Наши сегодняшние разговоры об искусственном интеллекте лишенный оснований страх и оптимизм, неуместный подъем эмоций по поводу рыночного потенциала, заведомо некомпетентные заявления представителей власти станут отражением разговоров, которые в скором времени мы будем вести о синтетической биологии, научном направлении, получающем все больше инвестиций по причине нового коронавируса и, как результат, уже ускоряющем процесс открытий в области вакцин на основе мРНК, домашнего диагностического тестирования и больших библиотек новых противовирусных препаратов. Настал момент перевести дискурс на уровень общественного осознания ситуации. Мы не можем позволить себе роскошь дальнейшего выжидания.
Эта книга рисует простые и очевидные перспективы: развивая наше мышление и стратегии в области синтетической биологии, мы быстрее найдем решение безотлагательных и долгосрочных экзистенциальных проблем, связанных с изменением климата, глобальной продовольственной нестабильностью и продолжительностью жизни человека. А значит, к борьбе со следующей вспышкой вирусной инфекции мы сможем подготовиться с помощью вируса, который разработаем и отправим на поле боя. Если мы промедлим, может случиться так, что дальнейшая судьба синтетической биологии будет определяться в борьбе за интеллектуальную собственность, национальную безопасность, в затяжных судебных процессах и торговых войнах, а следующий угрожающий жизни вирус создадут не в помощь человечеству, а для того, чтобы нанести ему непоправимый вред.
Код нашего будущего пишется сегодня. Распознавание этого кода и расшифровка его значения с этого начнется новая история происхождения человечества.
* * *
Эта книга о жизни. О том, как она, жизнь, зарождается, кодируется и какие инструменты в ближайшем времени позволят нам влиять на свой генетический жребий. А также о праве принимать решения о жизни, сформулированные для нового поколения в научных, этических, моральных и религиозных терминах. Кого мы, сотворив мощные системы, наделим полномочиями программировать жизнь, создавать новые ее формы и даже возвращать прежнюю жизнь после исчезновения носителей ее с лица земли? Ответы на эти вопросы заставят человечество урегулировать экономические, геополитические и социальные противоречия.
Те, в чьих руках будет управление жизнью, смогут контролировать запасы продовольствия, лекарств и сырья, необходимого для выживания.
Наше будущее здоровье и благополучие будут определяться, по крайней мере частично, компаниями, которые инвестируют в генетический код и изменяющие его процессы и контролируют законные права на них.
Редактирование генома и синтез ДНК краеугольные технологии синтетической биологии, и мировой рынок этих инструментов стремительно растет. Вместе с тем назревают разногласия по поводу того, делать ли эти инструменты и наши необработанные генетические данные общедоступными или же хранить их в закрытых базах данных и выдавать разрешение тому, кто может позволить себе доступ к ним.
Венчурные инвестиции в стартапы невозможно вернуть только за счет теоретических исследований, поэтому от них часто требуют разработки пользующейся спросом продукции в разумные сроки. Если компании, финансируемые на частные средства, могут свободно заниматься инновационной деятельностью, то финансируемые государством биотехнологические исследования, как правило, продвигаются медленно, в соответствии с традиционной практикой.
В отсутствие неотложной задачи, такой как победа в космической гонке или создание эффективной вакцины против COVID-19, государственными грантами поощряют за глубокие профессиональные знания и консерватизм, а не за скорость, новаторство и прогрессивные методы работы.
Огромной властью над нашим будущим обладают люди, которые занимаются законотворчеством и политикой, устанавливают правила, обеспечивают их соблюдение и принимают правовые акты. Вместе с тем не существует пока единой точки зрения на то, какие условия считать приемлемыми, чтобы у человека возникло право манипулировать жизнью людей, животных или растений.
Нет и единого мнения относительно того, каким образом принимать решения, выгодные для нас в планетарном масштабе. В США начали разрабатывать совершенно новые, никогда ранее не существовавшие формы жизни некоторые уже преобразованы из компьютерного кода в живую ткань.
Председатель КНР Си Цзиньпин провозгласил, что Китай «должен энергично развивать науку и технологии, стремиться занять место ведущего мирового научного центра и стать передовой страной», уделив особое внимание редактированию жизни{5}. Стратегический план Китая включает создание всеобъемлющей геномной базы данных и предусматривает крайне сжатые сроки для развертывания серийного производства сконструированных живых систем. Китай стремится продвинуться по цепочке создания стоимости от «мастерской мира» до глобального лидера современных отраслей промышленности, к которым относятся как биотехнологии, так и смежная область искусственный интеллект{6}.
США и Китай взаимосвязаны и экономически зависят друг от друга, однако стремление Китая стать сверхдержавой, заняв главенствующее место в развитии технологий, науки и экономики, послужило причиной длительного усиления напряженности между двумя странами. Необходим скоординированный, подлежащий выполнению план, потому что нынешняя геополитическая напряженность не отражает прошлых конфликтов.
Способность редактировать и создавать жизнь влечет за собой глубокие социальные изменения, поскольку мы уравновешиваем доверие общества и скорость биотехнологического прогресса. Потребуется найти баланс между нашим стремлением к конфиденциальности и преимуществами, которые принесут огромные массивы данных, сформированные на основе нашего генетического кода.
Кроме того, необходимо решить, как добиться того, чтобы новейшая технология использовалась на справедливой основе и была общедоступной. Однако раскол неизбежен, потому что не все доверяют науке и не все имеют доступ к новейшим инструментам. Поэтому нужно быть готовыми к решению сложных социальных проблем, например к изысканию способов управления генетическим разделением между особо привилегированными людьми, чья жизнь была усовершенствована, и теми, чей генетический код не подвергался манипуляциям.
Эта книга также касается вас, вашей жизни и решений, которые вам придется принимать на ее протяжении. Мы стоим на пороге радикальных перемен, и вам следует играть активную роль в собственном будущем, принимая обоснованные решения уже сегодня. Вам придется делать выбор, ведущий к определенным последствиям, например решать, секвенировать ли собственный геном и как затем поступать с полученными данными. Или, если вы планируете родить ребенка, заморозить ли свои яйцеклетки, воспользоваться вспомогательными репродуктивными технологиями, например ЭКО, либо использовать генетический скрининг для выбора сильнейшего из своих эмбрионов. Нам, авторам этой книги, такие решения знакомы не понаслышке. Собственно, они и побудили нас ее написать.
Чтобы понять, к какому будущему может однажды привести машина творения, важно вспомнить прошлое. В первой части этой книги мы поговорим о возникновении синтетической биологии и о том, как ученые расшифровали код жизни и произвели манипуляции с целью создания синтетических организмов, чьими родителями были компьютеры. Во второй части мы расскажем о новой биоэкономике, порожденной машиной творения. Сюда относится бесчисленное множество чудодейственных лекарств, продуктов питания, покрытий, тканей и даже пива и вин разных сортов, которые пытаются производить предприниматели, а также потенциальные биотехнологические решения таких серьезных проблем, как загрязнение океана пластиком, погодные катаклизмы и опасные вирусы, способные повлечь новые пандемии. Мы также рассмотрим риски, сопряженные с синтетической биологией, начиная от кибербиологического хакинга до надвигающейся угрозы упомянутого уже генетического расслоения общества, противопоставляющего богатых «сконструированных» людей тем, кто не сможет позволить себе услуги вспомогательных репродуктивных технологий. В третьей части мы исследуем разные варианты будущего и предлагаем креативные гипотетические сценарии, описывающие способы, которыми машина творения могла бы изменить мир. Наконец, в четвертой части приведены наши рекомендации, как с помощью машины творения обеспечить наилучшее будущее человечества.
Но для начала вам стоит познакомиться с молодым человеком по имени Билл.
Часть первая
Начало
1
Скажем «нет» плохим генам
Возникновение машины творения
Долгие дни стали короче, а ночная прохлада наводила на мысль, что в Даксбери, уютный приморский городок к югу от Бостона, вот-вот придет осень. Восьмиклассник Билл Макбейн был способным учеником с разнообразными увлечениями, среди которых значились фотография, математика и журналистика, но в прочих отношениях ничем не выделялся среди сверстников: в первый день учебного года все заметили, что он, как и все его друзья, сильно вытянулся за лето. Вырос на 10 сантиметров. Но при этом, в отличие от других ребят, похудел. Если его друзья-мальчишки понемногу набирали вес и уже слегка нарастили мышцы, то Билл выглядел хилым кожа да кости.
Спать он ложился рано, а по утрам просыпался без сил. Начал пить воду в больших количествах, но утолить жажду, видимо, никак не удавалось. Шел 1999 год, и модным аксессуаром среди школьников внезапно стали походные бутылки для воды фирмы Nalgene, прозрачные и долговечные. Для Билла такая вещь была необходимостью: он наполнял ее на переменках и беспрестанно отхлебывал воду. Однажды, в задумчивости рассматривая шкалу делений на бутылке, обожавший математику Билл сделал подсчеты в уме. Выходило, что в день он выпивал 15 литров, а то и все 20.
В феврале заглянувшая в гости приятельница родителей с беспокойством наблюдала, как Билл то и дело жадно пьет из бутылки. Она работала медсестрой и моментально распознала тревожные симптомы, поэтому незаметно заглянула в туалет. Подозрения подтвердились: сиденье унитаза было липким на ощупь, от него исходил неприятный сладковатый запах. Родителям было тут же настоятельно рекомендовано, чтобы следующим утром Биллу сделали анализ крови.
По дороге в клинику семья заехала на заправку, чтобы быстро перекусить в машине, и Билл заказал сладкий рогалик с корицей и большую бутылку напитка Gatorade. (Факт, что такой набор не показался мальчику слишком приторным, говорит о дезориентации его организма относительно сахара.) Съесть это перед анализом крови на сахар оказалось не лучшей идеей, но тогда Билл просто был не в курсе. В кабинете у врача ему тонкой иглой прокололи палец и выдавили каплю крови на закрепленную в приборчике тест-полоску. Через пару секунд прибор издал звуковой сигнал, а на экране высветилось слово «высокий»: уровень сахара в крови подростка превысил 500 мг/дл (миллиграммов на децилитр). Обычно в крови человека с нормально функционирующей поджелудочной железой содержится от 70 до 99 мг/дл сахара, или чуть меньше одной тысячной грамма на одну десятую литра. Иными словами, присутствие сахара едва заметно, потому что здоровый организм быстро расщепляет его, перерабатывая в энергию, и в крови этого вещества остается совсем немного. Если перед анализом здоровый человек поест, то в течение нескольких часов пока пища переваривается показатели будут выше, но в любом случае не более 140 мг/дл.
Дополнительную порцию крови врач отнес в лабораторию на подробный анализ и, получив результаты, едва не потерял дар речи. Вернувшись в кабинет, он опустился на стул, посмотрел в свою папку, затем на Билла и на его родителей, а затем снова углубился в бумаги. Уровень сахара в крови мальчика был шокирующим 1380 мл/дл. Показатели натрия, магния и цинка выходили за референсные пределы настолько, что изменился кислотно-щелочной баланс крови. Подросток был на грани диабетической комы, если не хуже: такая кровь способна убить.
Биллу и его родителям пришлось в срочном порядке разбираться в том, что такое диабет I типа и как его лечат. Здоровая поджелудочная железа медленно и безостановочно выделяет инсулин гормон, необходимый клеткам для выработки энергии. Во время еды эта железа выдает дополнительную, бо́льшую порцию инсулина, чтобы метаболизировать потребленный сахар. У Билла поджелудочная железа внезапно перестала вырабатывать инсулин. Диабет I типа, как правило, проявляется в отрочестве, и у Билла обнаружились все классические симптомы этого заболевания: чувство усталости, сильная жажда, липкая, со сладковатым запахом моча, частое мочеиспускание. Стремление постоянно пить представляло собой неловкую попытку организма самоизлечиться вымыть с большим количеством воды неметаболизированный сахар из крови. При этом рано или поздно Билл столкнулся бы с угрожающей жизни цепной реакцией. Чтобы вырабатывать необходимую для жизни энергию, организм начал бы сжигать жиры, а в результате в кровь стали бы поступать химические вещества под названием «кетоны». Эти продукты с высокой кислотностью накапливались бы в крови мальчика, где они представляли бы собой настоящий яд. При слишком высоком их содержании больному не миновать кетоацидоза состояния, также известного как диабетическая кома. В этом случае без лечения быстро наступает смерть.
Встревоженные тем, что каким-то образом они сами способствовали развитию у сына болезни, родители спросили, чем вызвано расстройство. Они заверили врача, что торопливый завтрак, состоящий из рогалика и сладкого напитка, для их семьи редкость, обычно они едят здоровую пищу и уделяют много времени физическим упражнениям. «Дело в плохих генах», ответил тот и рассказал, что ученые точно не знают, почему организм прекращает реагировать на инсулин и по какой причине у некоторых подростков перестает нормально функционировать поджелудочная железа. И все же повод для оптимизма есть: существует схема лечения, при которой все задачи, которые организм решал автоматически, выполняются вручную. Биллу были назначены инъекции хумулина, синтетического инсулина человека, который обеспечивает короткие всплески во время приема пищи. Медленное же поступление инсулина в течение ночи дадут инъекции хумулина НПХ (нейтрального протамина Хагедорна){7}.
ОТКРЫТИЕ ИНСУЛИНА
Клинические симптомы диабета I типа частое мочеиспускание, спутанность сознания, раздражительность, трудности с концентрацией внимания, а иногда и смерть впервые были зафиксированы в Египте 3000 лет назад. Самый ранний среди известных методов лечения «обильного мочеиспускания» описан в Египте в 1550 г. до н. э. Больным рекомендовалось принимать «мерный стакан воды из птичьего пруда с ягодами бузины, волокнами папируса, свежим молоком, пивом, цветком огурца и зелеными финиками». Древнеегипетские врачи уже предполагали существование зависимости между тем, что люди едят, и симптомами, которые мы сегодня связываем с диабетом. Однако лишь еще 1500 лет спустя Аретей, медик из Каппадокии, который знал греческий язык, описал «расплавление плоти и конечностей в мочу». Он назвал это состояние «диабет», что в переводе с греческого означает «проникать сквозь». (В то время подобные открытия делали и другие врачи в Китае и Южной Азии{8}.)
В 1674 г. врач из Оксфордского университета Томас Уиллис начал собственные исследования с помощью процедуры, описание которой довольно отталкивающе. Он заставлял пациентов с симптомами диабета мочиться в стаканчик, а затем (если вы сейчас принимаете пищу, вам, возможно, не стоит дочитывать этот абзац) обнюхивал его и делал глоток. Подобно электронному прибору, оценивающему количество миллиграммов сахара на децилитр в крови Билла, Уиллис проверял повышенную сладость{9}. Но четкого понимания причин диабета не удавалось добиться на протяжении веков. В начале 1900-х гг. некоторые врачи рекомендовали так называемое «лечебное голодание», полагая, что если пациентов лишить сахара в любом виде, то диабет отступит сам собой. Неудивительно, что это лишь усугубило проблему больные начали гибнуть от голода, а не выздоравливать.