. Когда гонка вышла на финишную прямую, ее судьбу, словно сказочный герой, решил юный студент, в одиночку написавший компьютерную программу, благодаря которой публичный проект сумел выиграть, обойдя соперников всего на три дня. Только так удалось избежать перспективы частного контроля над научным знанием о генах человека [13]. Проект «Геном человека» стартовал в 1990 году как совместная программа нескольких групп ведущих генетиков под общим руководством Джеймса Уотсона (который вместе с Фрэнсисом Криком в свое время открыл двойную спираль ДНК). Программа финансировалась правительством США в объеме 3 миллиардов долларов. Ожидалось, что эскиз карты генов будет завершен раньше срока, в 2001 году. Работы шли полным ходом, но компания «Селераджиномикс», благодаря мощнейшему компьютерному обеспечению и частному финансированию, обогнала спонсированный государством проект и запатентовала полученные данные, чтобы обеспечить себе исключительные коммерческие права на манипуляции с человеческими генами. Публичный проект (к тому времени превратившийся в международный консорциум, возглавляемый генетиком Фрэнсисом Коллинзом) ответил ежедневным опубликованием своих открытий в Интернете, тем самым обеспечив их общедоступность и невозможность патентования. К декабрю 1999 года публичный консорциум идентифицировал 400 000 фрагментов ДНК, преимущественно более мелких, чем средний ген. Вопрос был только в том, как должны быть ориентированы и соединены друг с другом эти обрывки, которые по излюбленному выражению соперника открытого проекта, основателя «Селера джиномикс» биолога Крейга Вентера, «вряд ли заслуживали того, чтобы называть их последовательностями». На этой стадии к консорциуму присоединился Дэвид Хаусслер, профессор информатики из Калифорнийского университета в Санта-Крус. Он считал, что в полученных данных содержится достаточно информации для того, чтобы создать специальную компьютерную программу, которая правильно собрала бы имеющиеся фрагменты. Дело, однако, продвигалось крайне медленно, и в мае 2000 года Хаусслер в беседе со своим студентом-страшекурсником Джеймсом Кентом посетовал, что шансы обогнать «Селеру» «удручающе малы». Как и многих ученых, Кента очень беспокоило то, что, если данные секвенирования не удастся опубликовать до того, как они будут запатентованы, исследования человеческого генома окажутся под контролем частных корпораций. Узнав о затруднениях публичного проекта, он сказал профессору, что чувствует в себе силы написать программу-сборщик, которая использовала бы более простую и вместе с тем более эффективную стратегию. Четыре недели Джеймс Кент работал денно и нощно; от многочасового печатания его руки болели так, что их приходилось опускать в холодную воду. Но за это время ему удалось написать 10 000 строк кода и завершить первую сборку человеческого генома. «Он — просто чудо, — сказал Хаусслер в интервью «Нью-Йорк тайме». — Такой объем работы обычно занимает по крайней мере полгода-год у команды из пяти-десяти программистов. А Джим [в одиночку] за четыре недели создал эту… чрезвычайно сложную программу» [14]. Кроме своего сборщика, получившего условное название «золотая тропа», Кент написал еще одну программу — браузер, впервые открывший ученым бесплатный доступ к собранной последовательности человеческого генома без подключения к базе данных «Селеры». Официально гонка завершилась семь недель спустя, когда публичный консорциум и ученые «Селеры» практически одновременно опубликовали свои результаты — соответственно в журналах «Нейчур» и «Сайенс» [15]. Концептуальная революция в генетике Успехи проекта «Геном человека» и других работ по ДНК- секвенированию послужили причиной концептуальной революции в генетике, которая неумолимо обнаруживает тщетность надежд на то, что картирование человеческого генома в скором будущем принесет осязаемые практические результаты. Чтобы использовать генетическую информацию для влияния на функционирование организма, — например, для того, чтобы предотвращать или лечить болезни, — необходимо знать не только где расположены конкретные гены, но и то, как они работают. Определив последовательность крупных фрагментов человеческого генома и картировав геном ряда животных и растительных видов, ученые естественным образом переключили свое внимание с генной структуры на генную функцию — и воочию увидели, насколько все еще ограничены наши знания в этой области. Как отмечает Эвелин Фокс Келлер: «Последние достижения молекулярной биологии заставили нас по-новому осознать глубину пропасти между генетической информацией и биологическим смыслом» [16]. В течение нескольких десятилетий, последовавших за открытием двойной спирали и генетического кода, молекулярные биологи верили, что «секрет жизни» кроется в последовательностях генетических элементов нитей ДНК. Если только нам удастся определить и расшифровать эти последовательности, думали они, мы сможем разобраться в генетических «программах», которые определяют биологические структуры и процессы. Сегодня подобной точке зрения остаются верны очень немногие биологи. Современные сложные методики ДНК- секвенирования и связанных с ним генетических исследований все явственней показывают, что традиционные концепции «генетического детерминизма» — включая концепцию генетической программы, а быть может, и саму концепцию гена — испытывают серьезные трудности и нуждаются в радикальном пересмотре. Мы являемся свидетелями фундаментального переключения интереса исследователей со структуры генетических последовательностей на организацию метаболических сетей, с генетики на эпигенетику. Это не что иное, как переход от редукционистского к системному мышлению. По словам Джеймса Бейли, генетика из Цюрихского института биотехнологии, «нынешний каскад полных расшифровок генетических последовательностей… побуждает совершить в биологических исследованиях качественный переход к интеграции и системному подходу» [17]. Устойчивость и изменчивость Чтобы оценить масштабы этого концептуального сдвига, нам придется вспомнить основы генетики, заложенные дарвиновской теорией эволюции и менделевской теорией наследственности. После того как Чарльз Дарвин сформулировал свою теорию, основанную на двойственной концепции «случайных вариаций» (которые впоследствии стали называть случайными мутациями) и естественного отбора, очень скоро стало ясно, что, вопреки замыслу Дарвина, объяснить возникновение новых характеристик в процессе эволюции видов случайными изменениями не удается. Дарвин и его современники исходили из предположения, что биологические характеристики особи представляют собой совокупность таковых характеристик ее родителей, причем оба они вносят в нее приблизительно равный вклад. Это, однако, означает, что потомок родителя, претерпевшего полезное случайное изменение, унаследует эту новую характеристику наполовину, а следующему поколению сможет передать лишь четверть. В результате новое качество должно быстро рассосаться, и шансы на то, что оно закрепится в результате естественного отбора, весьма невелики. Несмотря на то что дарвиновская теория привела к качественно новому пониманию происхождения и изменения видов, ставшему одной из вершин современной науки, она оказалась не в состоянии объяснить ни устойчивости вновь возникших качеств, ни, разумеется, еще более общего факта, согласно которому каждое поколение живых организмов, растя и развиваясь, неизменно обнаруживает качества, типичные для своего вида. Это замечательное постоянство характерно даже для конкретных индивидуальных качеств — таких, как неуклонно передаваемые из поколения в поколения фамильные черты. Дарвин и сам признавал, что неспособность его теории объяснить постоянство фамильных черт относится к числу серьезных изъянов, избавиться от которых ему не под силу. По иронии судьбы, решение этой проблемы было найдено Грегором Менделем спустя всего лишь несколько лет после выхода в свет дарвиновского «Происхождения видов», однако несколько десятилетий оставалось без внимания, пока не было вновь найдено в начале XX века. Тщательное экспериментирование с садовым горошком привело Менделя к выводу о существовании «единиц наследственности» (впоследствии получивших название генов), которые в процессе размножения не смешиваются, а передаются из поколения в поколение в неизменном виде. Это открытие уже давало возможность предположить, что случайные мутации не исчезают за несколько поколений, а сохраняются, и в дальнейшем либо поддерживаются, либо подавляются естественным отбором. Открытие в 1950-х годах Уотсоном и Криком физической структуры генов привело к пониманию генетической устойчивости как безошибочной саморепликации двойной спирали ДНК, а мутаций, соответственно, как случайных и очень редких погрешностей этого процесса. В течение последующих десятилетий такое понимание прочно утвердило представление о генах как о вполне конкретных и стабильных единицах наследственности [18]. Последние достижения молекулярной биологии, однако, подвергают серьезной проверке на прочность наше понимание генетической устойчивости, а вместе с ним и все представление о генах как об обусловливающих факторах биологической жизни, прочно укоренившееся и в популярном, и в научном мышлении. Как пишет Эвелин Фокс Келлер: Поистине, генетическая устойчивость, вне всякого сомнения присущая всем известным организмам, остается на сегодня таким же удивительным свойством, как и прежде… Трудности возникают, когда мы задаемся вопросом о том, как эта устойчивость поддерживается, — вопросом, который оказался значительно сложнее, чем нам представлялось [19]. Когда хромосомы клетки удваиваются в числе в процессе клеточного деления, нити двойных спиралей их молекул ДНК разделяются, и каждая из них служит шаблоном для выстраивания новой комплементарной цепи. Такая саморепликация происходит с поразительной точностью. Частота ошибок копирования (мутаций) составляет всего около одной десятимиллиардной! Эта высочайшая точность, лежащая в основе генетической устойчивости, не является исключительно следствием физической структуры ДНК. Собственно говоря, сама по себе молекула ДНК к саморепликации вообще не способна. Каждый шаг этого процесса управляется особыми ферментами [20]. Ферменты одного рода помогают двум родительским нитям разойтись, другие не дают им сойтись обратно, а огромное множество остальных отбирают нужные генетические элементы, или «основания», для комплементарного связывания, проверяют наиболее часто встречающиеся из них на точность местонахождения, исправляют несоответствия и устраняют случайные нарушения структуры ДНК. Без этой изощренной системы отслеживания, проверки и исправления количество ошибок саморепликации было бы гораздо большим. По имеющимся оценкам, неверно скопированным оказалось бы не каждое десятимиллиардное, а каждое сотое основание [21]. Итак, открытия последнего времени ясно показывают, что генетическая устойчивость не является внутренне присущей структуре ДНК, а представляет собой эмергентное свойство, проистекающее из сложной динамики всей клеточной сети. По словам Келлер: Устойчивость генной структуры оказывается, таким образом, не отправной точкой, а конечным продуктом — результатом высокосогласованного динамического процесса, требующего участия огромного числа ферментов, организованных в сложные метаболические сети, регулирующие и обеспечивающие как устойчивость молекулы ДНК, так и точность ее копирования [22]. В процессе деления дочерней клетке передается не только свежескопированная двойная спираль ДНК, но и весь набор необходимых ферментов, равно как и мембраны и прочие клеточные структуры — короче говоря, вся клеточная сеть. Именно так продолжается клеточный метаболизм, именно так обеспечивается постоянство его сетевых организационных моделей. Стремясь разобраться в сложном согласовании стоящей за генетической устойчивостью ферментной активности, биологи недавно с удивлением обнаружили, что она не всегда направлена на повышение точности репликации ДНК. Оказалось, что существуют механизмы, которые активно продуцируют ошибки копирования, подавляя некоторые из процессов его контроля. Более того: как выясняется, то, когда и где частота мутаций повышается, зависит не только от рода организма, но и от условий, в которых он оказывается [23]. В каждом живом организме поддерживается тончайшее равновесие между стабильностью и «изменчивостью» (mutability) — способностью организма активно продуцировать мутации. Регуляция изменчивости — одно из наиболее впечатляющих открытий, сделанных в результате генетических исследований последнего времени. По словам Келлер, эта тема стала одной из наиболее активно разрабатываемых в молекулярной биологии. «Появление новых аналитических методик, — пишет она, — позволило разъяснить многие аспекты используемого в такой регуляции биохимического аппарата. Но с каждым шагом вперед картина оказывается еще более сложной из-за всевозрастающего обилия новых подробностей» [24]. Какова бы ни была конкретная динамика такой регуляции, существование генетической изменчивости влечет за собой серьезнейшие последствия для нашего понимания эволюции. С традиционной неодарвинистской точки зрения ДНК видится, в принципе, устойчивой молекулой, подверженной беспорядочным мутациям, а эволюция, таким образом, движимой чистой случайностью и последующим естественным отбором [25]. Последние же достижения генетики побуждают биологов принять кардинально иную точку зрения: мутации активно продуцируются и регулируются эпигенетической сетью клетки и что эволюция представляет собой неотъемлемую часть самоорганизации живых организмов. Молекулярный биолог Джеймс Шапиро пишет: Эти открытия на молекулярном уровне ведут к новому пониманию того, как организуются и реорганизуются геномы, открывая целый диапазон возможной эволюции. Мы не обречены более наблюдать медленный процесс, зависящий от случайной (т. е. слепой) генетической изменчивости… мы вольны теперь реалистически мыслить на молекулярном уровне о быстрой реструктуризации генома, управляемой самосогласованными биологическими сетями [26]. Этот новый взгляд на эволюцию как на часть самоорганизации жизни оказывается подкреплен также многочисленными микробиологическими исследованиями, которые показывают, что мутации — это лишь одно из трех направлений эволюционного изменения. Два других — это генный обмен между бактериями и процесс симбиогенеза, возникновения новых форм жизни путем слияния различных видов. Картирование человеческого генома показало, что многие из генов человека имеют бактериальное происхождение, тем самым еще раз подтвердив теорию симбиогенеза, предложенную микробиологом Линн Маргулис более тридцати лет назад [27]. Совместное влияние этих генетических и микробиологических достижений представляет собой грандиозный концептуальный сдвиг в теории эволюции — от неодарвинистского акцента на «случай и целесообразность» к системному взгляду, где эволюционные изменения предстают проявлением самоорганизации живого. Поскольку системная концепция жизни также отождествляет самоорганизационную деятельность живых организмов с познанием [28], эволюция в конечном счете должна рассматриваться как когнитивныйпроцесс. Как пророчески заметила в своей нобелевской лекции генетик Барбара Макклинток: Нет никакого сомнения, что в будущем внимание исследователей окажется сосредоточено на геноме, причем они в гораздо большей степени отдадут ему должное как весьма чувствительному органу клетки, отслеживающему генную активность и исправляющему распространенные ошибки, предвидящему необычные и неожиданные события и откликающемуся на них [29]. Ограниченность генетического детерминизма Итак, подытожим первый важный вывод из последних достижений генетических исследований: устойчивость генов, «единиц наследственности» организма, не является внутренним свойством молекулы ДНК, а возникает вследствие сложной динамики клеточных процессов. Вооружившись таким пониманием генетической устойчивости, обратимся теперь к основному вопросу генетики: какова в действительности роль генов? Каким образом они порождают характерные наследственные черты и формы поведения? После открытия двойной спирали ДНК и механизма ее саморепликации молекулярным биологам потребовалось еще одно десятилетие, чтобы ответить на этот вопрос. Зачинателями соответствующих исследований вновь стали Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик [30]. Предельно упрощая, можно сказать, что клеточные процессы, стоящие за биологическими формами и образами поведения, катализируются ферментами, а ферменты определяются генами. Для синтеза того или иного белка информация, закодированная в соответствующем гене (т. е. в последовательности нуклеотидов в нити ДНК), копируется в комплементарную нить РНК. Молекула РНК играет роль посланника, доставляющего генетическую информацию в рибосому — клеточную структуру, в которой синтезируются ферменты и другие белки. В рибосоме генетическая последовательность транслируется в последовательность аминокислот — элементарных «кирпичиков», из которых состоят белки. Пресловутый генетический код — это точное соответствие, согласно которому цепочка триплетов оснований РНК транслируется в последовательность аминокислот в белковой молекуле. С учетом этих открытий ответ на вопрос о роли генов представлялся соблазнительно простым и изящным: гены кодируют синтез ферментов, которые являются необходимыми катализаторами всех клеточных процессов. Именно так гены определяют биологические характеристики и схемы поведения, и каждый из них соответствует конкретному ферменту. Это объяснение Фрэнсис Крик назвал основным положением молекулярной биологии. Оно описывает линейную причинно-следственную цепочку «ДНК — РНК — белки (ферменты) — биологические характеристики». Или, как любят запросто выражаться молекулярные биологи, «ДНК рождает РНК, РНК рождает белок, а белок рождает нас с вами» [31]. В этом основном положении содержится также утверждение, что упомянутая линейная причинно-следственная цепь определяет односторонний информационный поток от генов к белкам, не оставляя места для каких-либо обратных связей. Эта линейная цепь, однако, чересчур упрощенна, чтобы описать реальные процессы, которые включает в себя биосинтез белка. И разрыв между теоретической основой и биологической реальностью становится еще больше, если свести эту цепочку к двум ее конечным точкам, сказав, что «гены определяют поведение». Подобное воззрение, известное под названием генетического детерминизма, как раз и стало концептуальной основой генной инженерии. Оно всячески пропагандируется биотехнологической индустрией и стало общим местом в средствах массовой информации: зная точную последовательность генетических элементов в ДНК, мы поймем, как гены вызывают рак, гениальность или склонность к насилию. В течение последних четырех десятилетий генетический детерминизм был господствующей парадигмой молекулярной биологии. Благодаря ему за это время появилось огромное количество впечатляющих метафор. О ДНК часто говорят как о генетической «программе» или «инструкции» организма, как о «книге жизни», а о генетическом коде — как об универсальном «языке живого». По словам Мэ-Вань Хо, исключительное внимание к генам практически вывело из поля зрения биологов организм. Живой организм порой рассматривают попросту как совокупность генов — абсолютно пассивную, подверженную случайным мутациям и действию сил отбора со стороны среды, над которыми он не имеет никакой власти [32]. Согласно молекулярному биологу Ричарду Штроману, основной порок генетического детерминизма заключается в смешении уровней. Довольно успешная, особенно поначалу, теория генетического кода — объяснявшая, каким образом гены кодируют информацию для биосинтеза белков, — была превращена в теорию жизни, в которой гены выступают обусловливающим фактором всех биологических феноменов. «Мы смешиваем уровни в биологии, и теория перестает работать, — заключает он. — Неправомерное распространение генетической парадигмы с довольно простого уровня генетического кодирования и декодирования на более сложный уровень клеточного поведения представляет собой грубейшую гносеологическую ошибку» [33]. Трудности основного положений Трудности основного положения молекулярной биологии стали очевидны в конце 1970-х годов, когда биологи в своих генетических исследованиях перестали ограничиваться бактериями. Очень быстро они обнаружили, что у высших организмов уже не наблюдается того простого соответствия между последовательностями нуклеотидов в ДНК и аминокислот в белках, а пресловутый элегантный принцип «один ген — один белок» нуждается в пересмотре. По существу, ситуация представляется (и, кажется, не без оснований) такой, что процессы биосинтеза белков резко усложняются при переходе к более сложным организмам. У высших организмов гены, кодирующие синтез белков, очень часто не образуют непрерывной последовательности, а оказываются фрагментированы [34]. Они состоят из кодирующих сегментов, перемежающихся длинными периодическими некодирующими цепочками, функция которых до сих пор не ясна. Доля кодирующей ДНК весьма непостоянна и в некоторых организмах может составлять всего 1–2 %. Все остальное часто называют «мусором ДНК». Но коль скоро естественный отбор сохранил эти некодирующие сегменты в течение всего периода эволюции, разумно предположить, что они играют некую важную, хотя и не выясненную пока роль. Нет никакого сомнения в том, что обширный генетический ландшафт, открывшийся в результате картирования человеческого генома, содержит ряд интереснейших указаний на то, как шла эволюция человека — своего рода генетические «окаменелости», так называемые «прыгающие гены», которые в нашем далеком эволюционном прошлом выпали из своих хромосом, реплицировались независимо, а затем ввели свои копии в различные участки основного генома. Их распределение указывает на то, что некоторые из таких некодирующих последовательностей могут играть роль в общей регуляции генетической активности [35]. Иными словами, они — никакой не «мусор». После того как фрагментированный ген копируется в нить РНК, эта копия должна пройти соответствующую обработку, необходимую для сборки белковой молекулы. В игру вступают особые ферменты, которые устраняют некодирующие участки и сшивают друг с другом оставшиеся информационные сегменты, образуя полноценную расшифровку кода. Иными словами, синтезу белка предшествует редактирование РНК- сообщения. Такое редактирование не является однозначной процедурой: кодирующие последовательности могут быть сшиты по-разному, и каждый такой вариант соответствует конкретному белку. Таким образом, на основании одной и той же первичной генетической последовательности может быть синтезировано множество различных белков — по имеющимся оценкам, их число порой достигает нескольких сотен [36]. А отсюда следует необходимость отказаться от того принципа, согласно которому каждый ген ведет к синтезу одного конкретного фермента (или другого белка). На основании РНК-последовательности уже нельзя сказать, какой белок будет синтезирован. Келлер пишет: Должен сформироваться сигнал (или сигналы), определяющий структуру окончательной расшифровки… [который проистекает из] сложной регуляторной динамики клетки в целом… Выяснение структуры такого сигнализирования стало основной задачей современной молекулярной биологии [37]. Еще одним сюрпризом для ученых стало недавнее обнаружение того факта, что регуляторная динамика клеточной сети определяет не только то, какой белок будет синтезирован на основании того или иного фрагментированного гена, но и то, каким образом этот белок будет функционировать. То, что один и тот же белок в зависимости от своего контекста может выполнять множество различных функций, было известно и раньше. Теперь же ученые обнаружили, что сложная трехмерная структура молекулы белка может изменяться под воздействием множества разнообразных клеточных механизмов, приводя к изменению функции такой молекулы [38]. Говоря коротко, клеточная динамика способна привести к синтезу многих белков на основании одного и того же гена и к возникновению многих функций у одного и того же белка — целая пропасть от линейной цепочки основного положения, не так ли? Если же перейти от единичного гена ко всему геному и, соответственно, от формирования одного белка к формированию целого организма, генетический детерминизм столкнется с трудностями еще и другого рода. В процессе, скажем, развития эмбриона все образовавшиеся при делении клетки получают в точности тот же набор генов — и несмотря на это дифференцируются, превращаясь в клетки мышц, крови, нервов и так далее. На основании этого наблюдения специалисты по биологии развития еще несколько десятков лет назад пришли к выводу, что типы клеток отличаются друг от друга не потому, что они содержат различные гены, а потому что различные гены в них активизируются. Другими словами, структура генома во всех клетках одинакова, а вот организация генной активности различна. Возникает вопрос: чем же обусловлено это различие в генной активности, или, как говорят ученые, «экспрессии генов»? Как выразилась Келлер: «Гены не просто Подобная ситуация возникает и в том случае, если сравнить геном различных видов. Последние генетические исследования обнаружили разительное сходство генома человека и шимпанзе, и даже человека и мыши. Генетики теперь придерживаются того мнения, что во всем животном царстве основная телесная структура организмов базируется на весьма сходных наборах генов [40]. И тем не менее мы имеем огромное разнообразие существ. Различия между ними, опять-таки, кроются, по-видимому, в организации экспрессии генов. Для разрешения проблемы генной экспрессии молекулярные биологи Франсуа Жакоб и Жак Моно еще в начале 60-х годов выдвинули весьма остроумную гипотезу о различии между «структурными» и «регуляторными» генами. Структурные гены, считали они, ответственныза кодирование белков, а регуляторные контролируют скорость транскрипции ДНК и таким образом регулируют экспрессию генов [41]. Предполагая, что эти регуляторные механизмы сами по себе являются генетическими, Жакоб и Моно пытались остаться в рамках парадигмы генетического детерминизма и подчеркивали этот момент, используя для описания процесса биологического развития метафору «генетической программы». Дело к тому же происходило в годы триумфального становления информатики, поэтому такая метафора быстро завладела умами и стала господствующей моделью биологического развития. Дальнейшие исследования, однако, показали, что программа активизации генов содержится не в геноме, а в эпигенетической сети клетки. Был определен целый ряд клеточных структур, участвующих в регулировании генной экспрессии. В их число входят структурные белки, гормоны, сети ферментов и многие другие молекулярные комплексы. В частности, считается, что ключевую роль здесь играет хроматин — огромное количество белков, тесно переплетенных с нитями ДНК в хромосомах, — представляющий собой наиболее непосредственное окружение генома [42]. Ученые все больше проникаются осознанием того, что все биологические процессы с участием генов — точность репликации ДНК, частота мутаций, транскрипция кодирующих последовательностей и организация генной экспрессии — регулируются клеточной сетью, составной частью которой является геном. Сеть эта существенно нелинейна и охвачена множеством обратных связей, так что структура генной активности постоянно изменяется в ответ на изменение внешних условий [43]. ДНК — это важнейшая составляющая эпигенетической сети, но, вопреки основному положению, отнюдь не единственный фактор, обусловливающий биологические формы и функции. Эти последние суть эмергентные свойства нелинейной динамики сети, и у нас есть основания надеяться, что понимание процессов самоорганизации существенно углубится, когда в новой научной дисциплине эпигенетике будет применяться нелинейная динамика. И ряд биологов и математиков работают над этим уже сегодня [44]. Теория сложности, возможно, также заставит по-новому взглянуть на любопытнейшую особенность биологического развития, обнаруженную почти сто лет назад немецким эмбриологом Хансом Дришем. При помощи серии тщательных экспериментов с яйцеклетками морского ежа Дриш показал, что даже на очень ранних стадиях развития эмбриона можно разрушить несколько его клеток, и он, тем не менее, разовьется в полноценную взрослую особь [45]. Аналогично, более недавние генетические эксперименты показали, что удаление отдельных генов, даже тех из них, которые полагались абсолютно необходимыми, практически не оказывает влияния на функционирование организма [46]. Замечательная стабильность и устойчивость биологического развития состоит в том, что зародыш может начать развиваться с различных стадий (скажем, если будут случайно уничтожены отдельные гены или целые клетки), но тем не менее приобретет ту же зрелую форму, характерную для его вида. Этот феномен, по всей видимости, абсолютно несовместим с генетическим детерминизмом. По мнению Келлер, мы по-прежнему не можем дать ответа на вопрос: «Что не дает развитию сбиться с пути?» [47]. Все больше исследователей в области генетики приходит к выводу, что такая устойчивость указывает на некую функциональную избыточность генетических и метаболических путей. Клетка, по всей видимости, обеспечивает множество вариантов продуцирования необходимых клеточных структур и поддержки важнейших метаболических процессов [48]. Такая избыточность обеспечивает не только высочайшую устойчивость биологического развития, но и чрезвычайную его гибкость и приспособляемость к неожиданным переменам в окружающей среде. Генетическая и метаболическая избыточность, пожалуй, может рассматриваться как аналог видового разнообразия в экосистемах. Судя по всему, жизнь выработала достаточное разнообразие и изобилие на всех уровнях сложности. Явление генетической избыточности абсолютно несовместимо с концепцией генетического детерминизма, и особенно с предложенной биологом Ричардом Доукинсом метафорой «эгоистического гена» [49]. По Доукинсу, гены ведут себя так, словно, движимые эгоизмом, они стремятся через посредство порождаемых ими организмов распространить как можно больше собственных копий. С такой редукционистской точки зрения повсеместное наличие избыточных генов не имеет никакого эволюционного смысла. Системная же точка зрения состоит в том, что объектом естественного отбора являются не отдельные гены, а паттерны самоорганизации организма. Как пишет Келлер: «Именно сама прочность жизненного цикла… стала предметом эволюции» [50]. Множественность путей — это, безусловно, неотъемлемое свойство любой сети; его можно даже считать определяющей характеристикой сетевой структуры. Поэтому нет ничего удивительного в том, что нелинейная динамика (математический аппарат теории сложных систем, идеально пригодный для анализа сетей), способна привести к важнейшим выводам относительно природы устойчивости биологического развития. На языке теории сложных систем процесс биологического развития, формирования зародыша из рассредоточенной совокупности клеток, представляет собой непрерывное развертывание нелинейной системы [51]. Такой «клеточный пласт» обладает определенными динамическими свойствами, обусловливающими последовательность его деформаций и сращиваний по мере формирования зародыша. Полностью процесс может быть представлен математически в виде траектории в Отличительным свойством сложных нелинейных систем является проявление ими в той или иной мере «структурной устойчивости». Возмущение или деформация бассейна аттракции до некоторых пор не сказывается на основных характеристиках системы. По отношению к развивающемуся эмбриону это означает, что можно в какой-то мере изменить начальные условия этого процесса, не повлияв существенно на развитие в целом. Такая устойчивость, совершенно загадочная с точки зрения генетического детерминизма, видится следствием наиболее фундаментальных свойств сложных нелинейных систем. Что такое ген? Поразительные успехи генетиков в области определения и расшифровки конкретных генов и картирования целых геномов принесли с собой растущее понимание того, что для подлинного раскрытия генетических феноменов нам нужно пойти дальше генного уровня. Может случиться и так, что нам придется вообще отказаться от концепции гена. Как мы уже видели, гены, вопреки постулатам генетического детерминизма, не являются независимыми и обособленными агентами, обусловливающими биологические феномены, и даже их структура с трудом поддается точному определению. Генетики испытывают трудности даже в том, чтобы прийти к согласию относительно количества генов в человеческом геноме, так как доля генов, ответственных за кодирование синтеза аминокислотных последовательностей, по всей видимости не превышает двух процентов. А с учетом того, что эти кодирующие гены фрагментированы, перемежаются длинными некодирующими последовательностями, ответить на вопрос, где начинается и заканчивается конкретный ген, оказывается далеко не простым делом. До завершения проекта «Геном человека» оценки общего количества человеческих генов колебались в пределах от 30 до 120 тысяч. Нижний предел этой оценки представляется сегодня более соответствующим действительности, однако не все генетики с этим согласны. Дело вполне может обернуться так, что всё, что мы сможем сказать о генах, — это то, что они представляют собой непрерывные или фрагментированные участки ДНК, точная структура и конкретная функция которых определяются динамикой окружающей эпигенетической сети и могут изменяться в зависимости от обстоятельств. Генетик Уильям Гелбарт идет еще дальше: В отличие от хромосомы, ген — это не физический объект, а только лишь концепция, вокруг которой за прошедшие десятилетия скопилось множество предрассудков… Вполне возможно, что наступит день, когда от термина «ген» уже не будет никакой пользы и употребление его, по существу, превратится в препятствие на пути осмысления генома [53]. В своем широком обзоре современного состояния генетики к схожим выводам приходит и Эвелин Фокс Келлер: До широких масс этой идее еще предстоит дойти, но все большее число тех, кто работает на переднем крае науки, явственно убеждаются, что примат гена как ключевой концепции объяснения биологической структуры и функции характерен в гораздо большей степени для XX, чем для XXI века [54]. То обстоятельство, что многие ведущие исследователи в области молекулярной генетики осознают теперь необходимость выхода за рамки концепции генов ради более широкого эпигенетического взгляда, весьма важно для наших попыток оценить нынешнее состояние биотехнологии. Мы увидим, что все те проблемы, которые влекут за собой попытки выяснить связь между генами и болезнями, использовать клонирование в медицинских исследованиях и применять биотехнологии в сельском хозяйстве, обусловлены узостью концептуальной основы генетического детерминизма и скорее всего не исчезнут, пока главные поборники биотехнологий не утвердятся в более широких системных представлениях. Гены и болезни С возникновением в 70-х годах методик ДНК-секвенирования и генного сплайсинга новообразованные биотехнологические компании, прежде всего, обратились к медицинским приложениям генной инженерии. Основываясь на предположении, что гены определяют биологическую функцию, было естественно заключить, что первоначальные причины биологических расстройств следует искать в генетических мутациях. Соответственно, генетики поставили перед собой задачу точно определить гены, ответственные за конкретные заболевания. В случае удачи, думали они, мы научимся предотвращать и лечить «генетические» болезни, исправляя или заменяя дефектные гены. Несмотря на то, что реальных терапевтических успехов подобных методик можно было ожидать лишь в отдаленном будущем, биотехнологические компании увидели в развитии генной терапии небывалые возможности для бизнеса и стали настойчиво пропагандировать свои генетические исследования в прессе. Год за годом броские заголовкигазет и передовицы журналов бодро рапортовали об обнаружении новых «болезнетворных» генов и соответственно открывающихся терапевтических возможностях. Несколько недель спустя за ними, как правило, следовали опасения серьезных ученых, публиковавшиеся, однако, в виде небольших заметок в общей массе новостей. Генетики вскоре обнаружили огромную дистанцию между умением идентифицировать гены, участвующие в развитии болезни, и возможностью определить их точную функцию, не говоря уже о перспективах манипулирования ими для получения желаемого результата. Как мы теперь знаем, дистанция эта — прямое следствие несоответствия линейных причинно-следственных цепочек, выстраиваемых генетическим детерминизмом, характеру нелинейных эпигенетических сетей биологической реальности. Сам пресловутый термин «генная инженерия» подразумевает, что манипулирование генами — это конкретная и полностью понятная механическая процедура. В самом деле, именно так ее обычно и преподносит популярная пресса. Как пишет биолог Крейг Холдридж: Мы слышим о том, как гены Действительное же положение вещей в генной инженерии, увы, куда менее радужно. На нынешнем этапе ее развития ученые еще не умеют контролировать происходящее в организме. Они могут внедрить ген в клеточное ядро при помощи соответствующего вектора, но они никогда не знают ни того, встроит ли клетка его в свою ДНК, ни того, где он будет локализован, ни того, к каким изменениям это приведет в организме. В результате генная инженерия продвигается вперед методом проб и ошибок чрезвычайно расточительным образом. Доля успеха в генетических экспериментах составляет всего лишь около одного процента, поскольку тот живой контекст организма-хозяина, который этотуспех определяет, оказывается, по большей части, недоступен инженерному мышлению, составляющему основу нынешних биотехнологий [56]. «Генная инженерия, — пишет биолог Дэвид Эренфельд, — основывается на предположении, что мы можем взять ген у вида А, где он делает что-то полезное, и передать его виду Б, где он станет делать то же самое. Большинство генных инженеров знают, что это не всегда верно, но биотехнологическая индустрия в целом действует так, будто это бесспорно» [57]. Эренфельд отмечает, что указанная предпосылка сталкивается с тремя основными трудностями. Во-первых, экспрессия гена зависит от генетического и клеточного окружения (т. е. всей эпигенетической сети) и может изменяться, когда он оказывается в иной среде. «Раз за разом, — пишет биолог Ричард Штроман, — мы наблюдаем, что гены, связанные с заболеванием у мыши, не обнаруживают такой связи в организме человека… Таким образом, оказывается, что мутации даже ключевых генов оказывают либо не оказывают влияние на болезнь в зависимости от генетического окружения, в котором они имеют место» [58]. Во-вторых, роль генов как правило многогранна, и нежелательные эффекты, подавляемые в организмах одного вида, могут проявиться при передаче гена другому виду. И в-третьих, очень часто те или иные качества обусловлены множеством генов, порой даже расположенных в различных хромосомах, и манипулировать ими крайне сложно. Совокупность этих трех проблем и является причиной того, что применение генной инженерии в медицинских целях до сих пор не принесло желаемых результатов. «Перенести гены в новую среду и заставить их… работать как раньше, — подытоживает Дэвид Уэзеролл, директор Института молекулярной медицины при Оксфордском университете, — с учетом всех вовлеченных в процесс регуляторных механизмов оказывается пока что слишком сложной задачей для молекулярных генетиков» [59]. Поначалу генетики надеялись, что удастся связать каждое конкретное заболевание с конкретным геном, однако выяснилось, что «одно-генные» расстройства крайне малочисленны и ответственны не более чем за 2 % человеческих заболеваний. Но даже и в таких, не допускающих разночтений случаях — скажем, при серповидноклеточнойанемии, атрофии мышц или кистозном фиброзе, — когда в результате мутации нарушается функция одного ключевого белка, связь между дефектным геном и течением болезни все еще плохо изучена. Так, серповидноклеточная анемия, распространенная у представителей негроидной расы, при одном и том же дефектном гене может протекать совершенно по-разному, у одних вызывая смерть в раннем детстве, а у других оставаясь практически недиагностируемой в среднем возрасте [60]. Другая проблема состоит в том, что дефектные гены при таких одногенных заболеваниях часто очень и очень велики. Ген, ответственный за кистозный фиброз — болезнь, распространенную у жителей Скандинавии, — состоит примерно из 230 000 пар нуклеотидов и кодирует синтез белка, состоящего из почти полутора тысяч аминокислот. В этом гене наблюдались более 400 различных мутаций. Из них к заболеванию приводит только одна, к тому же у разных людей одни и те же мутации могут вызывать различные симптомы. Все это делает поиск «кистознофиброзного дефекта» крайне проблематичным [61]. Проблемы, связанные с изучением немногочисленных одногенных расстройств, еще более усугубляются в случае столь обычных болезней, как рак или сердечно-сосудистые заболевания, где в игре участвует сеть множества генов. Здесь, как отмечает Эвелин Фокс Келлер, пределы наших нынешних знаний видны куда более отчетливо. Сетевой эффект приводит к тому, что, хотя мы достигли огромных успехов в распознании генетического риска, перспективы существенных терапевтических подвижек — которые, как думалось всего десять лет назад, тут же последуют за разработкой новых диагностических методик — отодвигаются в еще более отдаленное будущее [62]. Такая ситуация вряд ли изменится, пока генетики не решатся выйти за рамки генов и не сосредоточатся на изучении сложной организации клетки как целого. Ричард Штроман пишет по этому поводу: [Например,] в случае коронарного артериита определено более ста генов, вносящих тот или иной согласованный вклад в развитие болезни. Когда речь идет о сети из сотни генов и их продуктов, тонкое взаимодействие которых с окружением воздействует на биологическую функцию, попросту наивно думать, что в диагностическом анализе можно обойтись без теории нелинейного сетевого взаимодействия [63]. Тем временем биотехнологические компании для оправдания своих исследований по-прежнему поднимают на щит устаревшую догму генетического детерминизма. Как указывает Мэ-Вань Хо, попытки определить генетические предпосылки таких болезней, как рак, диабет или шизофрения, — не говоря уже о состояниях вроде алкоголизма или предрасположенности к преступлениям — сводят проблему к конкретным людям и отвлекают внимание исследователей от изучения роли в ней общества и окружающей среды [64]. Биотехнологические компании, несомненно, прежде всего, заинтересованы не в здоровье людей или прогрессе медицины, а в прибылях. И настойчивое внушение широкой публике мысли о том, что гены определяют поведение, — один из наиболее действенных способов поддержать котировку своих акций при полном отсутствии сколько-нибудь значимых медицинских достижений. Биология и этика клонирования Генетический детерминизм также оказал решающее влияние на публичные дискуссии вокруг клонирования, вызванные ошеломляющими успехами в получении новых организмов путем генетических манипуляций, а не полового размножения. Как мы увидим ниже, использованная в этих случаях методика отличается от клонирования в строгом смысле слова, но тем не менее в прессе традиционно называется именно так [65]. Когда в 1997 году известие о том, что эмбриолог Иэн Уилмут и его коллеги из Рослиновского института в Шотландии «клонировали» таким образом овцу, стало достоянием широкой публики, оно, помимо сиюминутных восторгов научного сообщества, породило глубокую обеспокоенность и многочисленные публичные дискуссии. Люди задавали вопросы: следует ли ожидать в ближайшее время клонирования человека? А как насчет этических норм? Вообще, почему было разрешено проводить такие исследования втайне от общественности? В своем весьма глубоком обзоре, посвященном науке и этике клонирования, специалист по эволюционной биологии Ричард Левонтин отмечает, что при рассмотрении этой полемики необходимо учитывать утвердившиеся в обществе позиции генетического детерминизма [66]. Широкая публика не знает о принципиальной ущербности доктрины, согласно которой гены «создают» организм, а потому естественным образом считает, что одни и те же гены приведут к созданию одного и того же человека. Иными словами, большинство людей путает генетический статус организма со всей полнотой биологических, психологических и культурных характеристик человеческого существа. В формировании индивидуума — как в возникновении его биологического облика, так и в становлении его уникальной личности в результате определенного жизненного опыта — участвуют далеко не только гены. Поэтому «клонирование Эйнштейна» — это абсурд. Как мы увидим ниже, однояйцовые близнецы генетически тождественны в гораздо большей степени, чем клонированный организм и его генный донор, и тем не менее личность их и ход жизни, как правило, весьма разнятся — даже несмотря на склонность многих родителей подчеркнуть сходство близнецов, одинаково их одевать, давать им одно и то же образование и т. п. Все опасения, что клонирование вступит в конфликт с уникальностью человеческой личности, беспочвенны. По словам Левонтина, «вопрос… не в том, разрушает ли генетическая тождественность как таковая человеческую индивидуальность, а в том, не подорвет ли биологическая безграмотность широкой публики чувство собственной уникальности и независимости у конкретного человека» [67]. Однако я должен сразу оговориться, что клонирование человека морально ущербно и неприемлемо по другим причинам, на которых я еще остановлюсь. Генетический детерминизм, кроме того, служит основой представлений о том, что клонирование человека может быть оправдано в особых случаях — например, если женщина во что бы то ни стало хочет иметь ребенка от своего мужа, находящегося в глубокой коме, или бесплодный мужчина, все родственники которого погибли, не хочет, чтобы его род прервался. В основе всех этих гипотетических ситуаций лежит ложная посылка, что сохранение генетической тождественности человека каким-то образом означает сохранение самого его существа. Любопытно, что, как отмечает Левонтин, здесь мы сталкиваемся с отголосками древних представлений о связи крови человека с его классовой принадлежностью или личными качествами. За прошедшие века это заблуждение породило огромное множество беспочвенных моральных проблем и стало причиной бесчисленных трагедий. Подлинные моральные проблемы, связанные с клонированием, станут очевидны, когда мы уясним, какие именно генетические манипуляции применяются в нынешней практике и какие мотивы стоят за такого рода исследованиями. Когда сегодняшние биологи пытаются «клонировать» животное, они берут зрелую яйцеклетку одной особи, удаляют ядро и соединяют с ядром (или целой клеткой) другой особи. Получившаяся «гибридная» клетка, представляющая собой аналог оплодотворенной яйцеклетки, развивается затем в пробирке, и если это развитие проходит «нормально», вводится в матку третьей особи, которая служит суррогатной матерью и вынашивает эмбрион в течение положенного срока [68]. Научное достижение Уилмута и его коллег состояло в том, что они показали возможность преодоления препятствий, вызванных клеточной дифференциацией. Взрослые клетки животного дифференцированы, и в обычных условиях их деление может привести только к появлению большего числа точно таких же клеток. Биологи считали, что такая дифференциация необратима. Но ученые из Рослиновского института показали, что взаимодействие генома и клеточной сети каким-то образом способно обратить ее вспять. В отличие от однояйцовых близнецов, «клонированное» животное не полностью генетически тождественно организму-донору, поскольку обработанная клетка, из которой оно развивалось, кроме ядра одной особи (поставляющего основную массу генома) содержала клетку с удаленным ядром, взятую от другого донора, и, соответственно, дополнительные, внеядерные гены [69]. Подлинные этические трудности, связанные с существующей процедурой клонирования, коренятся в порождаемых ею проблемах биологического развития. Они являются следствием того важнейшего обстоятельства, что обработанная клетка, из которой развивается эмбрион, является гибридом клеточных компонентов двух различных животных. Ее ядро происходит от одного организма, а остальная клетка — со всей эпигенетической сетью — от другого. Вследствие чрезвычайной сложности эпигенетической сети и ее взаимодействия с геномом два этих компонента лишь в очень редких случаях могут оказаться совместимыми, а наши знания о регуляторных функциях клетки и ее сигнальных процессах пока что далеко не достаточны для того, чтобы их согласовать. Таким образом, существующая процедура клонирования оказывается в значительно большей степени основанной на пробах и ошибках, чем на понимании глубинных биологических процессов. В экспериментах Рослиновского института было создано 277 овечьих эмбрионов, из которых выжил только один — полезный выход не превысил трети процента. Помимо вопроса о том, стоит ли губить такое количество зародышей во имя науки, следует принять во внимание и то, В случае же «клонирования» несовместимость двух компонентов исходной обработанной клетки вполне может привести к тому, что хромосомы станут делиться несинхронно с клетками эмбриона [70]. В результате в клетках эмбриона будет иметь место излишек или же недостаток хромосом, а значит, зародыш будет дефектным. Он либо погибнет, либо, что еще хуже, разовьется в какого-нибудь уродца. Подобное использование животных неизбежно породит вопросы этического характера, даже если исследователями движет исключительно стремление расширить медицинское знание и помочь человечеству. А в нынешней ситуации эти вопросы еще более настойчиво требуют ответа, поскольку темпы и направление указанных работ определяются в первую очередь коммерческими интересами. В биотехнологической индустрии ведется множество коммерческих разработок с использованием методик клонирования, притом что сопряженная с ними угроза здоровью нередко высока, а польза весьма гипотетична. Одно из направлений исследований связано с получением животных эмбрионов, ткани и клетки которых могут быть полезны при лечении людей. Другое направление состоит в том, чтобы привить измененные гены человека животным, моделируя таким образом человеческие заболевания. Так, путем подобных манипуляций удалось получить рак у мышей, и полученные в результате больные трансгенные животные были запатентованы! [71] Стоит ли удивляться, что у многих людей подобный бизнес вызывает отвращение? Еще один масштабный биотехнологический проект состоит в том, чтобы генетически модифицировать скот таким образом, чтобы получаемое от него молоко содержало полезные вещества. Как и названные ранее проекты, эти попытки не обходятся без отбраковки множества эмбрионов ради получения нескольких трансгенных животных — к тому же часто не отличающихся жизнестойкостью. Я уже не говорю о таком первостепенном вопросе, как безопасность для здоровья человека конечного продукта — трансгенного молока. Поскольку генноинженерные процедуры всегда предполагают использование инфекционных векторов генного переноса, вполне способных, рекомбинируя, порождать новые болезнетворные вирусы, то опасности, которые таит в себе трансгенное молоко, намного превосходят ожидаемую его пользу [72]. Этические проблемы, связанные с экспериментами по клонированию животных, возрастут многократно, если их объектом станут люди. Сколькими человеческими зародышами мы готовы пожертвовать? Скольким уродцам мы позволим появиться на свет в результате этой фаустовской науки? Совершенно очевидно, что всякая попытка клонировать человека при нынешнем уровне наших знаний будет абсолютно аморальна и недопустима. Безусловно, даже в случае экспериментов по клонированию животных моральным долгом научного сообщества является установление строгих этических норм и открытость для общественного контроля. Биотехнология в сельском хозяйстве Применение генной инженерии в сельском хозяйстве породило гораздо большее сопротивление со стороны широкой публики, чем ее медицинские приложения. Этому неприятию, приобретшему за последние несколько лет размах международного политического движения, имеется несколько причин. Большинство людей по всему миру воспринимают хлеб насущный как некую основу своего существования, а потому испытывают естественную обеспокоенность по поводу перспектив химического загрязнения продуктов питания или генетических манипуляций над ними. Не разбираясь особо в тонкостях генной инженерии, они, тем не менее, с подозрением воспринимают известия о новых пищевых технологиях, втайне разработанных мощными корпорациями, которые проталкивают товар без каких-либо предупреждений, маркировок и невзирая на общественное мнение. Между тем в последние годы вопиющее несоответствие рекламы биотехнологической индустрии реалиям пищевых технологий стало более чем очевидным. Рекламные ролики рисуют нам прекрасный новый мир, в котором человек обретет полный контроль над природой. Растения превратятся в генетически сконструированные продукты, приспособленные к нуждам потребителя. Новые сорта станут устойчивыми к засухе, насекомым-вредителям и сорнякам. Фрукты будут вечно свежие и не теряющие своей привлекательности. Сельское хозяйство не будет больше полагаться на химикаты, а значит, не будет отравлять окружающую среду. Пища станет лучше и безопасней, чем когда-либо. Люди забудут о том, что такое голод. Слыша такого рода оптимистичные, но в высшей степени наивные прогнозы, защитники окружающей среды и борцы за социальную справедливость испытывают что-то вроде дежа вю. Многие из нас прекрасно помнят, как несколько десятилетий назад те же агрохимические корпорации почти в тех же выражениях ратовали за новую эру химизированного сельского хозяйства, патетически названную «зеленой революцией» [73]. Болезненного осознания обратной стороны химизации, однако, не пришлось долго ждать. Сегодня хорошо известно, что «зеленая революция» не принесла пользы ни фермерам, ни земле, ни потребителям. Интенсивное использование химических удобрений и пестицидов изменило саму структуру сельского хозяйства, так как представители агрохимической индустрии убеждали фермеров, что они могут хорошо заработать, засаживая огромные площади одной и той же доходной культурой, а с сорняками и вредителями легко справятся при помощи химикатов. Это пристрастие к монокультурам существенно повысило опасность опустошения площадей одним вредителем и нанесло серьезный ущерб здоровью фермеров и всему населению сельскохозяйственных районов. Появление новых химикатов сделало сельское хозяйство предельно механизированным и энергоемким, принесло существенные дивиденды крупным землевладельцам и погубило множество традиционных семейных фермерских хозяйств. Жертвами «зеленой революции» стало множество людей по всему миру, покинувших сельские районы и пополнивших армию городских безработных. Последствия чрезмерной химизации сельского хозяйства стали губительными для земли и здоровья людей, для наших общественных отношений и для всего природного окружения, от которого зависит наше благосостояние и выживание в будущем. Многолетнее выращивание химически удобряемых монокультур нарушило равновесие экологических процессов в почве; общее количество ее органического вещества, а вместе с тем и способность удерживать влагу уменьшилось. Вызванные этим изменения в структуре почвы породили множество пагубных последствий — истощение плодородного слоя, пересыхание почв, ветровая и водяная эрозия и т. д. Нарушение экологического равновесия, вызванное пристрастием к монокультурам и химикатам, также привело к резкому увеличению численности вредителей и заболеваемости растений. Пытаясь противостоять этому, фермеры распыляли еще большие количества пестицидов, вовлекаясь в порочный круг опустошения и разорения земли. Растущее загрязнение почвы, питьевой воды и продуктов питания ядохимикатами несло в себе все новые угрозы здоровью людей. Увы, представители агрохимической индустрии, похоже, не усвоили уроков «зеленой революции». Как пишет биолог Дэвид Эренфельд: Как и интенсивное сельское хозяйство, генную инженерию часто называют гуманной технологией, способной накормить большее число людей более качественными продуктами. Это, однако, весьма далеко от истины. За очень редкими исключениями, генная инженерия направлена на то, чтобы продавать попавшим в зависимость фермерам больше химикатов и трансгенных продуктов [74]. Правда в том, что большинство новаций в пищевых биотехнологиях обусловлены не реальной в них потребностью, а стремлением к наживе. Так, трансгенная соя фирмы «Монсанто» была специально разработана устойчивой к производимому той же фирмой гербициду «Раундап», чтобы повысить продаваемость этого продукта. Ради повышения продаж фирма «Монсанто» выпустила также семена хлопка со встроенныминсектицидным геном. Подобные технологии увеличивают зависимость фермеров от патентованных и защищенных «правом на интеллектуальную собственность» продуктов, ставя проверенные веками крестьянские методы воспроизводства, хранения и обмена семян вне закона. Мало того, биотехнологические компании нередко устанавливают «технологические надбавки» на цену семян или принуждают фермеров втридорога платить за «гербицидно-семенные» комплекты [75]. Слияния крупных корпораций и установленный ими контроль над биотехнологиями полным ходом ведут к небывалой прежде концентрации собственности и власти в сфере производства продуктов питания [76]. Десяток крупнейших агрохимических компаний контролирует сегодня 85 % мирового рынка; пять из них практически полностью контролируют рынок генетически модифицированных семян. Одна только «Монсанто» скупила акции основных семеноводческих компаний Индии и Бразилии, не говоря уже о множестве мелких биотехнологических фирм, а компания «Дюпон» купила крупнейшего в мире производителя семян «Пионер хай-бред». Целью этих гигантов является создание общемировой сельскохозяйственной системы, в которой они могли бы контролировать все стадии пищевого производства и манипулировать как запасами продуктов, так и ценами на них. Как объяснил один из представителей руководства «Монсанто»: «На ваших глазах происходит консолидация всей пищевой цепи» [77]. Все ведущие агрохимические компании планируют прибегнуть к тому или иному варианту «технологии самоубийства» [36] — конструированию растений с генетически стерилизованными семенами, чтобы вынудить фермеров ежегодно покупать патентованные продукты. Такая политика будет особенно губительной для стран южного полушария, где 80 Поборники биотехнологии любят говорить о том, что без генетически модифицированных семян невозможно накормить мир. При этом они прибегают к тем же ущербным рассуждениям, которые в течение десятилетий поднимали на щит сторонники «зеленой революции». Традиционное производство продуктов питания, утверждают они, неспособно идти в ногу с ростом населения. В 1998 реклама фирмы «Монсанто» гласила: «Обеспокоенность не спасет наших детей от голода. Их спасут пищевые биотехнологии» [78]. Как отмечают агроэкологи Мигель Альтьери и Питер Россет, этот аргумент основывается на двух ложных посылках [79]. Первая — это предположение, будто мир голодает из-за недостатка продуктов, а вторая — что генная инженерия есть единственный способ повысить их производство. Специалистам по развитию человечества давно известно, что между голодом и плотностью или скоростью прироста населения в стране нет прямой связи. Наряду с такими густонаселенными странами, как Бангладеш или Гаити, голодающих немало и там, где плотность населения невелика — например, в Бразилии или Индонезии. Даже в США с их сверхизобилием от 20 до 30 миллионов людей недоедают. В своем недавно переизданном классическом исследовании «Голод в мире: двенадцать мифов» Фрэнсис Мур Лаппе и ее коллеги из Института политики в вопросах питания и развития представили подробный отчет о производстве продуктов питания в мире [80]. Отчет этот удивил многих. Авторы показали, что в современном мире наблюдается не нехватка, а избыток продовольствия. За последние тридцать лет рост производства продуктов питания на 16 % обогнал рост населения. Огромное перепроизводство зерна резко понизило его цену на мировом рынке. В течение последних пятидесяти лет рост запасов продовольствия опережал рост населения во всех регионах, кроме Африки. Исследование 1997 года показало, что в развивающихся странах 78 % страдающих от недоедания детей в возрасте до пяти лет проживают в государствах с избытком продовольствия. Многие из этих стран, несмотря на свирепствующий в них голод, экспортируют больше продуктов питания, чем импортируют. Приведенная статистика ясно свидетельствует, что утверждение, будто мир невозможно накормить без биотехнологий, есть высшая степень фарисейства. Во всем мире главные причины голода никак несвязаны с пищевым производством. Они — в бедности, человеческом неравенстве и отчужденности от земли и ее плодов [81]. Люди голодают потому, что средства производства и распределения продуктов питания р находятся в руках богатых и власть имущих. Голод в мире — это не техническая, а политическая проблема. Мигель Альтьери пишет, что деятели агробизнеса игнорируют общественные и политические реалии, утверждая, будто эту проблему не решить без новейших биотехнологий. «Если не взяться за исходные причины, — говорит он, — люди будут голодать при любых технологиях» [82]. Биотехнологиям, безусловно, может найтись место в сельском хозяйстве будущего, если их станут применять разумно, в сочетании с соответствующими социальными и политическими мерами, и если они позволят производить лучшие продукты питания без побочных эффектов. К сожалению, разработанные на сегодняшний день и широко рекламируемые биотехнологии этим условиям не удовлетворяют ни в коей мере. Недавние полевые испытания показали, что использование генетически модифицированных семян не приводит к существенному повышению урожайности [83]. Более того, имеются серьезные свидетельства, что безоглядное применение генетически модифицированных культур не решает, а, наоборот, усугубляет проблему голода. Если производство и распространение трансгенных семян будет и дальше полностью оставаться в руках частных корпораций, эти семена окажутся слишком дороги для бедных крестьян. И если биотехнологическая индустрия и впредь будет защищать свою продукцию патентами, не позволяющими фермерам создавать запасы семян и обмениваться ими, бедняки станут еще бедней. Согласно недавнему докладу благотворительной организации «Христианская помощь», «генетически модифицированные культуры… создают классические предпосылки голода и дефицита. Сосредоточение ресурсов в руках горстки собственников (что характерно для сельскохозяйственного производства, основанного на патентованных продуктах) и резкое снижение разнообразия сельскохозяйственной продукции — вот главные препятствия на пути обеспечения продовольственной безопасности» [84]. Экологическая альтернатива Итак, химические и генетические технологии сельского хозяйства не способны избавить человечество от голода, а, наоборот, ведут к истощению почв, социальной несправедливости и угрожают экологическому равновесию. Что же в таком случае может помочь решить эти проблемы? К счастью, в нашем распоряжении имеется хорошо описанный подход, повсеместно доказавший свою эффективность, — подход в равной степени новый и проверенный временем, подход, понемногу проникающий в сельскохозяйственный мир, совершая в нем тихую революцию. Это экологическая альтернатива, известная под самыми разными названиями: «органического сельского хозяйства», «устойчивого растениеводства», «агроэкологии» и т. д. [85] При «органическом» производстве фермеры для повышения урожайности, борьбы с вредителями и сохранения плодородия почв используют не химию и не генную инженерию, а технологии, основанные на экологическом знании. Они поддерживают разнообразие выращиваемых культур, чередуя их таким образом, чтобы вредителей, привлеченных одной культурой, не привлекала следующая. Фермерам известно, что полностью истреблять вредителей неразумно, так как это уничтожит их естественных врагов и нарушит баланс здоровой экосистемы. Вместо химических удобрений эти фермеры вносят на поля навоз и запахивают обратно пожнивные остатки, возвращая, таким образом, в почву органическую массу для очередного витка биологического цикла. Органическое сельское хозяйство устойчиво, потому что оно полагается на экологические принципы, отшлифованные эволюцией в течение миллиардов лет [86]. Тем, кто стоит на этих позициях, известно, что плодородная почва — это живая почва, в каждом кубическом сантиметре которой содержатся миллиарды живых организмов. Это сложная экосистема, в которой необходимые для жизнедеятельности вещества совершают круговорот, поступая от растений к животным, затем попадая в навоз, оттуда к почвенным бактериям и обратно к растениям. Естественным топливом этих биологических циклов является солнечная энергия, и для поддержания всей этой системы, для сохранения в ней равновесия необходимы живые организмы всех видов и размеров. Благодаря почвенным бактериям происходят различные химические превращения — например, процесс связывания атмосферного азота, который таким образом становится доступен растениям. Сорняки с глубоко проникающими корнями выносят на поверхность минеральные вещества, где ими могут питаться культурные растения. Земляные черви взрыхляют почву, делают ее менее плотной. И все эти процессы взаимосвязаны, лишь их совокупность способна породить питающую среду, которая поддерживает жизнь на Земле. Органическое сельское хозяйство сохраняет и поддерживает широкомасштабные экологические циклы, включая биологические процессы в пищевое производство. При такой обработке в почве повышается содержание углерода, а значит, органическое сельское хозяйство помогает остановить глобальное потепление. По оценкам физика Эймори Лавинза, на повышение содержания углерода в истощенных почвах до приемлемого уровня потребовался бы практически весь объем выбросов углерода вследствие человеческой деятельности [87]. Органическое животноводство поддерживает имеющиеся наземные и внутрипочвенные экосистемы. В целом такое производство требует больших затрат ручного труда и является общественно-ориентированным. Оно вполне может осуществляться на небольших фермах, управляемых силами их владельцев. Выращенное таким образом чаще продается на крестьянских рынках, а не в супермаркетах, что сокращает расстояние «от поля до стола», экономит энергию и обеспечивает свежесть продуктов питания [88]. Возрождение органического сельского хозяйства происходит по всему миру. Товарным производством органических продуктов питания заняты фермеры более чем 130 стран. Общая площадь обрабатываемых таким образом земель составляет по оценкам более 7 миллионов гектаров, а годовой оборот рынка органического продовольствия вырос до 22 миллиардов долларов [89]. Участники прошедшей в итальянском городе Белладжо научной конференции по устойчивому сельскохозяйственному производству, сообщают о поразительных результатах ряда крупномасштабных экспериментальных проектов по тестированию таких агроэкологических методик, как севооборот, совмещение культур, использование мульчи и компоста, террасирование, сбор поверхностного стока и т. д. [90] Многие из этих результатов были достигнуты в бедных ресурсами районах, считавшихся непригодными для сельскохозяйственного производства. Так, агроэкологические проекты с участием около 730 тысяч африканских семейных ферм привели к повышению урожайности от 5 до 100 % при снижении себестоимости. Благодаря этому резко — до 10 раз — возросли доходы фермеров. Исследования вновь и вновь показывают, что органические методы не только повышают производительность сельского хозяйства и сулят множество выгод экологического характера, но и обогащают фермеров. Как сказал один замбийский крестьянин: «Агролесоводство вернуло мне человеческое достоинство. Моя семья больше не голодает — теперь я могу даже помочь соседям» [91]. На юге Бразилии использование запашных культур для повышения почвенной активности и водоудерживающей способности позволило 400 000 фермерам повысит урожайность кукурузы и сои более чем на 60 %. В горных районах Анд увеличение разнообразия выращиваемых культур привело к более чем двадцатикратному повышению урожайности. В Бангладеш комплексная рисоводческо-рыборазводная программа повысила урожайность риса на 8 %, а доходы фермеров — на 50 %. В Шри-Ланке результатом комплексной растениеводческой программы по борьбе с вредителями стало повышение урожайности риса на 11–14 %, а чистого дохода — на 38-178 %. В материалах конференции в Белладжо подчеркивается, что новаторские методики были целиком поддержаны местными сообществами и основывались не только на научных разработках, но и на существующих традиционных знаниях и ресурсах. Благодаря этому «новые методы быстро завоевали популярность среди фермеров, что указывает на возможность использования сложных технологий силами самих производителей, если вместо обычного инструктирования фермеры сами начнут активно осмысливать применение технологий для своих нужд» [92]. Опасности сельскохозяйственной генной инженерии На сегодня собрано множество свидетельств того, что органическое сельскохозяйственное производство является достойной альтернативой промышленным химическим и генетическим технологиям. Как заключает Мигель Альтьери, органические методы представляют собой «экономически действенные, экологически мягкие и социально оздоровляющие способы повышения сельскохозяйственной производительности» [93]. Увы, этого никак не скажешь о нынешних генноинженерных приложениях. Опасности существующих сельскохозяйственных биотехнологий — прямое следствие нашего недостаточного понимания генного функционирования. Мы лишь недавно осознали тот факт, что все биологические процессы, в том числе и генные, регулируются клеточной сетью, частью которой является геном, и что характер генетической активности постоянно изменяется в ответ на перемены в клеточном окружении. Биологи в своих исследованиях только начинают переносить акцент с генных структур на метаболические сети, о сложной динамике которых они по-прежнему знают очень мало. Нам также известно, что все растения включены в сложные наземные и внутрипочвенные экосистемы, в которых происходит непрерывный круговорот неорганической и органической материи. И снова-таки, мы очень мало знаем об этих экологических циклах и сетях — в том числе из-за многолетнего господства генетического детерминизма и вызванного им сильнейшего перекоса в биологических исследованиях, вследствие которого молекулярная биология и экология оказались в неравных финансовых условиях. Из-за относительной простоты растительных клеток и регулирующих сетей по сравнению с животными сетями генетикам гораздо проще вводить в растения чужеродные гены. Но проблема в том, что трансгенное растение, выращенное в результате введения такого чужеродного гена в его ДНК, становится частью всей экосистемы. Ученые, сотрудничающие с биотехнологическими компаниями, очень мало знают о связанных с этим биологических процессах и еще меньше — об экологических последствиях своей деятельности. Наиболее распространенным применением биотехнологии растений стала разработка гербицидоустойчивых сортов с целью повысить сбыт конкретных гербицидов. Имеются серьезные основания полагать, что трансгенные растения путем опыления будут скрещиваться с окружающими их дикими сородичами, что приведет к появлению гербицидоустойчивых «суперсорняков». И полученные свидетельства говорят о том, что такой генный переток между трансгенными культурами и дикими растениями уже имеет место [94]. Другая серьезная проблема заключается в опасности перекрестного опыления между трансгенными и расположенными по соседству органическими культурами, что ставит под угрозу возможность сертификации последних как подлинно органических. В оправдание своей деятельности поборники биотехнологий часто утверждают, что генная инженерия сродни обычной селекции — многовековой традиции генного обмена для получения лучших сортов растений и пород животных. Иногда они договариваются даже до того, что современные биотехнологии — это высшая стадия естественной эволюции. Более далекое от истины утверждение трудно себе представить. Прежде всего, скорость изменения генов в результате биотехнологических манипуляций на несколько порядков выше естественной. Никакой селекционер не смог бы изменить геном половины соевых бобов в мире всего за три года. Генетическое модифицирование растительных культур идет бешеными темпами; трансгенные культуры массово высеваются без должного предварительного исследования их непосредственного и отдаленного влияния на экосистемы и здоровье людей. Эти непроверенные потенциально опасные культуры распространяются сегодня по всему миру, и вред от них может оказаться непоправимым. Другое отличие генной инженерии от обычной селекции состоит в том, что селекционеры осуществляют генный обмен между сортами и видами, которые скрещивались бы и в естественных условиях, тогда как генная инженерия позволяет биологам вводить в геном растения совершенно новые и чужеродные гены — принадлежащие растениям или животным, с которыми данное растение никогда не сможет скреститься естественным образом. Ученые преодолевают природные межвидовые барьеры с помощью агрессивных векторов генного переноса, многие из которых являются производными болезнетворных вирусов, способных рекомбинировать с существующими вирусами, производя на свет новые патогены [95]. Как выразился недавно один биохимик: «Генная инженерия гораздо больше похожа на вирусную инфекцию, чем на обычную селекцию» [96]. Глобальное сражение за раздел рынка диктует не только темпы разработки и распространения трансгенных культур, но и основные направления исследований. Это, пожалуй, наиболее тревожное отличие генной инженерии от всех ранее известных путей генного обмена как в природе, так и в традиционной селекции. Говоря словами нынепокойной Донеллы Медоуз: «Природа делает отбор, руководствуясь способностью видов развиваться и размножаться в естественной среде. Фермеры в течение десяти тысяч лет отбирали то, что может накормить людей. Теперь же критерий отбора — возможность запатентовать и продать» [97]. Ввиду того что одной из основных целей биотехнологии растений до сих пор остается повышение сбыта химикатов, она угрожает природе так же, как и химизация сельского хозяйства [98]. Тенденция к созданию обширных международных рынков сбыта одного продукта приводит к чрезмерному увлечению монокультурами, которое снижает биологическое разнообразие и тем самым подрывает продовольственную безопасность и делает растения более уязвимыми по отношению к болезням, вредителям и сорнякам. Особенно остро эти проблемы стоят в развивающихся странах, где монокультуры вытесняют традиционное разнообразие сельскохозяйственного производства, обрекая множество видов на вымирание и порождая неизвестные ранее проблемы со здоровьем у крестьян [99]. Весьма показателен в этом смысле пример с генетически сконструированным «золотым рисом». Несколько лет назад небольшая группа генетиков-идеалистов по собственной инициативе создала сорт желтого риса с повышенным содержанием бета-каротина — вещества, которое превращается в человеческом организме в витамин А. Этот рис пропагандировался в качестве лекарства от слепоты и нарушений зрения, вызванных нехваткой витамина А. По данным ООН, от нее страдает сегодня более двух миллионов детей. Появление этого «чудо-лекарства» вызвало бурные восторги прессы, однако более тщательные исследования показали, что новый продукт не столько помогает детям из группы риска, сколько повторяет ошибки «зеленой революции», представляя собой очередную угрозу экосистемам и человеческому здоровью [100]. Выращивание «витаминного» риса снижает биоразнообразие и отодвигает на второй план альтернативные источники витамина А, доступные в традиционных сельскохозяйственных системах. Агроэколог Вандана Шива указывает, что, например, бенгальские крестьянки употребляют в пищу огромное множество зелени, являющейся великолепным источником бета-каротина. От недостатка витамина А больше всего страдают неимущие, те, ктовообще плохо питается. Такие люди гораздо больше выиграли бы от экологически устойчивого, локально-самодостаточного сельскохозяйственного производства, а не от трансгенных культур, которые являются для них непозволительной роскошью. В странах Азии овощи и фрукты — источники витамина А — часто выращиваются без ирригации, в то время как рис требует интенсивного орошения, которое может повлечь за собой необходимость бурения скважин или сооружения больших дамб со всеми вытекающими отсюда экологическими последствиями. Кроме того, как и в случае прочих генетически модифицированных культур, пока что очень мало известно об экологическом воздействии витаминного риса на почвенные организмы и другие виды, связанные с рисом пищевыми цепями. «Пропаганда его в качестве лекарства от слепоты при полном игнорировании более безопасных, дешевых и доступных альтернатив, при огромном агробиоразнообразии, — заключает Шива, — это не что иное, как борьба со слепотой вслепую». Большинство экологических опасностей, связанных с гербицидоустойчивыми культурами, — такими, как соевые бобы «Раундап реди» фирмы «Монсанто», — обусловлены непрекращающимся ростом использования производимого этой компанией гербицида. Устойчивость к данному конкретному ядохимикату — это единственное (и широко рекламируемое) достоинство упомянутой культуры — естественным образом толкает фермеров к применению огромных количеств фирменного гербицида. Имеются неопровержимые свидетельства того, что такое массовое увлечение одним ядохимикатом резко повышает гербицидоустойчивость популяций сорняков, порождая порочный круг вследствие еще более интенсивного его применения. От подобного использования токсичных химикатов страдают в первую очередь потребители. Постоянное опрыскивание растений гербицидом приводит к тому, что в итоге они попадают к нам на стол. Мало того: растения, подвергаемые массированной обработке гербицидами, испытывают стресс, на который обычно откликаются повышенной или же пониженной выработкой определенных веществ. Так, известно, что гербицидоустойчивые растения семейства бобовых отличаются повышенным уровнем растительных эстрогенов, способных вызвать серьезные расстройства репродуктивной системы — особенно у юношей [101]. Почти 80 Полученные трансгенные культуры устойчивы к некоторым насекомым-вредителям. Однако поскольку вредителей существует множество, необходимость в инсектицидах не отпадает. Исследования, недавно проведенные в США, показали, что на семи из двенадцати плантаций объемы распыляемых ядохимикатов в случае трансгенных и обычных культур отличаются несущественно. А на одной из плантаций потребовалась обработка пестицидами хлопка с привитым геном упомянутой бактерии даже интенсивней обычной [102]. Экологическая опасность культур, модифицированных геном В результате Другое отличие природной бактерии от модифицированных растений состоит в том, что последние, как выясняется, наносят ущерб гораздо большему количеству видов насекомых, в том числе и полезным для экосистемы в целом. Так, широкий общественный резонанс приобрело опубликованное в 1999 году в журнале «Nature» исследование гибели гусениц бабочки-монарха от пыльцы модифицированной геном Токсины Наряду с пагубными воздействиями инсектицидосинтезирующих культур на наземные и подземные экосистемы нас не может не волновать и возможность их непосредственного вреда здоровью человека. Сегодня мы еще очень мало знаем о потенциальном воздействии этих токсинов на микроорганизмы, необходимые для функционирования нашей пищеварительной системы. Но с учетом множества свидетельств их воздействия на почвенные бактерии нас просто не может оставить равнодушным накопление токсинов Экологическая опасность существующих биотехнологий растений очевидна любому агроэкологу, даже несмотря на то, что конкретные эффекты, производимые генетически модифицированными культурами на сельскохозяйственные экосистемы, еще как следует не выяснены. К тому же помимо ожидаемых опасностей генетическое модифицирование растений и животных обнаруживает многочисленные неожиданные побочные эффекты [105]. Фирме «Монсанто» в последнее время все чаще приходится выступать ответчиком по искам столкнувшихся с такими эффектами фермеров. Так, в дельте Миссисипи на тысячах акров, занятых произведенным ею хлопчатником, произошло деформирование и опадание коробочек; ее семена рапса пришлось изъять с канадского рынка из-за наличия в них вредоносного гена. Переполох вызвали и помидоры длительного хранения «Флавр-Савр» фирмы «Калген», которые также пришлось изъять из торговой сети. Предназначавшийся для человеческого стола трансгенный картофель вызвал серьезные расстройства здоровья подопытных крыс, в том числе раковые заболевания, атрофию печени и сокращение объема мозга [106]. В животном царстве, где клеточная сложность гораздо выше, побочные эффекты генетического модифицирования оказались еще серьезней. «Суперлососи», которые должны были быстрей набирать вес, получились с чудовищными головами и погибли из-за неспособности как следует дышать и питаться. «Суперсвиньи» со вживленным человеческим геном, ответственным за выработку гормона роста, оказались покрыты язвами, слепыми и неспособными к воспроизводству. Особенно же ужасна и, пожалуй, наиболее известна история с генетически измененным так называемым «рекомбинантным бычьим гормоном роста», который был использован для стимулирования выработки молока у коров, несмотря на то, что за прошедшие пятьдесят лет фермы Америки произвели молока намного больше, чем люди смогли потребить. Влияние этой генноинженерной прихоти на здоровье коров оказалось весьма серьезным. Здесь и тимпанит, и диарея, и заболевания конечностей и суставов, и киста яичника, и многое другое. Мало того, молоко таких коров еще и может содержать вещество, вызывающее у человека рак груди и желудка. Из-за того, что этим коровам необходим рацион с повышенным содержанием белка, в некоторых странах их стали кормить мясокостной мукой. Эту абсолютно противоестественную практику, превращающую коров из травоядных в плотоядных, связывают с недавней эпидемией губчатой энцефалопатии («коровьего бешенства») и учащением случаев ее человеческого аналога — болезни Крейцфельда— Якоба. Это один из наиболее красноречивых примеров того, как биотехнологии могут «сойти с рельсов». По словам биолога Дэвида Эренфельда: «Вряд ли стоит подвергать себя риску этой ужасной болезни ради биотехнологии, в которой мы не нуждаемся. Пусть коровы обходятся без гормонов и едят траву — от этого всем будет лучше» [107]. Опасность генетически модифицированных продуктов, все больше наполняющих рынок, усугубляется тем, что биотехнологическая индустрия при попустительстве государственных контрольных органов отказывается должным образом их маркировать, так что потребители оказываются не в состоянии отличить трансгенные продукты от натуральных. В США биотехнологические компании добились от Управления по контролю за продуктами и лекарствами [37] (FDA) признания генетически модифицированных продуктов «по существу тождественными» традиционным, что позволяет продовольственным компаниям уклоняться от должной проверки со стороны FDA и Агентства по охране окружающей среды [38] (ЕРА). Вопросы маркировки оставлены таким образом на усмотрение производителей. В результате быстрое распространение трансгенных продуктов происходит втайне от населения, и ученым будет гораздо трудней проследить их вредное воздействие. Собственно говоря, единственным способом избежать генетически модифицированных добавок является сегодня приобретение продуктов, произведенных органическими методами. Служебные документы, ставшие достоянием общественности в ходе рассмотрения одного из групповых исков, свидетельствуют, что с концепцией «тождественности по существу» не согласны даже ученые — сотрудники FDA [108]. Да и сама позиция биотехнологических компаний внутренне противоречива. С одной стороны, они претендуют на то, что их продукты по существу тождественны обычным, а потому не требуют ни проверки, ни маркировки, а с другой — настаивают, что это новые разработки, которые могут быть запатентованы. «Миф о «тождественности по существу» создан, чтобы лишить граждан права на безопасность, а ученых — на проведение тщательных и беспристрастных исследований», — подытоживает Вандана Шива [109]. Жизнь как ходовой товар Стремясь запатентовать, использовать в своих интересах и монополизировать все аспекты биотехнологии, ведущие агрохимические корпорации скупили семеноводческие и биотехнологические фирмы, послечего стали преподносить себя как «корпорации, занимающиеся науками о жизни» [ПО]. Слияние корпораций и превращение их в гигантские конгломераты под вывеской «наук о жизни» приводит к быстрому стиранию традиционных границ между фармацевтической, агрохимической и биотехнологической промышленностью. Так, «Сиба-Гейги» слилась с «Сандоз», образовав «Новартис»; «Хёхст» и «Рон-Пуленк» превратились в «Авентис», а «Монсанто» владеет теперь несколькими крупными семеноводческими компаниями. Что есть общего у всех подобных «жизненнонаучных» компаний, так это узколобое понимание жизни, основанное на том заблуждении, что она может быть поставлена под человеческий контроль. При этом совершенно игнорируется самая суть жизни — динамика ее самовоспроизводства и самоорганизации, а живые организмы рассматриваются как машины, которыми можно управлять извне, патентовать и продавать как промышленные ресурсы. Сама жизнь превратилась в ходовой товар. Как напоминает нам Вандана Шива, слово «ресурс» происходит от латинского В традиционном понимании патент есть исключительное право на использование и продажу изобретения, поэтому представляется странным, что биотехнические компании имеют сегодня возможность патентовать живые организмы, от бактерий до человеческих клеток. Достигнуто это было при помощи поразительной научной и юридической ловкости рук [112]. Патентование живых форм стало общепринятой практикой в 1960-х годах, когда селекционерам были даны права собственности на новые сорта цветов, полученные в результате человеческого вмешательства. Мировому юридическому сообществу понадобилось менее двадцати лет, чтобы перейти от этого, вроде бы безобидного, патентования цветов к монополизированию всего живого. Следующим шагом в этом направлении стало патентование специально выведенных кормовых сортов растений, а вскоре законодатели и разработчики регулирующих норм заявили, что нет никаких теоретических оснований препятствовать распространению промышленного патентования также на животных и микроорганизмы. Соответственно, в 1980 году Верховный суд США принял судьбоносное решение о том, что генетически модифицированные организмы могут быть запатентованы. Во всех этих юридических аргументах как правило полностью игнорируется тот факт, что патенты на В последние годы патентование живых форм породило новую разновидность «биопиратства». Охотники за генами рыщут по странам южного полушария в поисках ценных генетических ресурсов, таких, как семена особых сельскохозяйственных культур или лекарственных растений. В этом им нередко помогает местное население, доверчиво делясь как материалами, так и накопленным опытом. А потом эти ресурсы попадают в биологические лаборатории Севера, где их выделяют, генетически отождествляют и… патентуют [114]. Правовой основой этой эксплуататорской практики является данное ВТО узкое определение прав на интеллектуальную собственность, согласно которому знание может быть запатентовано, только если оно оформлено традиционным для западной науки образом. Как отмечает Вандана Шива, «это исключает из рассмотрения все виды знаний, идейи новшеств, возникающих в неформальных интеллектуальных сообществах — среди сельских фермеров, обитателей джунглей и даже студентов университетов» [115]. Эксплуатация жизни, таким образом, идет еще дальше, распространяясь не только на живые организмы, но и на народные знания и коллективные изобретения. «Лишенное уважения к другим биологическим видам и человеческим культурам, — заключает Шива, — законодательство по вопросам интеллектуальной собственности представляет собой моральное, экологическое и культурное насилие». Отпор В последние годы порожденные генной инженерией угрозы человеческому здоровью, равно как и связанные с ней глубинные социальные, экологические и этические проблемы стали более чем очевидны. Это привело к быстрому росту глобального движения протеста против подобных технологий [116]. В ответ на широкую общественную обеспокоенность вопросами целесообразности и безопасности применения генной инженерии многочисленные здравоохранительные и экологические организации призвали к мораторию на коммерческое распространение генетически модифицированных организмов [117]. В их обращениях также содержится призыв запретить патентование живых организмов и их компонентов и придерживаться «принципа предосторожности», отраженного в международных договорах, заключенных после Саммита Земли 1992 года. Известный как 15-й пункт декларации, принятой в Рио-де-Жанейро, этот принцип гласит: «В тех случаях, когда существует угроза серьезного или необратимого ущерба, отсутствие ее полного научного обоснования не должно использоваться в качестве причины для отсрочки принятия экономически эффективных мер по предупреждению ухудшения состояния окружающей среды». Смещение акцента в молекулярной биологии со структуры генетических последовательностей на организацию генетических и эпигенетических сетей, с генетических программ на эмергентные свойства в числе прочего проявилось в том, что призывы к радикально новому подходу к биотехнологиям исходят сегодня не только от экологов, медиков и обеспокоенных граждан, но все больше от ведущих генетиков — свидетельства тому приведены и в настоящей главе. Благодарязамечательным открытиям, сделанным в ходе выполнения проекта «Геном человека», дискуссии о смене существующей парадигмы выплеснулись и на страницы научно-популярной прессы. Я придаю большое значение, например, тому факту, что в специальном научном разделе газеты «Нью-Йорк тайме», посвященном результатам проекта «Геном человека», человеческий геном был впервые изображен в виде сложной функциональной сети (см. рисунок). Геном человека, изображенный в виде функциональной сети. Рисунок Стива Дьюэнза, «Нью-Йорк тайме», 13 февраля 2001 г. Если наши ученые, инженеры, политики и руководители корпораций станут исповедовать системные взгляды на жизнь, окажется возможным появление биотехнологии совершенно иного рода. Она будет стремиться учиться у природы, а не управлять ею; видеть в ней учителя, ане просто источник сырья. Вместо того чтобы торговать паутиной жизни, мы будем уважать ее как основу нашего существования. Эта новая биотехнология больше не будет генетически изменять живыеорганизмы. Вместо этого она станет применять генноинженерные методики для изучения тонких «замыслов» природы, с тем чтобы использовать их в качестве образцов для новых технологий. Разрабатывая новые материалы и технологические процессы, мы станем применять почерпнутые у растений, животных и микроорганизмов экологические знания, которые позволят нам создавать нетоксичные волокна, пластмассы и химикаты, полностью разлагающиеся естественным образом и допускающие многократное повторное использование. Это будут биотехнологии в новом значении этого слова, поскольку основой материальных структур живого являются белки, которые мы можем производить только при помощи ферментов, поставляемых живыми организмами. Разработка таких новых биотехнологий будет представлять собой сложнейшую интеллектуальную задачу, ведь мы до сих пор не знаем, как природа на протяжении миллиардов лет создала «технологии», намного превосходящие все придуманное людьми. Каким образом мидии производят клей, прилипающий к чему угодно в воде? Как шелкопряды создают нить в пять раз прочнее стальной? Как моллюск морское ушко изготовляет раковину, которая вдвое тверже нашей высокотехнологичной керамики? Как удается этим существам создавать свои чудесные материалы в воде, при комнатной температуре, без шума и каких-либо ядовитых отходов? Поиск ответов на эти вопросы и использование их для разработки навеянных природой технологий могло бы стать великолепной программой исследований для ученых и инженеров будущих десятилетий. Собственно говоря, такие работы уже начались. Они составляют часть новой инженерно-конструкторской области, называемой «биомимикрией» или, более общо, «экодизайном». Недавно эти работы вызвали всплеск оптимизма по поводу шансов человечества на устойчивое будущее [118]. В своей книге «Биомимикрия» популяризатор науки Джанин Беньюс предлагает нам совершить увлекательное путешествие по многочисленным лабораториям и экспедиционным базам, где ученые и инженеры различных специальностей скрупулезно анализируют химическуюи молекулярную структуру самых сложных естественных материалов, чтобы затем использовать их в качестве образца для наших биотехнологий [119]. Они обнаруживают, что многие из наших ключевых технологических проблем уже решены природой изящным, эффективным и экологически устойчивым образом. Эти решения исследователи пытаются обратить на пользу человечеству. Ученые Вашингтонского университета изучили молекулярное строение и процесс формирования гладкой внутренней поверхности раковины морского ушка. Она отличается необычайной твердостью и утонченными разноцветными спиральными структурами. Ученым удалось воспроизвести процесс ее формирования при комнатной температуре и получить прочный прозрачный материал, который может стать идеальным покрытием для ветровых стекол сверхлегких электромобилей. Немецкие ученые воспроизвели микроструктуру самоочищающейся поверхности листа лотоса и создали краску для стен, имеющую аналогичные свойства. Специалисты по биологии и биохимии морей в течение многих лет изучали уникальные химические процессы, при помощи которых мидии синтезируют вещество, позволяющее им приклеиваться к любой поверхности под водой. Сейчас эти ученые исследуют возможность применения полученных данных в хирургии для скрепления связок и мышечной ткани в жидкой среде. В нескольких лабораториях совместными усилиями физиков и биохимиков исследовались сложные структуры и процессы фотосинтеза. Полученные данные ученые надеются использовать при разработке новых типов солнечных батарей. В то же время, однако, многие генетики, как в биотехнологических компаниях, так и в научном мире, по-прежнему цепляются за «основное положение» генетического детерминизма. Возникает вопрос: действительно ли эти ученые верят в то, что наше поведение определяется генами, а если нет, то что заставляет их лицемерить? Мои беседы на эту тему с молекулярными биологами показывают, что существует несколько причин того, почему ученые считают необходимым поддерживать догму генетического детерминизма несмотря на множество противоречащих ей свидетельств. В промышленности ученым обычно платят за разработку конкретных, четко определенных проектов; они работают под жестким контролем, и им запрещено обсуждать не имеющие отношения к делу выводы из полученных результатов. На этот счет они подписывают обязательства о неразглашении. Особенно сильному давлению, вынуждающему придерживаться официальной доктрины, подвергаются сотрудники биотехнологических компаний. Что же до представителей академической науки, то они находятся под давлением иного рода, которое, однако, не менее сильно. Из-за огромной дороговизны генетических исследований биологические институты все чаще заключают договоры с биотехнологическими компаниями, получая от них значительные гранты, которые и определяют направление и характер исследований. Как отмечает Ричард Штроман: «Биологов-ученых уже невозможно отличить от сотрудников корпораций; теперь за сотрудничество этих двух некогда конфликтовавших секторов люди получают премии» [120]. Биологи чаще всего формулируют свои заявки на гранты в терминах генетического детерминизма, так как хорошо знают, за что можно получить деньги. Своим инвесторам они обещают, что новые знания о генетической структуре позволят добиться новых результатов, хотя им прекрасно известно, что научные достижения всегда неожиданны и непредсказуемы. Такому двойному стандарту они обучились еще студентами и продолжают исповедовать его в течение всей академической карьеры. Помимо этих очевидных обстоятельств существует целый ряд более тонких когнитивных и психологических барьеров, мешающих биологам стать на сторону системного взгляда на жизнь. Господствующей парадигмой в их образовании по-прежнему остается редукционизм, поэтому им зачастую нелегко мыслить категориями самоорганизации, сетей или эмергентных свойств. Да и генетические исследования даже в рамках редукционистской парадигмы могут быть чрезвычайно захватывающими: так, картирование геномов представляет собой удивительнейшее достижение, которое и не снилось ученым еще всего лишь поколение тому назад. Поэтому понятно, что многие генетики оказываются настолько увлечены своей работой (к тому же неплохо финансируемой), что совершенно не задумываются о ее более широком контексте. Наконец, не следует забывать, что занятие наукой — это по природе своей коллективная деятельность. Ученым крайне необходимо принадлежать к своему интеллектуальному сообществу, и им весьма непросто возвысить против него голос. На это с трудом отваживаются даже маститые ученые, сделавшие великолепную карьеру и отмеченные самыми престижными наградами. Но несмотря на эти барьеры, общемировое противодействие патентованию, рекламированию и распространению генетически модифицированных организмов, а также обнаружившиеся в последнее время изъяны в концептуальных основаниях генной инженерии свидетельствуют о том, что некогда величественное здание генетического детерминизма рушится. Позволю себе еще раз процитировать Эвелин Фокс Келлер: «Примат гена как ключевой концепции объяснения биологической структуры и функции характерен в гораздо большей степени для XX, чем XXI века» [121]. Становится все более очевидным, что биотехнология подходит сегодня к научному, философскому и политическому рубежу. |
||
|