Сумма биотехнологии. Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей

Иллюстрации Олега Добровольского

Художественное оформление и макет Андрея Бондаренко

Евангелие от генной инженерии. ГМО – это хорошо

ДНК изучена очень хорошо: этой двухцепочечной молекуле посвящено более двух миллионов научных публикаций. Молекулу ДНК можно рассматривать как текст, написанный с использованием алфавита из четырех букв (нуклеотидов). Совокупность всех нуклеотидов, составляющих хромосомы любого организма (будь то бактерия, гриб или человек), называется геномом. Отдельные участки генома представляют собой обособленные функциональные элементы наследственности – гены. Сегодня, используя инструменты генной инженерии, мы умеем обращаться с генетическим материалом примерно так же, как со словами, напечатанными в текстовом редакторе. Гены можно удалять, изменять, переносить из генома одного организма в геном другого и даже синтезировать в пробирке. Организмы, наследственная информация которых изменена такими методами, называются генетически модифицированными (ГМ) и могут отличаться по некоторым своим свойствам от тех исходных организмов, из которых они были выведены.

Помните, как после укуса радиоактивного паука герой комиксов и нескольких фильмов Питер Паркер становится человеком-пауком? Хотя человека-паука с помощью генной инженерии пока не получили (или он очень хорошо скрывается), оказалось, что не сложно создать козу-паука. В 2002 году в одном из самых престижных научных журналов Science появилась статья о том, что генетически модифицированные клетки млекопитающих могут производить паутину¹. Канадская фирма Nexia вывела коз, в геном которых был встроен ген белка паутины, и показала, что молоко этих коз можно использовать в качестве сырья для получения материала под названием биосталь.

Слово из трех букв. Слово “ГМО” – это плохо

Ученые начали употреблять словосочетание “генетически модифицированный организм” сравнительно недавно. Первая статья в базе данных научных публикаций по биологии и медицине PubMed с упоминанием аббревиатуры “ГМО” датируется 1992 годом³⁴. Можно сказать, что даже сами генетически модифицированные организмы изучены лучше, чем это слово (ГМ бактерии³⁵ и животные³⁶ существуют с 1973 года, ГМ растения с 1982 года³⁷, а коммерческие ГМ растения с 1994-го).

Противники генной инженерии говорят, что безопасность ГМО не доказана на 100 %, но мы пойдем на шаг дальше и сформулируем утверждение, что на 100 % не доказана даже безопасность употребления слова “ГМО”. Именно поэтому обложка предупреждает, что книга содержит упоминания данного слова из трех букв. Наука – это постоянное и честное стремление к истине, но никогда не истина в последней инстанции. Да, мы предполагаем априори, что все слова безопасны, исходя из представления о безопасности тех слов, которые давно вошли в употребление, но ведь мы можем ошибаться!

Не существует абсолютных доказательств того, что слово “ГМО” не повредит здоровью человека, его услышавшего, произнесшего, написавшего или прочитавшего, либо здоровью его потомков во втором или в третьем поколении. Даже если принять, что по отдельности буквы Г, М и О существуют в естественном для нас языке достаточно давно и потому предположительно безопасны (хотя и этот вопрос никогда серьезно не исследовался), аббревиатура “ГМО” была создана искусственно и недавно.

У нас нет стопроцентных доказательств того, что слово “ГМО” не может вызывать у людей аутоиммунные заболевания, рак, аллергию, понос, запор, нежелательную беременность, алкогольную зависимость, болезнь Альцгеймера, рвоту, геморрой, аутизм, суицидальные мысли, избыточный вес, инсульт, сердечный приступ, выпадение волос, шизофрению, утрату зрения, слуха, ослабление иммунной системы, паралич дыхательной мускулатуры, прыщи, воспаление внутреннего уха или аппендикса, депрессию, камни в почках или импотенцию.

Между тем не секрет, что слова, которые мы читаем, слышим, произносим или записываем, воздействуют на наши органы чувств и, как следствие, на мозг. Более того, в результате этого воздействия иногда могут рождаться мысли. Когда мы сталкиваемся с каким-то словом, нервные клетки мозга начинают взаимодействовать друг с другом с помощью электрических сигналов, бегущих по их отросткам – аксонам. Измененная работа нервных клеток может привести к выбросу определенных гормонов в кровь. Не исключено, что это может подействовать на остальные клетки организма, в том числе на клетки репродуктивной системы. Нет стопроцентных доказательств, что это совершенно безопасно и не приводит к повреждению клеток или к мутациям в ДНК.

Существует еще один риск, связанный с использованием слова “ГМО”. Риск заключается в том, что это слово может “убежать” за границы текущих смысловых значений и вытеснить другие слова из языка. Статистика запроса “GMO” в Google Trends указывает на то, что частота употребления этого слова сегодня достигла небывалых значений. Вполне возможно, что его ждет популярность другого слова из трех букв, которое не принято произносить в приличном обществе. Если мы не остановим распространение слова “ГМО”, будущее нашего языка может быть незавидным: “ах ты ГМО такое!”, “не надо мне это ГМО”, “сам ты ГМО!”.

Множество журналистов, ученых и политиков делают карьеру, используя слово “ГМО”. Оно постоянно упоминается в блогах, научных и научно-популярных статьях, в желтой прессе, на радио, на ТВ, на просторах интернета и даже в книжках. Разумеется, на употреблении этого слова неплохо зарабатывают. Возможно, именно поэтому так сложно найти желающих провести серьезные исследования влияния слова “ГМО” на здоровье людей или животных. Кто знает, какие результаты может дать эксперимент, в ходе которого одна группа крыс будет слушать в наушниках повторяющееся слово “ГМО”, а другая, контрольная группа – проверенное временем “Отче наш”? Не найдем ли мы каких-нибудь отличий в количестве и качестве потомства между группами? Если опасность слова “ГМО” будет обнаружена, удастся ли нам пробиться через сплошь ангажированных рецензентов и опубликовать об этом статью в научном журнале? Пока риски употребления слова “ГМО” не будут досконально изучены, необходимо придерживаться принципа предосторожности и не допускать его использования кроме как в исследовательских целях. Как минимум необходимо ввести обязательную маркировку текстов, передач и сообщений, упоминающих ГМО.

Выше я попробовал довести до абсурда самые примитивные аргументы против генетически модифицированных организмов (есть и другие, более наукообразные, которые мы разберем позже). Эти аргументы примитивны потому, что с тем же успехом их можно применить к любой новой технологии, не потратив ни минуты на изучение обсуждаемого предмета. Про любое новое явление можно сказать, что оно не проверено временем. Даже если безопасность некой технологии проверена на животных или на людях, мы всегда можем выкрутиться и заявить, что она не проверена на следующем поколении. А если она проверена на втором поколении, можно потребовать проверки на третьем и так до бесконечности.

На нескольких поколениях не проверено действие мобильных телефонов, беспроводной связи, продуктов, подогретых в микроволновых печах. Клинические испытания современных лекарственных средств обходятся в сотни миллионов долларов, занимают много лет, но даже сильнодействующие препараты не проверяются на нескольких поколениях. Следуя такой логике, необходимо отказаться от всех достижений научно-технического прогресса за последние лет тридцать, а то и больше.

Почему мы знаем, что слово “ГМО” не очень опасно? Потому что мы знаем, что слова обычно не очень опасны, и дедуктивно выводим относительную безопасность и этого слова. Если мы придерживаемся рационального взгляда на мир и не верим, что существуют волшебные слова, которые могут наслать на нас проклятие (АВАДАКЕДАВРА! ИМПЕРИО!), и не говорим о тех сочетаниях слов, за которые нас, к сожалению, могут посадить в тюрьму в некоторых странах, никто в здравом уме не сочтет необходимым как-то особенно относиться к слову “ГМО”, ведь это всего лишь комбинация букв, такая же, как и все остальные слова. Точно так же ДНК генетически модифицированных организмов – это всего лишь молекула ДНК, такая же, как у всех других живых организмов, и состоящая из тех же самых “букв” – нуклеотидов, лишь с небольшими отличиями в том порядке, в котором эти буквы расставлены.

На самом деле нам есть что сказать про опасность слов. В 2013 году в журнале психосоматических исследований (Journal of Psychosomatic Research) был опубликован следующий эксперимент³⁸: одной группе испытуемых показали фильм о вреде беспроводной связи (Wi-Fi), второй группе показали фильм о безопасности используемого излучения. После просмотра фильмов экспериментаторы сказали всем участникам эксперимента, что их будут облучать Wi-Fi. Хотя на самом деле Wi-Fi никто не включал, многие люди из первой группы, которых запугали страшилками о вреде такого излучения, заявили, что испытали неприятные симптомы, дискомфорт, ухудшение самочувствия. Некоторые участники даже попросили прекратить эксперимент – настолько им стало не по себе. Подобные негативные эффекты наблюдались в первой группе существенно чаще, чем во второй.

За последние несколько лет мы многое узнали про эффект плацебо (фальшивого лекарства – пустышки), отчасти объясняющий кажущуюся эффективность гомеопатических препаратов и множества других средств “альтернативной” медицины. Эффект плацебо срабатывает, когда человек ожидает, что некоторое воздействие улучшит его самочувствие. При этом его мозг выделяет определенные вещества (например, эндорфины), которые поднимают настроение и уменьшают болевые ощущения. В этом нет никакой магии – обычная физиологическая реакция, и эффект плацебо действительно справляется с болью и рядом других симптомов.

Не буду вдаваться в подробности нейробиологических механизмов эффекта плацебо, хотя они неплохо изучены³⁹, но отмечу, что плацебо действует даже на животных⁴⁰. Например, используя этот эффект, удавалось уменьшить частоту эпилептических припадков у собак⁴¹. Одно из объяснений заключается в том, что многие животные легко вырабатывают условные рефлексы – здесь можно отослать к знаменитым опытам отечественного нейрофизиолога Ивана Павлова. Павлов показал, что если зажигать лампочку, а потом кормить собаку, она обучается и впоследствии начинает вырабатывать слюну сразу после включения лампочки, когда еда еще не появилась. Прием плацебо часто сочетается с заботой и уходом, на которые собака положительно реагирует. Параллельно возникает “эффект хозяина”. Владелец меняет отношение к питомцу, ожидая улучшения его здоровья, что может приводить к изменениям поведения и состояния животного⁴².

На людей плацебо-инъекции действуют сильнее, чем сахарные таблетки. Сила действия таблеток зависит от их цвета⁴³, а также от заявленной цены таблеток и вообще убедительности, с которой рассказано об их полезности^44–46. За открытие, что дорогие плацебо более эффективны, чем дешевые, Дэн Ариэли, специалист по поведенческой экономике, получил Шнобелевскую премию. Этой шуточной премией, пародирующей знаменитую Нобелевскую, награждают за всякие забавные открытия. “Когда вы ожидаете, что что-то произойдет, ваш мозг делает так, чтобы это произошло”, – прокомментировал свое исследование ученый.

Довольно наглядно эффективность плацебо была показана в передаче фокусника Даррена Брауна “Страх и вера”. Браун ознакомился с научными исследованиями о том, как усилить эффект плацебо, и разработал “суперплацебо” для лечения страхов. Так, чтобы убедить участников эксперимента в эффективности выдуманного препарата от страха (на самом деле препарата-пустышки), был создан целый фальшивый институт-однодневка якобы по исследованию и производству данного “лекарства”. Внутри стен “института” специально обученные актеры, одетые в халаты, с умным видом и кучей научных терминов читали участникам-добровольцам лекции о чудесных свойствах и механизмах действия разрабатываемого ими препарата. Все было сделано так, чтобы создать максимально правдоподобную иллюзию научности и обоснованности предлагаемого лечения. В передаче было показано, что суперплацебо дало заметный результат. Молодой человек, который боялся высоты, смог свесить ноги с края высокого моста, девушка со страхом публики не испугалась выступить перед широкой аудиторией и спеть песню, а человек, всю жизнь избегавший конфликтов, пошел разнимать дерущихся в баре.

Стоит оговориться, что терапевтическая ценность эффекта плацебо в медицине, по-видимому, не велика⁴⁷. Часть того, что иногда приписывают эффекту плацебо, является регрессией к среднему⁴⁸, результатом естественного улучшения самочувствия пациентов, которое нередко происходит независимо от того, что с ними делают. Здесь полезно различать ощущения пациента (где существует широкий простор для действия эффекта плацебо) и объективные изменения его здоровья. Именно поэтому Гудвину удалось внушить Страшиле мудрость, Дровосеку – нежность, а Льву – храбрость, подарив им фальшивые мозги, сердце и эликсир смелости, но так и не удалось помочь бедной Элли, проблема которой не решалась самовнушением.

Ожидание ухудшения самочувствия может приводить к обратному эффекту – эффекту ноцебо. В дополнение к описанному выше эксперименту c Wi-Fi рассмотрим еще одну публикацию, авторы которой задались следующим вопросом: влияет ли молитва на количество осложнений у людей, переживших операцию на сердце?⁴⁹ Для того чтобы ответить на этот вопрос, пациентов случайным образом разбили на три группы. Первой группе сообщили, что за них, возможно, будут молиться (а возможно, не будут), – и за них молились. Пациентам второй группы сообщили то же самое, но за них не молились. Пациентам третьей группы сказали, что за них совершенно точно будут молиться, и за них действительно молились.

Оказалось, что сама по себе молитва не имеет никакого терапевтического эффекта: люди из первых двух групп перенесли примерно одинаковое количество осложнений. Но у людей, знавших, что за них будут молиться, выявили больше осложнений после операции. Возможно, пациенты, уверенные, что за них будут молиться, начинали волноваться (“все так плохо, что за меня уже молятся?”) и тем самым повышали риск осложнений. Ведь волноваться после операции на сердце небезопасно.

Приведу еще одну поучительную историю. В 1968 году Роберт Хо Ман Квок написал в один из ведущих медицинских журналов письмо о том, что после походов в китайские рестораны он странно себя чувствовал⁵⁰. Симптомы, которые он описал, включали онемение задней части шеи, постепенно распространяющееся к обеим рукам и спине, слабость, усиленное сердцебиение. Эти симптомы наступали примерно через 15–20 минут после употребления первого блюда. Хо Ман Квок назвал это “синдромом китайских ресторанов”.

Хо Ман Квок не мог точно определить, что именно послужило причиной изменения его самочувствия. Был ли он чем-то болен? Испытал ли он на себе действие эффекта ноцебо? Была ли у него аллергия на один из многих компонентов приготовленных блюд? Может быть, ему просто не повезло – досталась не самая свежая рыба? Одна из версий предполагала, что описанные симптомы связаны с действием глутамата натрия. Возникла такая гипотеза потому, что в китайских ресторанах традиционно не стесняются использовать этот усилитель вкуса.

Несмотря на отсутствие серьезных оснований подозревать, что именно глутамат натрия является причиной описанных симптомов, история, рассказанная Хо Ман Квоком, положила начало массовой истерии, продолжающейся вот уже почти пятьдесят лет. Многие журналисты приравняли глутамат натрия к страшному яду, время от времени появляются депутаты, предпринимающие попытки запретить его использование. На самом деле глутамат натрия – натриевая соль глутаминовой кислоты, одной из важнейших аминокислот, входящей в состав практически любого белка (а белки есть в любых клетках). Природа даже предусмотрела специальные рецепторы для этой аминокислоты. Все знают четыре основных вкуса: кислое, сладкое, соленое, горькое. Есть пятый вкус, который называется “умами”, или вкус мяса, вкус глутамата. Любопытно, что ни само мясо, ни томаты, имеющие высокое содержание глутамата, не вызывали описанных Хо Ман Квоком симптомов.

По мере распространения новости о том, что глутамат может вызывать странные симптомы, некоторые люди стали утверждать, что они чувствительны к глутамату натрия. Большая часть населения никогда не сталкивалась с описанными Хо Ман Квоком симптомами, но были и те, кто повторял его рассказ. Но что, если чувствительность к глутамату – следствие внушаемости? Проводились исследования, в которых испытуемые не знали, принимают они глутамат натрия или плацебо. Поскольку глутамат натрия отличается особым вкусом, в ряде экспериментов подбирали специальный напиток, который этот вкус маскировал. Исследования показали, что если и есть какие-то симптомы, связанные с употреблением глутамата натрия, то это скорее идиопатическая реакция, основанная на эффекте ноцебо. Разницы в самочувствии между теми, кто употреблял глутамат и плацебо, не наблюдали, если глутамат употреблялся с пищей в количествах, используемых в кулинарии^{51, 52}.

Поведение “чувствительных” к глутамату людей в каком-то смысле напоминает эпизод, описанный еще в XIX веке в повести Джерома Клапки Джерома “Трое в лодке, не считая собаки”, когда герой книги открыл медицинский справочник и нашел у себя все болезни за исключением родильной горячки.

Существует легенда, повествующая об “эффекте 25-го кадра”. Это вымышленная и неработающая методика воздействия на подсознание людей посредством монтирования в видеоряд скрытой рекламы. Реклама вставляется с помощью дополнительных кадров, которые проскакивают так быстро, что человек не успевает их разглядеть. В январе 1958 года телекомпания Canadian Broadcasting Company провела (не очень научный) эксперимент, в ходе которого предупредила зрителей, что будет показывать скрытую рекламу. На протяжении получасового шоу 352 раза было показано сообщение “позвони сейчас”, но очень быстро, чтобы никто не разглядел. Никакого заметного увеличения количества телефонных звонков не было зафиксировано ни во время передачи, ни после нее. Никто не мог отгадать истинное послание скрытой рекламы, зато многие телезрители писали в телекомпанию письма о том, что у них возникали необъяснимые позывы взять банку пива, сходить в туалет или переключить канал. Хотя сам эффект 25-го кадра не работает, сообщение о его применении вполне может подействовать на тех, кто верит в эффективность скрытой рекламы.

Все перечисленное, вероятно, справедливо и для устрашающих рассказов о том, что наша пища ужасно ядовита и опасна. Особенно пища, содержащая ГМО. Это тем более удивительно, если учесть, что еще никогда в истории человечества не существовало столь строгого контроля качества продуктов питания, как сейчас.

Рассказывая людям об опасностях тех или иных продуктов или технологий, журналисты должны понимать, что на них лежит ответственность за психическое здоровье граждан. Важно и нужно говорить о тех опасностях, которые доказаны, но стоит ли, не будучи специалистом, выдвигать не обоснованное с научной точки зрения предположение о вреде существующих технологий? Ущерб от эффекта ноцебо может быть нанесен самим “информированием”, и это не говоря о том, что дезинформация вредит развитию полезных технологий. Например, из-за нее на рынке могут не появиться помидоры, богатые антоцианами, или картошка со сниженным содержанием канцерогенов. Почему в этом случае не призывают подумать о принципе предосторожности?

Увы, эфирное пространство СМИ и интернета забито всевозможными страшилками, и в следующей главе мы поговорим о том, откуда они берутся. Я думаю, что в целях безопасности слово “ГМО” нужно вовсе убрать из лексикона, а вместо него ввести в употребление другое слово. В рамках ребрендинга ГМО их можно было бы назвать и так: ОМГи – организмы с модернизированными геномами. Или – с несколько иным смыслом – БОНГи, биологические организмы с неизвестными геномами. Но об этом мы поговорим в другой главе. Сам я продолжу использовать в этой книге аббревиатуру “ГМО”, ибо боюсь всех запутать, но за ее пределами настойчиво рекомендую переходить на новую терминологию, не имеющую негативной коннотации, успокаивающую, а не будоражащую психику людей.

Сон разума рождает чудовищ. Почему боятся ГМО

В 2000 году в журнале Science вышла статья, показавшая возможность создания генетически модифицированного “золотого риса”, богатого бета-каротином⁵³. В том же году были созданы ГМ томаты с аналогичным качеством⁵⁴. Бета-каротин – это вещество оранжевого цвета, которое наш организм усваивает и превращает в витамин А.Из-за нехватки этого витамина ежегодно слепнет более 250 тысяч детей в развивающихся странах. Половина ослепших в течение года умирает (прежде всего из-за подверженности инфекциям), а золотой рис мог бы помочь преодолеть эту проблему. Рис первой модификации действительно содержал больше бета-каротина, чем обычный, но недостаточно, чтобы кому-то реально помочь. “Его пришлось бы есть килограммами!” – злорадствовали противники генной инженерии, доказывая бесполезность технологии. В 2005 году была получена новая модификация золотого риса, в которой количество бета-каротина было увеличено еще в 23 раза⁵⁵. Теперь можно было съедать в сутки всего 75 граммов риса и забыть про нехватку витамина А.

Разумеется, одним лишь золотым рисом не решить всех проблем человечества, связанных с авитаминозом, но он мог бы спасти сотни тысяч жизней. Однако во многих странах эта технология была воспринята населением враждебно. В 2013 году группа из четырех сотен активистов вытоптала поля золотого риса на Филиппинах. Эта история поднимает целый ряд этических вопросов, не считая проблемы уничтожения чужой собственности. Во-первых, вытоптанный рис выращивался не для продажи – это были экспериментальные посевы, урожай с которых через пару недель должен был быть передан контролирующим организациям для проведения экспертизы. Противники ГМО выступали не только против внедрения золотого риса, но даже против его изучения. А как мы продемонстрируем безопасность продукта, если мы не можем его изучать? И вообще, возможно ли переубедить тех, кто, не имея никаких объективных данных, уже пришел к выводу, что выращиваемый сорт риса опасен и ни на что не годится?

Проект по созданию золотого риса имел как коммерческую составляющую, так и благотворительную. Для мелких фермеров в развивающихся странах (с доходом менее 10 тысяч долларов в год) технология должна была отпускаться с бесплатной лицензией, а за фермерами оставалось право хранить и сажать выращенные ими семена. Сражаться с технологией, которую никого насильно не заставляют использовать и, более того, которая предназначена к бесплатному применению, совсем уж странно. Непонятно также, почему в представлении активистов мифическая опасность ГМО превысила реальную опасность нехватки витамина А. Филиппины – одна из тех стран, где отказ от данной технологии неизбежно ведет к гибели людей.

К счастью, не все экспериментальные посевы золотого риса были уничтожены, и научные исследования не оказались отброшены слишком далеко назад. Любопытно, что люди, вытаптывавшие поля, в большинстве своем не были фермерами. Филиппинские фермеры суеверны и считают уничтожение рисовых ростков плохой приметой. Нападавшие были преимущественно городскими жителями, неолуддитами – противниками прогресса. Так их называют по аналогии с участниками стихийных протестов конца XVIII – начала XIX века в Англии. По легенде луддиты получили свое название в честь некоего генерала Лудда, мифического персонажа, прославившегося великой победой – уничтожением двух чулочных станков. Луддиты разрушали машины, станки, оборудование, но у них имелось оправдание, которого нет у большинства неолуддитов: они видели в этих технологиях угрозу собственному благополучию, исходя из относительно рациональных экономических соображений, таких как утрата рабочих мест и средств к существованию.

В России тоже хватает людей, недолюбливающих ГМО. По данным опроса ВЦИОМ, проведенного в 2014 году, три четверти россиян были готовы платить больше за продукты, которые “не содержат ГМО”. Более 80 % населения выступают за то, чтобы запретить ГМО, и считают, что ГМО наносят ущерб здоровью. Откуда берутся эти страхи?

Ниже приведен полный список людей, которые погибли за последние 30 лет в связи с употреблением продуктов, содержащих ГМО.

Натуралистическая ошибка. Натуральное и искусственное

Думаю, что все видели современные магазины “органических продуктов”, ставшие в последнее время очень популярными и в России, но особенно в США и в Европе. Обычно они характеризуются двумя особенностями: кругленькими суммами на ценниках и широким разнообразием зеленых этикеток на товаре: “натуральный продукт”, “сертифицированный органик”, “не содержит ГМО”, “100 % БИО”, “ЗДОРОВЬЕ”, “экопродукт” и так далее. Журналист Леонид Каганов однажды описал, как боязнь новых технологий должна была выглядеть в прошлом.

Поморская артель “Ломоносовъ”. Только кони! Мы доставляем рыбу в столицу, не используя паровозъ!

В основе многих мифов о еде лежит тезис, что все натуральное, существующее в природе, по определению полезно, а все “искусственное”, созданное человеком, несет потенциальную угрозу здоровью. Эту логическую ошибку апелляции к природе, или так называемую натуралистическую ошибку, достаточно легко продемонстрировать.

В Соединенных Штатах Америки ежегодно возникает более 40 миллионов случаев пищевых отравлений, из-за которых более ста тысяч людей попадают в больницу и более трех тысяч погибают. Думаю, что в России с количеством пищевых отравлений на душу населения дела обстоят не лучше, хотя надежной статистики я не нашел. В подавляющем большинстве случаев отравления связаны с совершенно натуральными болезнетворными микроорганизмами, которые попадают в наш желудочно-кишечный тракт вместе с немытыми овощами, зеленью, сырой рыбой или мясом. Давайте назовем некоторых “друзей”, которых можно подцепить из еды.

Клостридии, вырабатывающие альфа-токсин и ботулотоксин, патогенные штаммы (болезнетворные разновидности) кишечной палочки, сальмонелла, листерия, шигелла, устойчивый ко многим антибиотикам золотистый стафилококк, вирус гепатита А, норовирусы, энтеровирусы, ротавирусы, патогенные амебы, аскариды и другие круглые черви, а также паразитические плоские черви. Это далеко не полный список совершенно натуральных, встречающихся в природе патогенных организмов, “не содержащих ГМО”. Натуральная сальмонелла обнаруживается в натуральных подгнивших продуктах и вызывает натуральный понос, а иногда и натуральную смерть. С другой стороны, “искусственные” консерванты – вещества, угнетающие рост микроорганизмов, предохраняют продукт от плесени и образования токсинов микробного происхождения.

Компания Odwalla, производившая непастеризованные натуральные соки, оказалась в центре скандала, когда в 1996 году ее продукцией отравилось 67 человек, один из которых умер. Яблочный сок содержал патогенный штамм кишечной палочки. Но отказ от пастеризации (нагревания жидкости с целью убить микробов) использовался как маркетинговый ход, направленный на любителей “натуральной пищи”.

В 2011 году в Германии случилась вспышка пищевых отравлений, вызванных патогенным штаммом кишечной палочки. Тогда 3950 человек отравились, 53 человека погибли. Расследование показало, что источником инфекции послужила органическая ферма^{57, 58}. Патогенный штамм обнаружили в ростках пажитника, который используется для приготовления многих блюд индийской кухни в качестве приправы. Эпидемиологическое исследование показало, что у тех, кто употреблял этот натуральный продукт, многократно повышался риск кровавого поноса. Мы видим, что органические продукты в данной истории оказались, мягко говоря, небезопасными.

У этого инцидента были достаточно серьезные экономические последствия. Изначально немцы ошибочно подозревали, что источником инфекции являются огурцы, импортированные из Испании, и лишь эти подозрения, впоследствии оказавшиеся ложными, обходились испанским экспортерам, согласно заявлению президента Испанской федерации экспорта фруктов и овощей, в 200 миллионов долларов в неделю. Позже Испания даже отказалась от компенсации в 150 миллионов евро, предложенной Еврокомиссией, заявив, что такая компенсация слишком мала. Отреагировала на эту историю и Россия, которая с июня по июль 2011 года запретила импорт свежих овощей из Европейского Союза.

Анализ ДНК патогенного штамма кишечной палочки показал, что у этой бактерии есть два гена, делающих ее опасной для человека. Благодаря одному гену кишечная палочка вызывает длительный, но не смертельный понос. Другой ген кодирует так называемый токсин Шиги, который вызывает кровавый понос и гемолитико-уремический синдром, характеризующийся болью в животе, рвотой, острой почечной недостаточностью, лихорадкой, а также сонливостью, судорогами и другими признаками повреждений нервной системы. Отравление токсином Шиги смертельно опасно для человека.

Оказывается, что некоторые штаммы кишечной палочки, производящие токсин Шиги, живут в коровах. Коровы, как правило, не чувствительны к токсину, но бактерии, несущие опасные гены, кодирующие токсин, оказываются в навозе. Эти гены могут перенестись в другие виды бактерий, в том числе заражающие людей. Такому переносу генов способствуют вирусы бактерий – бактериофаги. Навоз особенно часто используется на органических фермах в качестве натурального удобрения. Видимо, на органической ферме случилось смешение генов двух бактерий, и получился весьма неприятный для человека патогенный штамм.

Конечно же этот пример не доказывает, что органическая еда, созданная в рамках традиционного сельского хозяйства, опаснее обычной. Такая история могла случиться и на обычной ферме. Я лишь подчеркиваю, что “натуральное” не является синонимом “полезного” или “безопасного”. Мы обращаем так много внимания на всякие странные вещи: содержит ли продукт ГМО, красители и консерванты, натурален ли он, – но при этом забываем о самом главном. Можем ли мы отравиться? От ГМО не умер никто, а от пищевых инфекций умирают тысячи людей в развитых странах. Причем предотвратить заражение в большинстве случаев можно, соблюдая банальные правила гигиены и санитарии, правильно готовя пищу, тщательно промывая фрукты и овощи. Увы, СМИ не спешат пропагандировать полезные идеи, предпочитая просветительским наставлениям надуманные ужастики о “вреде ГМО”.

Производители “органических продуктов” хвастаются тем, что при выращивании продуктов питания предпочтение отдается традиционным удобрениям, которые противопоставляются вредным “химическим” удобрениям. Забавно, что маркировать свои продукты этикеткой “получено с использованием навоза” такие производители не спешат. Навоз, в отличие от химических удобрений, по определению богат различными микроорганизмами, а значит, растения, выращенные методами органического земледелия, могут тоже отличаться разнообразием микроорганизмов.

В 2010 году в журнале Food Microbiology был опубликован сравнительный анализ микробного состава на поверхности салата, который произрастает на обычных и органических фермах в Испании⁵⁹. Оказалось, что по разнообразию и количеству микроорганизмов салат с органических ферм отличается от салата с обычных ферм: в среднем в нем больше энтеробактерий (группа, в которую попадают кишечная палочка, сальмонелла, шигелла и даже чумная палочка Yersinia pestis), псевдомонад и некоторых других бактерий. В еще одной работе, опубликованной в Canadian Journal of Microbiology, было показано повышенное разнообразие микробов в листьях базилика, выращенного органическими методами⁶⁰. Авторы обращают внимание на то, что листья базилика часто употребляются сырыми, без мытья и готовки, чтобы не помять хрупкое растение, а значит, могут нести риск пищевых отравлений.

Согласитесь, из этого могла бы получиться отличная страшилка. Представьте заголовок в какой-нибудь популярной желтой газете: “Ученые обнаружили в органических продуктах родственницу чумной палочки!” В статье можно привести правдивые и одновременно наводящие панику и вводящие в заблуждение утверждения: “Как высокое разнообразие микробов в органических продуктах питания скажется на здоровье потребителя, до конца не изучено, и это нужно проверить на нескольких поколениях!” Но попробуем сохранить объективность.

Во-первых, если растения мыть, разницы в составе микрофлоры вы, скорее всего, уже не обнаружите. В упомянутых исследованиях специально сравнивали немытые растения. Во-вторых, кто сказал, что повышенное разнообразие микробов – это обязательно плохо? Есть продукты, качество которых улучшается определенными микроорганизмами: например, качество вина зависит от используемых одноклеточных грибов – дрожжей, перерабатывающих сахар в алкоголь, а кефир получают из молока при помощи молочнокислых и уксуснокислых бактерий и все тех же дрожжей. Значит, с каждым продуктом нужно разбираться отдельно. Что касается энтеробактерий, среди них хватает вполне безобидных представителей, а саму чумную палочку никто конечно же на исследованных фермах не находил. Стоит ли употреблять органические продукты – личное дело каждого, но если вы думаете, что они полезнее исключительно в силу своей натуральности и потому за них стоит платить вдвое, а то и втрое больше, то, увы, вас ввели в заблуждение.

Иллюстрации натуралистической ошибки не ограничиваются опасностью натуральных пищевых патогенов. Натуральная бледная поганка содержит более десятка различных натуральных ядовитых соединений, среди которых наиболее опасным считается альфа-аманитин, приводящий к массовой гибели клеток⁶¹. Смерть при отравлении бледной поганкой часто бывает долгой и мучительной. При этом постепенно отключаются почки, печень, легкие. Тем немногим, кому все-таки удается выжить после употребления данного гриба, обычно приходится делать пересадку жизненно важных органов.

Натуральная рыба фугу ядовита, если не приготовить ее особенным способом. При готовке из нее вынимают все внутренности, а мясо тщательно промывают, но не стоит пробовать сделать это дома: одной маленькой рыбы фугу, которая умещается на ладони, достаточно, чтобы отравить несколько человек. Японские повара, желающие готовить эту рыбу, должны пройти экзамен, в том числе съесть собственноручно приготовленное блюдо из фугу, а в древности повар, по ошибке отравивший клиента, должен был совершить ритуальное самоубийство.

Кожа золотой ядовитой лягушки покрыта натуральным нейротоксином (ядом, поражающим нервную систему), который называется батрахотоксин. Смертельная доза этого яда составляет лишь около 1–2 микрограммов на килограмм массы тела. Этот токсин предотвращает передачу импульсов по нервным волокнам, парализуя мускулатуру организма. Кроме того, он нарушает работу сердца, в конечном итоге приводя к его остановке.

Самая ядовитая змея – жестокая змея (пустынный тайпан). Взрослая особь имеет достаточно яда, чтобы убить сотню человек или 250 тысяч мышей. Яд этой змеи примерно в 180 раз сильнее яда кобры и содержит сразу несколько разных нейротоксинов, а также гемотоксины, разрушающие клетки крови, миотоксины, нарушающие работу мышц, и массу других ядов. Змеиный яд, конечно, тоже натурален.

После похода на природу, куда-нибудь в лес, особенно в Сибири, проверьте, не прицепился ли к вам клещ. Эти кровососущие существа могут поджидать вас, сидя на высокой травинке. Некоторые из них распространяют вирус клещевого энцефалита, некоторые – бактерии рода Borrelia, возбудителей боррелиоза (болезни Лайма). Все это – совершенно натуральные заболевания, поражающие центральную нервную систему.

Механизмы защиты от врагов отличаются у растений и животных. Если животные могут попробовать убежать или защититься с помощью рогов или клыков, то растения такой возможности не имеют. Поэтому они специализируются на других приспособлениях – на колючках, а также химическом и биологическом оружии. Самая обычная картошка или соя может содержать вещества, нарушающие работу (ингибиторы) трипсина – важного пищеварительного фермента. Трипсин производится поджелудочной железой и попадает в кишечник, где он расщепляет белки, поэтому его ингибиторы нарушают переваривание пищи⁶².

Долгое время среди органических фермеров пользовался популярностью ротенон – сложное органическое соединение, которое можно получать из корней некоторых растений семейства бобовых. Ротенон – натуральный пестицид, чрезвычайно ядовитый для насекомых и рыб. Оказалось, что ротенон индуцирует болезнь Паркинсона у млекопитающих, разрушая нервные клетки^63–65. Кроме того, это вещество токсично для клеток крови человека⁶⁶, причем бывали случаи, когда в продуктах содержание ротенона превышало предельно допустимые значения⁶⁷. Сейчас многие страны начали отказываться от этого натурального пестицида.

В действительности по весу более 99 % пестицидов, употребляемых нами в пищу, имеют абсолютно натуральное происхождение – производятся растениями для защиты от вредителей в естественной среде обитания⁶⁸. Некоторые из этих пестицидов безопасны в небольших количествах (и даже используются в кулинарии), другие – сильно ядовиты. Алкалоид капсаицин, придающий перцу остроту, – эффективный инсектицид. В листьях, плодах, стеблях и клубнях картофеля и других пасленовых часто содержится соланин и другие токсичные алкалоиды⁶⁹.

Соланин вызывает разрушение эритроцитов, тошноту, головную боль, понос, повышение температуры, а в тяжелых случаях судороги, делирий (помраченное сознание) и кому. К счастью, человечество освоило искусственные методы, позволяющие сделать картофель безопасным, – термическую обработку. Любопытно, что содержание соланина в картофеле зависит от условий выращивания и хранения, причем последние факторы нередко играют большую роль, чем гены растения. Например, если клубни картофеля оставить на солнечном свете, они зеленеют и в них накапливается больше соланина, то есть один и тот же сорт картофеля может оказывать разное воздействие на организм.

В 1968 году методами классической селекции была выведена картошка “Ленапе” (Lenape)⁷⁰, но спустя пару лет после успешного выхода этого сорта на рынок оказалось, что в нем сильно повышено содержание соланина⁷¹, поэтому его коммерческое выращивание прекратили. В конце XX века история повторилась со шведским сортом “Магнум Бонум” (Magnum Bonum)⁷². При создании гибридов двух разных сортов картофеля непредсказуемым образом может меняться не только количество алкалоидов, но и их состав. Могут появляться и совсем новые алкалоиды⁷³. Это лишь несколько примеров возможных негативных последствий обычной селекции, в результате которой получаются продукты, считающиеся “натуральными” и (ошибочно) безопасными.

Некоторые полагают, что природа “мудра” и не терпит вмешательства, однако именно эта “мудрость” породила описанные выше угрозы для человеческой жизни и нежелательные изменения растительных геномов. У природы нет никакого “плана”, который мы могли бы нарушить. Порой (и временами заслуженно) она хочет нас убить, а мы защищаемся как умеем – с помощью интеллекта, технологий и изобретений. Жители глухих африканских деревень на своем горьком опыте знают, насколько “хорошо” людям живется в условиях, приближенных к естественной среде обитания человека: рядом с натуральным малярийным комаром, вирусом Эбола и ВИЧ. Интеллект – наша главная адаптация к меняющимся и нередко враждебным условиям окружающей среды. Интеллект позволяет нам производить средства защиты от вредных микроорганизмов: так, искусственная вакцина от оспы спасала нас от оспы натуральной. Интеллект позволяет нам производить растения более высокого качества. Благодаря достижениям научно-технического прогресса, которые многие так пренебрежительно характеризуют термином “искусственное”, продолжительность жизни человека выросла в развитых странах с тридцати до семидесяти – восьмидесяти лет.

Сам термин “натуральность” мы используем неправильно. Человек и его творения как бы противопоставляются природе, хотя человек тоже является ее частью, продуктом биологической эволюции. Почему продукты, произведенные человеком, не натуральны, а продукты, произведенные пчелами и более нигде в природе не встречающиеся, например мед, – натуральны? Почему, когда люди занимаются генной инженерией – это плохо, но когда ею занимаются бактерии, живущие в почве и переносящие свои гены в растения, или вирусы, встраивающие свои генетические последовательности в геномы всевозможных живых организмов, – это считается естественным и безопасным?

Современных “натуральных” продуктов не существовало бы, если бы человек не вмешивался в эволюционные процессы и не направлял их. Кукуруза, капуста, арбуз, дыня – все это результаты селекции, искусственного отбора, который на протяжении многих поколений менял растения и их наследственную информацию, чтобы те могли стать растениями культурными. На самом деле генетически модифицированные организмы – такие же натуральные, как селекционные сорта растений. Это не повод считать их абсолютно безопасными, ведь и натуральное может представлять угрозу для здоровья, но это повод относиться к ним так же, как к обычным организмам, без двойных стандартов. Почему ГМО натуральны, станет понятно по мере ознакомления с основами работы генетического аппарата клеток в последующих главах книги.

Грамматика жизни. ДНК, гены, геномы

В основе передачи наследственной информации у любых живых организмов, будь то люди, животные, растения, грибы или бактерии, лежит двухцепочечная молекула ДНК⁷⁴. Каждая из двух цепей – полимер, состоящий из четырех типов мономеров, нуклеотидов аденина (A), тимина (T), цитозина (C) и гуанина (G). Например, вот короткая последовательность одной цепочки ДНК из семи нуклеотидов: GATTACA (это также название известного фантастического фильма). Напротив нуклеотида А одной цепи во второй цепи молекулы ДНК всегда стоит Т, а напротив G – всегда C. Это свойство называется комплементарностью и помогает молекуле ДНК размножаться в ходе процесса, который называется репликация.

Во время репликации двойная спираль расплетается на две одинарные цепи, и к каждой из них достраивается зеркальная, комплементарная копия, нуклеотид за нуклеотидом (А напротив Т, G напротив C и так далее). В результате мы получаем две одинаковые двухцепочечные молекулы, которые при клеточном делении разойдутся к разным полюсам клетки и достанутся двум ее потомкам. Процесс построения осуществляет фермент ДНК-полимераза, названный так потому, что он берет одиночные нуклеотиды (мономеры) и создает из них нить (полимер).

Структура молекулы ДНК была открыта в 1953 году молекулярными биологами Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном. В начале того же года американский химик и впоследствии лауреат двух Нобелевских премий Лайнус Полинг предложил неправильную структуру молекулы ДНК с тремя спиралями⁷⁵, то есть до Уотсона и Крика структура молекулы ДНК не была очевидной даже для выдающихся ученых. Тем интереснее, что советский ученый Николай Кольцов из самых общих соображений предположил, что наследственная информация должна храниться в виде огромной молекулы, сделанной из двух зеркальных цепей, еще в 1927 году!

Совокупность молекул ДНК какого-нибудь организма называется геномом. У бактерий и архей, образующих группу прокариот – организмов, клетки которых не содержат ядра, – геном обычно представлен одной двухцепочечной молекулой ДНК, замкнутой в кольцо. Иногда у прокариот есть еще несколько дополнительных кольцевых молекул ДНК меньшего размера – плазмид. У эукариот, организмов с клеточными ядрами, к которым принадлежат растения, грибы и животные, а также некоторые одноклеточные простейшие, геном обычно больше, чем у бактерий, и представлен несколькими линейными молекулами ДНК – хромосомами.

В качестве примера рассмотрим геном человека. В его состав входят 22 неполовые хромосомы и половые хромосомы Х и Y. В большинстве наших клеток неполовые хромосомы присутствуют в двух копиях – одна достается нам от мамы, а другая от папы, то есть всего хромосом 46. У мужчин присутствует по одной копии половых хромосом – Х и Y, а у женщин две Х-хромосомы. У человека изменение количества хромосом, как правило, либо несовместимо с жизнью (в большинстве случаев), либо приводит к отклонениям вроде синдрома Дауна (когда у человека три 21-х хромосомы). Чего бы там ни говорил один отечественный министр культуры, у народа России (к счастью) лишней хромосомы нет.

Мой дедушка был вишней. Генетическое разнообразие жизни, механизмы мутагенеза, эволюция и селекция, принцип предосторожности

Экологические катастрофы, естественный отбор, селекция, антибиотики и устойчивость к ним, иммунная система позвоночных и бактерий, мобильные генетические элементы, мутации и горизонтальный перенос генов, генетическое разнообразие на нашей планете и даже инопланетная раса зергов – все это имеет некоторую взаимосвязь, которая обретает смысл в свете эволюции.

Американский экономист Нассим Талеб, выступая против ГМО, аргументировал принцип предосторожности с позиции математической статистики⁹⁹. Талеб полагает, что распространение ГМО может привести к гибели всего человечества, да и вообще уничтожить существенную часть жизни на нашей планете в ходе экологической катастрофы, которая получила название экоцид. Аргумент Талеба заключается в том, что, даже если вероятность экоцида в результате внедрения отдельного ГМ сорта очень мала, последовательные многократные попытки создания ГМО могут этот риск значительно увеличить: рано или поздно мы создадим такой ГМО, который нас всех уничтожит.

Когда мы строим ядерный реактор, мы рискуем, ведь реактор теоретически может рвануть. Но не стоит рассматривать этот риск отдельно от опасностей, связанных с использованием альтернативных источников энергии. Почему бы не учесть негативные последствия от увеличения цен на электроэнергию или выбросов углекислого газа в атмосферу? Ведь отказ от ядерной энергетики в современных реалиях будет означать более интенсивное использование угля, нефти и газа. Когда человек осваивал огонь, он рисковал подпалить лес, в котором жил. Но где бы были мы сейчас, если бы наши предки отказались от использования огня? Учитывая все риски, рассмотрим ли мы опасность учета всех рисков? На эту тему есть отличная иллюстрация: металлический предупреждающий знак, на котором крупными буквами написано, что у знака острые края и поэтому его лучше не трогать.

В приведенном примере опасность для здоровья создается самим существованием предупреждающего о ней знака. Так и утверждения об опасности ГМО создают угрозу, что под давлением общественного мнения, которое формируют не столько ученые, сколько журналисты и политики, мы откажемся от важнейших технологий. Весьма вероятно, что дети, страдающие от нехватки витамина А, которых можно было бы спасти, погибнут, если золотой рис не получит одобрения. Есть риск, что люди, страдающие от диабета, умрут, если мы перестанем производить инсулин с помощью генетически модифицированных микроорганизмов. А ведь развитие сценария экоцида Талеба прежде всего касается быстро размножающихся и меняющихся одноклеточных!

Талеб упускает из виду биологическую сторону вопроса. Краеугольным камнем его аргументации является утверждение, что существуют принципиальные различия в рисках, связанных с использованием генной инженерии и селекции. Но кто сказал, что в природе не происходят те же самые процессы, которые используются при создании ГМО? И кто сказал, что продукты селекции или естественного отбора безопаснее продуктов генной инженерии?

Грандиозные экологические катастрофы случались в истории биосферы без участия человека. В результате появления фотосинтезирующих организмов несколько миллиардов лет назад произошли радикальные изменения в атмосфере Земли. Образовался кислород, страшный окислитель, к появлению которого многие формы жизни были не готовы. Но в итоге сформировались и вот уже миллиарды лет существуют организмы, использующие эффективный аэробный (кислородный) метаболизм вместо менее эффективного анаэробного. Содержание кислорода в воздухе с тех пор не оставалось постоянным. Сегодня кислород составляет 21 % атмосферы Земли, но за последние 550 миллионов лет его содержание менялось в пределах от 15 до 30 %¹⁰⁰, и с этими колебаниями было связано появление и исчезновение гигантских насекомых, способных существовать только при высоких концентрациях кислорода.

Эксперименты в области генной инженерии производятся человеком в сравнительно небольшом объеме, в то время как природа порождает новых мутантов каждую секунду! Само существование жизни на нашей планете – один большой рискованный эксперимент, и генная инженерия к нему ничего принципиально нового не прибавляет. Давайте рассмотрим масштабы, в которых генетические изменения происходят в окружающей среде.

Самой многочисленной и разнообразной группой живых организмов на Земле являются прокариоты, к которым относятся бактерии и археи. Считается, что на нашей планете обитает около 10³⁰ прокариот. По некоторым оценкам, количество их видов может достигать миллиарда¹⁰¹, но даже по самым скромным подсчетам речь идет о десятках миллионов видов. Между тем есть основания полагать, что только в кишечнике одного человека живет более триллиона клеток, относящихся к более чем пятистам видам бактерий¹⁰².

Разнообразие эукариот тоже огромно. Существуют миллионы разных видов насекомых (и других членистоногих), 85 тысяч видов моллюсков, 64 тысячи описанных видов позвоночных, более 25 тысяч видов круглых червей, 20 тысяч видов плоских червей, 17 тысяч видов кольчатых червей – и это перечислены даже не все крупные группы животных. Число разных видов грибов оценивается в 1,5–5 миллионов, а число видов наземных растений в 300–315 тысяч. Трудно представить, чтобы все это биоразнообразие спаслось от Великого потопа в одном Ноевом ковчеге, даже если исключить подводных обитателей. Конечно, все эти порой очень непохожие друг на друга организмы возникли не на пустом месте, а в результате многочисленных последовательных изменений ДНК предковых видов. Эти изменения в ДНК происходят и сейчас, у нас на глазах.

Все организмы являются генетически модифицированными относительно своих предков. Это утверждение справедливо и для человека. Как уже упоминалось, между мной, вами и любым другим представителем вида Homo sapiens, за исключением однояйцовых близнецов, найдется около трех миллионов генетических отличий. Именно столько отличий было обнаружено, когда в 2007 году прочитали один из первых полных геномов отдельного человека, ученого Крейга Вентера⁹⁵, и сравнили хромосомы, которые он унаследовал от мамы и папы. Три миллиона – это только число точечных одиночных отличий лишь в один нуклеотид, не считая различных хромосомных перестроек, вставок и делеций участков ДНК. Учитывая, что на Земле живут миллиарды людей, будет сложно указать такой участок генома, который не претерпел бы изменений хотя бы у одного живого человека (если не считать участков, мутации в которых несовместимы с жизнью).

Упомянутые миллионы отличий появились не сразу, а накапливались на протяжении длительного времени. У человека в каждом поколении возникают десятки новых мутаций¹⁰³. Ребенок не только получает некую уникальную комбинацию генетических вариантов от родителей, но еще около пятидесяти совершенно новых генетических вариантов, которых ни у кого из родителей не было.

Мутации в ДНК человека и представителей других видов неизбежны по целому ряду причин. Во-первых, фермент ДНК-полимераза, копирующий наследственную информацию, не умеет работать без ошибок: время от времени в растущую цепочку ДНК встраиваются неправильные нуклеотиды. Существуют разные ДНК-полимеразы, отличающиеся своей точностью, но даже самые надежные из них ошибаются хотя бы раз при копировании миллиона нуклеотидов¹⁰⁴. Если бы не существовало никаких дополнительных механизмов устранения ошибок при синтезе ДНК, копирование столь крупного генома, как у человека, приводило бы к тысячам ошибок и возможность нашего существования была бы под вопросом.

К счастью, основные ДНК-полимеразы умеют отщеплять неправильно присоединенные нуклеотиды и исправлять собственные ошибки. Этот механизм тоже не абсолютно точный, но он снижает количество ошибок на порядок или, может быть, на два. Но сотни ошибок при каждом делении клеток – это все равно недопустимо много, особенно учитывая, как часто происходит деление. Для устранения нераспознанных ошибок существует система репарации – механизм, устраняющий неправильно спаренные нуклеотиды в двойной спирали молекулы ДНК.

Если в результате ошибки ДНК-полимеразы к растущей цепи молекулы ДНК был присоединен неправильный нуклеотид, возникает ситуация, когда стоящие друг напротив друга нуклеотиды в двойной спирали уже не являются комплементарными. Напротив А может стоять G, а не T, или напротив G – T, а не C. Это приводит к деформации молекулы ДНК. Специальные белки распознают подобные деформации и заменяют один из двух нуклеотидов таким образом, чтобы пара стала комплементарной (А напротив T, G напротив С). Разумеется, в этом процессе ферменты тоже могут ошибиться: оставить неправильный нуклеотид, а правильный заменить. В этом случае мутацию будет уже очень сложно устранить, ведь после такого исправления мы все равно получим комплементарную пару нуклеотидов. К счастью, система репарации умеет худо-бедно различать старую цепочку молекулы ДНК и вновь синтезированную и предпочитает сохранять старый вариант пары нуклеотидов. Но и этого недостаточно, чтобы полностью избежать мутаций.

Хорошая новость состоит в том, что для передачи по наследству мутация должна произойти не в любой клетке, а в клетке зародышевой линии, то есть либо в половой клетке, либо в клетке, которая впоследствии станет половой (после делений). При этом половые клетки проходят тщательный отбор. Миллионы сперматозоидов пытаются слиться с яйцеклеткой, но лишь один в итоге станет донором наследственного материала будущего плода. Естественно, серьезные нарушения в ДНК сперматозоида помешают ему победить в условиях столь жесткой конкуренции. Яйцеклетка достанется наиболее приспособленному (хотя не всякий генетический вариант, полезный сперматозоиду, полезен взрослому человеку!).

Яйцеклетки тоже проходят через “сито” естественного отбора. К 18–22 неделям развития женского плода в яичнике еще не рожденной девочки образуется несколько миллионов фолликулов, содержащих незрелые яйцеклетки. Их число впоследствии сокращается до нескольких сот тысяч к моменту половой зрелости, но только около четырехсот из них когда-либо получат шанс стать оплодотворенными.

Есть еще один барьер, препятствующий накоплению мутаций в клетках многоклеточных организмов, – апоптоз, или запрограммированная клеточная смерть. Если в клетке накапливаются повреждения ДНК, она может уничтожить саму себя, как доблестный самурай. Это очень важный механизм, так как чрезмерное накопление ошибок в генах может привести к тому, что клетка станет раковой, начнет неограниченно делиться, а ее потомки образуют зачаток опухоли. Клетки в такой опухоли начнут эволюционировать: новые мутации, способствующие более быстрому делению, будут закрепляться, и в итоге маленькая опухоль может перерасти в тяжелый случай агрессивного и метастазирующего рака.

Когда-то одна такая клетка из раковой опухоли шейки матки пациентки по имени Генриетта Лакс (Henrietta Lacks) положила начало клеточной линии, которая называется HeLa. Эти клетки живут в лабораториях и используются для исследований. Они очень быстро делятся и не стареют, поэтому их называют бессмертными. С момента своего появления клетки HeLa успели заметно измениться, и теперь их хромосомный набор заметно отличается от человеческого. В связи с этим американский биолог Ли Ван Вален даже предложил выделить эти клетки в отдельный вид одноклеточных организмов, произошедших из многоклеточного – человека.

Более очевидный пример такого видообразования – появление раковых клеток, вызывающих лицевую опухоль тасманийского дьявола. Эта опухоль передается от одной особи к другой через укусы¹⁰⁵. Получается, раковая клетка настолько изменилась, что стала полноценным, независимым и опасным паразитом, перескакивающим с организма на организм. Аналогичный пример – трансмиссивная венерическая саркома собаки. Геном этих опухолевых клеток похож на геномы собачьих, но теперь это отдельный организм, размножающийся бесполым путем и передающийся от собаки к собаке через половой контакт¹⁰⁶. Чем не замечательные, хоть и ужасные примеры появления новых видов в процессе эволюции?

Мутации в природе могут возникать по ряду внешних причин, напрямую не связанных с копированием молекулы ДНК. Так, ультрафиолетовое излучение (УФ) может повреждать ДНК. Такое повреждение чаще всего выражается в появлении тиминовых димеров – когда два соседних нуклеотида T сшиваются вместе. Это тоже приводит к деформации молекулы ДНК, что привлекает компоненты системы репарации. Есть ферменты, которые умеют химически исправлять такие димеры, однако в ряде случаев клеткам приходится прибегать к более универсальным методам исправления ошибок – вырезать дефектные и близлежащие к ним нуклеотиды поврежденной цепочки ДНК. Благодаря наличию второй (комплементарной) цепи ДНК у клетки есть возможность восстановить двойную спираль, но успешно исправляются далеко не все повреждения.

Пигмент меланин, придающий темный цвет коже, помогает организму защититься от вредного воздействия УФ. Поэтому среди жителей экваториальных стран преобладает темная кожа, а защитной реакцией на избыток солнечного света является загар – усиленная выработка меланина. Это очень важный защитный механизм, ведь ошибки в ДНК, вызванные УФ, могут приводить к меланоме – злокачественной раковой опухоли кожи. Учитывайте последнее, решая, стоит ли много загорать во время поездки на море или проявить умеренность.

Другой существенный источник повреждения ДНК – ионизирующее излучение. Оно может возникать в результате радиоактивного распада некоторых элементов, а также достигать наших клеток из космоса. Некоторые химические вещества, называемые мутагенами, тоже могут способствовать накоплению ошибок в ДНК. Вещества с подобным эффектом существуют, например, в табачном дыме: у курящих существенно увеличен риск рака легких. Это не значит, что все любители затянуться заболеют раком легких, но шанс получить его в течение жизни у них примерно в 10 раз выше, чем у некурящих (примерно 17 % против 1 % у мужчин и 12 % против 1 % у женщин¹⁰⁷). Любопытно, что далеко не все противники ГМО спешат запрещать курение, вред которого доказан, а некоторые даже курят. Возможно, их утешает тот факт, что табак натурален?

Следующий важный источник не столько новых мутаций, сколько генетического разнообразия – рекомбинация. Каждая хромосома присутствует у нас в двух вариантах: одна от папы, другая – от мамы. Две такие хромосомы называются гомологичными – они содержат похожие гены. Каждому из наших потомков мы передадим только одну из таких гомологичных хромосом. В процессе формирования яйцеклеток или сперматозоидов внутри клеток происходит обмен генетической информацией между некоторыми участками гомологичных хромосом – это и есть рекомбинация.

Понять, для чего это нужно, нам поможет вымышленная популяция людей Икс (это не отсылка к комиксам “Марвел”, а простое обозначение) с невымышленными генами. В этой популяции есть две категории людей. Некоторые люди кареглазые, другие – голубоглазые из-за мутации в гене Herc2, что ценится как признак красоты. Увы, в данной вымышленной популяции все голубоглазые страдают некоторым дефектом – у них также испорчен ген IVD, необходимый для утилизации аминокислоты лейцина. Эта мутация никак не влияет на цвет глаз, но негативно сказывается на здоровье и приводит к тому, что от человека пахнет потными ногами. Оба гена, Herc2 и IVD, расположены на 15-й хромосоме. Так как хромосомы наследуются целиком, в популяции людей Икс признак голубых глаз и признак “пахнуть потными ногами” наследуются вместе – это сцепленное наследование, поэтому все голубоглазые среди людей Икс плохо пахнут.

Неужели у людей Икс нет шанса зачать здорового голубоглазого ребенка, от которого не будет пахнуть потными ногами? Вот тут на помощь и приходит рекомбинация гомологичных хромосом. Одному мальчику досталась 15-я хромосома от голубоглазого папы и 15-я хромосома от кареглазой мамы. Сам он оказался кареглазым и здоровым, потому что голубоглазость и плохой запах – признаки рецессивные и проявляются только при наличии двух одинаковых копий генов Herc2 и IVD соответственно. Когда мальчик достиг половой зрелости, при образовании его сперматозоидов могла случиться рекомбинация, в ходе которой фрагмент 15-й хромосомы от отца с вариантом гена Herc2, нужным для голубых глаз, поменялся местами с фрагментом 15-й хромосомы от матери, содержащим обычный вариант этого гена. В итоге получилась новая комбинация аллелей на 15-й хромосоме – с нормальным геном IVD и голубоглазым вариантом гена Herc2.

Сперматозоиду остается найти яйцеклетку, которая будет нести голубоглазый вариант гена Herc2 и любой вариант гена IVD, и на свет появится уникальный для нашей популяции ребенок – с голубыми глазами и не пахнущий потными ногами. Вероятно, он немедленно прославится, станет пользоваться успехом у девушек, и эта новая замечательная комбинация генов быстро распространится в популяции. Для того чтобы никого не обидеть, я подчеркну, что в реальных популяциях упомянутая мутация в гене IVD встречается крайне редко и у меня нет оснований полагать, что она чаще встречается у голубоглазых (не стоит к ним принюхиваться).

Итак, спонтанные мутации и рекомбинации являются важными источниками генетического разнообразия. Без мутаций невозможна эволюция, а без рекомбинации и полового процесса она была бы более медленной. Но этим природа не ограничивается. Однажды я столкнулся с таким некорректным определением ГМО: “организмы, генетический материал которых изменен способом, недостижимым при естественных путях внутривидовых скрещиваний”. При таком определении любой человек тем более является генетически модифицированным. Почти 5 % генома человека – это последовательности эндогенных ретровирусов, которые когда-то очень давно встроились в геном наших предков¹⁰⁸. Такое явление называется горизонтальным переносом генов, противопоставляется вертикальному переносу – от предков к потомкам – и является еще одним важным источником генетических изменений живых организмов. Например, ген, кодирующий белок синцитин, необходимый для формирования плаценты человека, достался млекопитающим от ретровирусов, которым он был нужен для создания белковой оболочки¹⁰⁹.

Есть еще одна интересная категория генетических последовательностей – транспозоны, открытые лауреатом Нобелевской премии Барбарой Макклинток¹¹⁰. Транспозоны умеют перескакивать с одного участка ДНК на другой и в ряде случаев копировать самих себя, поэтому их еще называют мобильными элементами. Если транспозон встроится внутрь какого-нибудь гена, он может нарушить его функцию. Считается, что большинство транспозонов являются эгоистичными элементами, то есть мусором, не выполняющим никакой важной функции и занимающимся исключительно самосохранением и самораспространением. Однако, по-видимому, мобильные элементы сыграли важнейшую роль в эволюции позвоночных животных.

Согласно современным представлениям, из транспозонов, которые попали в геномы предков позвоночных более 600 миллионов лет назад^111–114, появились RAG-белки, отвечающие за создание огромного числа различных генов антител и рецепторов иммунных клеток. Сегодня без RAG-белков немыслим адаптивный (обучающийся) иммунитет человека и других позвоночных, а их появление иногда даже называют “иммунологическим Большим взрывом”.

Мы уже обсуждали, что у человека всего около 20–25 тысяч генов. Но при этом наш организм способен производить более миллиона разных антител. Антитела – это особые белки, которые узнают разные антигены – части вирусов, бактерий или других патогенов. Антитела достаточно специфичны, то есть одно антитело будет связывать конкретную часть определенной бактерии, но, скорее всего, не будет связывать ее другую часть или иную бактерию. Разнообразие антител нужно, чтобы находить и обезвреживать множество вариантов разных чужеродных агентов в нашем организме. Как, имея всего 25 тысяч генов, получить миллион разных антител? Для этого используется еще один тип рекомбинации – V(D)J-рекомбинация¹¹⁵, открытая японским ученым Сусуму Тонегавой. Можно сказать, что это форма генной инженерии, которая происходит внутри предшественников наших иммунных клеток, то есть внутри нас с вами.

Так говорил Сералини. Математическая статистика в биологии, ошибки в исследованиях о вреде ГМО

“Статистика не всегда говорит правду, но может помочь понять результаты” – так ответил¹²⁴ французский исследователь Жиль-Эрик Сералини на один из ключевых пунктов критики, которая обрушилась на его статью о вреде генетически модифицированной кукурузы линии NK603¹²⁵. Пятнадцать^126–140 писем от независимых исследователей, в том числе от меня, указывали на различные ошибки в этой нашумевшей публикации в научном журнале Food and Chemical Toxicology.

“В этих результатах нет ничего, кроме случайной ошибки, и любой компетентный рецензент немедленно это увидел бы”, – писал один из критиков Сералини профессор Энтони Тревавас, молекулярный биолог из Эдинбургского университета. Поддержка у Сералини со стороны коллег тоже имелась, но ее выразили лишь в одном письме¹⁴¹. Тем временем Россия отреагировала на исследование введением временного запрета на импорт генетически модифицированной (ГМ) кукурузы.

Сералини утверждал, что крысы, употреблявшие ГМ кукурузу NK603, погибали чаще и имели больше опухолей, чем крысы из контрольной группы, которые ели обычную кукурузу. Большинство специалистов, глядя на опубликованные результаты, возражали, что этот вывод не обоснован. В такой ситуации обычному человеку сложно понять, кому доверять: Сералини или тем, кто его критикует. Для этого желательно узнать, в чем, собственно, заключалась критика.

В этой главе представлен обзор аргументов в пользу безопасности использования уже существующих генетически улучшенных организмов в качестве продуктов питания. Это необычный обзор, потому что я опираюсь исключительно на данные, полученные теми, кто писал о возможной опасности ГМО, в том числе и на данные, полученные Сералини.

В значительной части работ, в которых было заявлено негативное действие ГМО на животных, выводы не соответствуют результатам. Это связано с тем, что в них присутствует одна и та же ошибка, которая заключается в некорректном применении аппарата математической статистики. После ее устранения полученные данные перестают свидетельствовать в пользу того, что ГМО опаснее обычных организмов. Следуя завету Сералини, давайте разберемся в том, как статистика помогает понять результаты исследований. Но сначала попробуем понять саму статистику.

В статистике существует понятие, которое называется нулевая гипотеза. Это понятие отражает позицию по умолчанию, утверждающую, что между двумя явлениями нет никакой связи. Она говорит, что орел или решка на монете выпадают равновероятно и независимо от погоды. Что рак легких не связан с курением. Что цвет глаз человека не зависит от его пола. Что число пропавших в течение недели носков не зависит от того, наблюдалось ли на небе НЛО. Что токсичность картошки не зависит от того, генетически модифицирована она или нет, и так далее. В некоторых случаях нулевая гипотеза верна, в других – нет. До появления доказательств обратного нулевая гипотеза считается верной по умолчанию, поэтому научные эксперименты сводятся к тому, что нулевую гипотезу пытаются опровергнуть.

Статистические тесты позволяют оценить, насколько высока вероятность получить некий результат при условии, что нулевая гипотеза верна. Допустим, что мы провели эксперимент, в котором подкинули монетку десять раз и все десять раз выпала решка. В данном случае за нулевую гипотезу можно принять равную вероятность выпадения орла и решки. При таком допущении вероятность выкинуть решку десять раз из десяти равна ½ в десятой степени, то есть менее одной тысячной. Полученная вероятность называется P-значение, или просто P, и это вероятность получить такое же или более существенное отклонение результата эксперимента от ожидаемого. Полученное P сравнивается с пороговым значением, уровнем значимости, обозначаемым α (альфа). Общепринятыми значениями α являются либо 0,05, либо 0,01, либо 0,001. Отметим, что 0,05 – самый мягкий порог, который можно встретить в научной литературе, хотя это лишь некоторая условность.

Если полученное значение P меньше, чем пороговое значение, мы считаем, что нулевая гипотеза отвергнута и можно принять альтернативную гипотезу. В случае с монеткой получилось так, что P < 0,001, а значит, есть основания полагать, что решка выпадает чаще орла. Чем меньше порог α, тем меньше вероятность, что мы получим ложноположительный результат, найдем закономерность там, где ее нет. Чем больше порог α, тем меньше вероятность, что мы получим ложноотрицательный результат, то есть не найдем закономерности там, где она есть. Правильно подобранные пороги позволяют соблюсти баланс между этими двумя типами ошибок.

Корпорации монстров. Транснациональные корпорации, индустрия органических продуктов

Многие противники ГМО противопоставляют транснациональные корпорации, занимающиеся генной инженерией, и маленькие фермерские коллективы, производящие “натуральные продукты”. Понятно, на чьей стороне будут симпатии. Иногда добавляют, что создание ГМО является частью тайного заговора, в котором, кроме корпораций монстров, задействованы “Госдеп США”, “мировое правительство” или, в самых запущенных случаях, инопланетяне и прочие рептилоиды. Цель заговора – получение сверхприбыли, мировое господство или геноцид какого-нибудь народа, например русского. Причем сторонников последней версии почему-то не смущает, что коварный Госдеп травит с помощью ГМО в первую очередь свиней, коров и цыплят, а во вторую – американцев.

Каждую из этих версий совершенно серьезно высказывали достаточно известные личности, например некоторые депутаты Государственной думы Российской Федерации. Приняв позицию сторонника теории заговора, легко прийти к выводу, что все ученые и научные журналисты, редакторы научных журналов и рецензенты, официальные представители Всемирной организации здравоохранения и другие люди, поддерживающие развитие генной инженерии, подкуплены. Верить им всем нельзя, а приводимые ими аргументы можно смело пропускать мимо ушей, какими бы содержательными они ни были. Лучше сразу идти вытаптывать экспериментальные посевы генетически модифицированных растений. Людей, уверовавших в теорию заговора, переубедить очень сложно. Но им можно дать то, что они любят больше всего на свете, – другую теорию заговора, а может, даже три или четыре.

Владимир Ленин писал: “Когда не сразу видно, какие политические или социальные группы, силы, величины отстаивают известные предложения, меры и т. п., следует всегда ставить вопрос: кому выгодно?” Относиться к этой идее нужно осторожно, иначе можно прийти к забавным выводам. Стоят ли за движением против вакцин производители лекарств от тех инфекций, которые вакцинами предотвращаются? Или, может быть, тайный заговор гробовщиков и патологоанатомов? Стоят ли за исследованиями о пользе бега продавцы беговых дорожек? Есть ли тайное лобби молочников, навязывающих тезис о пользе молока? Или заговор фермеров из теплых стран, отстаивающих пользу фруктов?

Понятно, кто может выиграть от продажи ГМО – компании, их производящие. Больше всего критики достается Monsanto. Эта компания имеет впечатляющие доходы, существенную часть которых получает за счет продажи семян генетически модифицированных растений, созданных по запатентованным технологиям. Стоимость компании Monsanto на 2015 год составляет примерно 57 миллиардов долларов. Ее главный конкурент, чуть менее известная швейцарская компания Syngenta, стоит примерно 32 миллиарда.

Критикуют Monsanto не только за производство ГМО, но и за ее темное прошлое. Во время войны во Вьетнаме в 1961–1971 годах эта компания производила “Агент- Оранж” – смесь гербицидов и дефолиантов (веществ, вызывающих опадение листьев), которую американские военные использовали для уничтожения джунглей, чтобы облегчить обнаружение вьетнамских военных. В результате применения этой смеси был нанесен огромный ущерб окружающей среде. Более трех миллионов гектаров были поражены, растительность на этих территориях лишилась листвы, и существенная ее часть погибла. К сожалению, постановление ООН, запрещающее использование веществ, направленных на изменение окружающей среды и имеющих долгосрочный эффект, вступило в силу только в 1978 году. Кроме того, оказалось, что один из гербицидов, входящих в состав “Агент-Оранжа”, в ходе производства был загрязнен диоксином – токсичным для людей веществом, вызывающим рак и нарушения эмбрионального развития. Здоровье приблизительно миллиона вьетнамцев серьезно пострадало от применения этого оружия.

Несложно догадаться, что в мои задачи не входит защита компании Monsanto. Впрочем, справедливости ради нужно отметить, что мало кто предъявляет на тех же основаниях претензии к компании Boeing, производившей бомбардировщики Б-52, сбрасывавшие тот самый “Агент-Оранж” (и напалм) на территории Вьетнама. Мало кто отказывается от одежды Hugo Boss из-за того, что эта компания делала униформы для нацистов во время Второй мировой войны. Кроме того, полезно понимать, что разработкой ГМО на самом деле занимаются далеко не только Monsanto и Syngenta.

Есть по меньшей мере десяток коммерческих компаний и десятки государственных научных институтов, разрабатывающих новые, улучшенные с помощью генной инженерии растения и микроорганизмы с целью их внедрения. Возьмем Китай, где принят курс на интенсивное развитие генной инженерии. В этой стране государство призывает ученых просвещать население о том, что такое ГМО и почему их не нужно бояться. В Пекинском университете разработаны устойчивые к вирусам томаты и сладкий перец, а в Южно-Китайском сельскохозяйственном университете – папайя с аналогичным свойством. В Китайской академии сельскохозяйственных наук разработан устойчивый к вредителям хлопок; в Хуачжунском сельскохозяйственном университете сделали устойчивым рис, а также создали томаты, которые меньше портятся при транспортировке.

В США разработкой генетически улучшенных сортов занимаются Корнелльский, Гавайский, Флоридский университеты и другие учреждения. В Индии – Центральный институт изучения хлопка и Университет сельскохозяйственных наук Дхарвада. Даже в Иране есть Институт исследования сельскохозяйственных биотехнологий, разработавший сорт риса, устойчивый к вредителям. В 2015 году британский исследовательский центр Лаборатория Сейнсбери получил государственный грант в размере 841 тысячи фунтов стерлингов на разработку ГМ картофеля с восемью новыми генами. Три гена устойчивости к грибковому заболеванию фитофторозу. Два гена, препятствующие заражению нематодами. Три гена, снижающие выработку сахаров, аминокислоты (аспарагина), при термической обработке которой может образовываться канцероген, и фермента, приводящего к появлению темных пятен на картофеле.

В России разработкой генетически улучшенных сортов занимается центр “Биоинженерия” Российской академии наук (РАН). Там сделали несколько устойчивых к вредителям сортов картофеля. Кроме того, разработки, имеющие прикладной потенциал, ведутся в лаборатории экспрессионных систем и модификации генома растений “БИОТРОН” в Институте биоорганической химии РАН, в лаборатории генной инженерии растений Института цитологии и генетики СО РАН в Новосибирске и в ряде других научных лабораторий. Важное направление генной инженерии, актуальное для России, – создание морозоустойчивых сортов растений, например картошки для выращивания на севере страны. Можно ли записать все перечисленные организации и всех ученых, которые в них работают, в агенты корпораций, Госдепа и мирового правительства – решайте сами.

Куда интереснее другой вопрос: кто бы мог стоять за кампанией, направленной против использования генной инженерии в сельском хозяйстве? Почему больше всего критики поступает в адрес генетически модифицированных растений, а не микроорганизмов? А ведь, скажем, инсулин, создаваемый генетически модифицированными микроорганизмами, колют миллионы диабетиков! Казалось бы, сколько страшилок можно придумать на этот счет! Кроме того, бактериям гораздо легче убежать в дикую среду или обменяться генами с другими бактериями. Но пишут в основном не про них, а про “страшную кукурузу, вызывающую рак”.

Отметим, что сегодня компании, производящие ГМО, зарабатывают не на пустом месте. Они предлагают коммерчески успешные инновационные продукты. Серьезными конкурентами этих компаний являются не столько маленькие фермерские кооперативы, сколько крупные транснациональные корпорации, производящие и продающие “натуральные” продукты без ГМО. Профессор Мичиганского университета Филипп Ховард вот уже много лет изучает, как устроен рынок продовольствия. В частности, он составил и опубликовал схему¹⁶⁸, на которой изображены крупнейшие компании, производящие “натуральную” еду, и корпорации, которые их приобрели в период с 1997 по 2014 год. Речь идет о многих десятках крупных компаний. Давайте пройдемся по некоторым примерам, которые он приводит.

В 2014 году компания Coca-Cola купила за 1,25 миллиарда долларов 10 % компании Keurig Green Mountain, занимающейся продажей органического кофе. В 2014 году доход Keurig составил 4,7 миллиарда долларов США. Кроме того, корпорации Coca-Cola принадлежит компания, производящая органические соки Odwalla, купленная в 2001 году за 181 миллион долларов. Компания, производящая органический чай Honest Tea (“Честный чай”), в 2004 году продала за 53 миллиона долларов 40 % своих акций, а в 2011 году была полностью куплена все той же компанией Coca-Cola.

Компания Naked Juices, производящая натуральные соки, с 2006 года принадлежит компании PepsiCo. На момент сделки продажи Naked Juices составляли около 150 миллионов долларов в год. Многие другие крупные компании, производящие органическую еду, принадлежат таким транснациональным гигантам, как Kellogg, Hershey Foods, Danone, Nestle. Множество разных производителей биопродукции входит в компанию Hain Celestial Group.

Даже компания Monsanto решила вложиться в производство новых сортов “натуральных” растений. Они придумали довольно хитроумный прием: в ряде случаев вместо генной инженерии можно проводить массовый ДНК-анализ семян в поисках того заветного зернышка, в котором спонтанно произошла нужная мутация в том или ином гене. В ходе анализа семя не разрушается, поэтому его можно посадить. Семена полученного растения можно снова анализировать в поисках уже следующей нужной мутации и так далее, пока желаемое генетическое изменение не будет достигнуто. Полученные растения юридически не считаются ГМО, ведь они получены в ходе селекции. Это довольно нелепая ситуация, когда генные инженеры, имея самые современные технологии редактирования ДНК, вынуждены придумывать неудобные обходные пути, чтобы маркировка на продукции соответствовала потребительскому спросу. Представьте, если бы люди боялись жить в домах, построенных с применением подъемного крана, и из-за этого строителям приходилось использовать насыпи, как во времена древних египтян, строивших пирамиды.

В 2012 году продажи органической продукции принесли 81,3 миллиарда долларов, что на 13,5 % больше, чем в 2011 году. Для сравнения продажи компании Monsanto в 2012 году принесли 13,5 миллиарда долларов, причем в эту цифру входят не только продукты генной инженерии и селекции, но также различные пестициды. Понятно, что стремительный рост спроса на “натуральную” продукцию сложно объяснить новыми технологиями или улучшением качества продуктов. Сама идея органического производства заключается в отказе от инноваций. Уместно предположить, что спрос на “натуральное” рождается благодаря постоянной генерации страха перед всем “ненатуральным”.

Приведу очень простую схему для увеличения прибыли любого производителя продуктов питания. Сочиняем правдоподобный миф о том, что Х – вредно. Пишем, что наш продукт не содержит Х. Выставляем на свой продукт более высокий ценник. Profit! При этом совершенно не обязательно доказывать, что Х – вредно. Достаточно запустить в общество сомнение, а журналисты сами распространят страшилки. И пусть государства и компании конкурентов тратят миллиарды долларов, а ученые – многие годы на поиск доказательств, что Х не опасно.

Даже если появятся сотни исследований о том, что Х не вредно, мы всегда можем выразить опасение, что оно скажется на наших детях и внуках. В крайнем случае раз в пару лет можно выпускать одну публикацию (пусть даже самого отвратительного качества), которая поставит безопасность Х под сомнение. Это будет достаточным основанием, чтобы заявить: “Сомнения у ученых остались! А значит, нужна обязательная маркировка продуктов, содержащих Х”. Если же потребителей все-таки смогут убедить в том, что Х безопасно, мы просто объявим виновником всех бед не Х, а Y – и запустим схему по второму кругу.

На месте Х может быть все что угодно: какой-то консервант, пищевая добавка, технология, метод упаковки. При этом совершенно не важно, что страшилка выдумана на пустом месте. И никого не волнует, что на разоблачение подобных страшилок из научных фондов уходят миллионы долларов, которые могли бы быть потрачены на что-то полезное. Например, на поиск лекарств от болезни Альцгеймера, бокового амиотрофического склероза или другого нейродегенеративного заболевания, на разработку новых антибиотиков или методов борьбы со старением.

В предыдущей главе мы подробно разобрали работу Сералини об опасности ГМО. Авторы сайта GMO Pundit провели журналистское расследование¹⁶⁹, в ходе которого была обнаружена финансовая связь между институтом CRIIGEN, где работал Сералини, и французскими компаниями-гигантами Auchan и Carrefour (более 15 тысяч магазинов, выручка более 90 миллиардов долларов в год). Последняя, как сообщают авторы расследования, организовала кампанию по рекламе своих продуктов “без ГМО” вскоре после публикации работы Сералини. Таким образом, корпорации со своими интересами существуют по обе стороны “баррикад”.

Черный пиар прекрасно работает на практике. Вспомним, как три четверти россиян сами признались, что готовы заплатить больше за продукт, если на его упаковке будет указано, что он не содержит ГМО. Неудивительно, что появляются соль, крахмал, вода и даже презервативы с этикетками “не содержит ГМО”, хотя в этих товарах нет никаких генов. Неужели кто-то думает, что подобные этикетки клеят из заботы о здоровье граждан?

Однажды мне показали рекламу “экоклубники”. “Сушеная, целая, без применения ионизирующего облучения, не содержащая аллергенов и аллергенных добавок, генетически измененных ДНК и белков, без ГМО, сахара, консервантов и красителей”, – гласила этикетка. Похоже, что отдел маркетинга собрал практически все проверенные и нечестные способы манипуляции потребителем. Например: “не содержит аллергенов”. Простите, это клубника или не клубника? Если у человека аллергия на обычную клубнику, у него будет аллергия и на эту клубнику. Так зачем писать, что она не содержит аллергенов? Единственный способ сделать такую клубнику, которую без опасений могли бы есть аллергики, – использовать генную инженерию и убрать из генома клубники тот ген, что кодирует белок, вызывающий аллергию, или сделать так, чтобы этого белка производилось меньше. Но тут сказано, что продукт “не содержит ГМО”. Так что остается удивляться: что это за клубника, которая не клубника.

Запугивать людей страшилками о ГМО выгодно всем, кто хочет продавать продукты по завышенной цене. Это касается как мелких и крупных органических фермеров, так и транснациональных корпораций, вложившихся в производство “натуральных” продуктов. Я сталкивался с представителями фермерских кооперативов, которые нагнетали страх о вреде ГМО, выступая в телевизионных передачах – и попутно рекламируя свою “более высококачественную” продукцию.

Но есть во всей этой истории еще одна странность. Складывается впечатление, что компания Monsanto практически ничего не делает для того, чтобы создать для ГМО положительный образ в СМИ. Да, иногда представители компании публикуют пресс-релизы о том, что ГМО не опасны. Иногда выходят статьи в научных журналах, авторами которых могут быть сотрудники Monsanto (хотя и это скорее редкость – большинство исследований ГМО финансируются из государственных бюджетов, в чем легко убедиться, посмотрев на источники финансирования, указанные в публикациях). Но для компании, зарабатывающей миллиарды долларов в год, это выглядит как-то несерьезно – словно они защищают ГМО только для вида. Даже если предположить, что ведутся какие-то тайные закулисные игры, совершенно очевидно, что попытки донести обществу информацию о безопасности ГМО провалились. А что, если Monsanto не хочет, чтобы общественное мнение о ГМО изменилось?

Представим себе, что случится с гигантскими производителями ГМО семян, если все их критики прозреют и придут к соглашению, что ГМО не опаснее других продуктов питания? Что, если государства разрешат выращивать любые ГМО и продавать их без маркировок, а к ГМО начнут относиться так же, как к любым организмам, полученным в результате селекции? В краткосрочной перспективе, конечно, акции Monsanto вырастут. Но что случится дальше?

Сегодня, если я у себя в лаборатории придумаю и создам новый ГМ сорт растений, устойчивый к вредителям, я не смогу вывести его на рынок своими силами. Я смогу запатентовать идею, показать, что она работает, но не буду в состоянии пройти с ней все необходимые проверки безопасности и бюрократические процедуры, связанные с регистрацией коммерческого ГМ сорта. Мне будет проще продать патент за разумную цену все той же Monsanto, чем искать миллионы долларов инвестиций и создавать собственную биотехнологическую компанию. Если же жесткого регулирования нет, мне достаточно купить участок земли, сделать посевы и начать продавать семена всем желающим. Я могу перейти от хорошей идеи к независимому бизнесу с минимальными инвестициями и рисками.

Если моя разработка на самом деле хороша, я смогу быстро расширить свой бизнес, купить еще земли, нанять больше сотрудников. Прелесть биологических организмов в том, что они быстро и легко размножаются. Не нужно создавать завод или фабрику. Не нужно создавать их много раз: одно растение может дать любое количество потомков. Это почти как разработка компьютерных программ и приложений! Компания Google начиналась в гараже и в течение нескольких лет потеснила гигантов на рынке поисковиков, которые существовали намного раньше и стоили миллиарды долларов. Что, если Monsanto не хочет, чтобы ее потеснил биотехнологический аналог Google?

Что произойдет, если в России запретят выращивать генетически модифицированные растения? А ведь это совершенно серьезно предлагают некоторые депутаты! В России имеются лаборатории, способные заниматься прикладными разработками в области генной инженерии, и у нас есть квалифицированные специалисты. При этом генная инженерия – одна из тех областей, где на основе уже разработанных и опубликованных подходов несложно сделать что-то свое. Запрет на коммерческое использование ГМО приведет не только к отставанию в этой области, экономическим потерям и более интенсивному загрязнению окружающей среды, но также к утечке наиболее мотивированных квалифицированных кадров и перспективных коммерческих идей. Идеи и разработки наших соотечественников будут использованы для создания новых сортов растений в других странах, перекуплены иностранными компаниями, а нам предложат импортировать готовый продукт. Может, именно в этом заключается заговор против России?

Обсуждая тех, кому невыгодно развитие генной инженерии, мы не учли интересы еще одной стороны. Вспомним, что генетически улучшенные сорта, устойчивые к вредителям, позволяют более чем на треть сократить использование инсектицидов на полях. А значит, они угрожают доходам производителей инсектицидов. Среди моих коллег распространено мнение, что именно лобби производителей “ядохимикатов” добивается запрета ГМО в России. Эта гипотеза выглядит правдоподобной, но, как и в случае с другими теориями заговоров, не является строго доказанной.

Выведение ГМ растений, устойчивых к глифосату (“Раундап”), гербициду против сорняков, невыгодно производителям любых других гербицидов. В интернете ходит картинка, на которой изображен человек в защитной маске, опрыскивающий поля. На картинке приведен следующий текст: “Зачем им нужны маски? Для того чтобы защититься от разработанного Monsanto химиката, которым поливают нашу пищу? Ой! На самом деле эти люди в масках поливают еду органическими пестицидами? Ну тогда ничего страшного!”

Вот еще одна теория заговора. С помощью глифосата уничтожают незаконные посевы мака в Афганистане и коки в Колумбии. В 2015 году Международное агентство по изучению рака пришло к выводу, что глифосат является вероятным канцерогеном¹⁷⁰, и власти Колумбии ухватились за удобный предлог, чтобы объявить о прекращении использования этого гербицида для борьбы с производством наркотиков. Очень милая забота о здоровье наркоторговцев, не находите?

К этой наркотической теории заговора можно добавить еще одну новость. В 2015 году генные инженеры получили ГМ дрожжи, производящие вещество S-ретикулин, которое является предшественником морфина – анальгетика с наркотическими свойствами¹⁷¹. Многие тогда удивились, что статья, описывающая получение таких микроорганизмов, оказалась в свободном доступе: что будет, если люди начнут производить наркотики в домашних условиях? Одно из возможных последствий: появление серьезной конкуренции у афганских наркоторговцев. При этом авторов исследования в злом умысле заподозрить сложно: будь у них желание создавать незаконные препараты, вряд ли они стали бы утруждаться научной публикацией. Я, конечно, шучу про лобби наркоторговцев, но, когда начинаешь рассматривать теории заговоров, остановиться очень сложно. Докажите, что такого заговора нет!

Развитие генной инженерии может коснуться рынка удобрений. Уже найдены генетические улучшения, позволяющие растениям более эффективно использовать готовые источники азота в почве, в том числе из разлагающейся органики, и утилизировать их¹⁷². Улучшенным растениям нужно меньше азотистых удобрений – значит, они лучше растут, а сельское хозяйство с их использованием наносит меньше ущерба окружающей среде.

Не думаю, что производителям азотистых удобрений очень понравится, если мы научимся превращать обычные сорта растений в сорта, способные фиксировать азот. Атмосфера Земли на 78 % состоит из азота, и существуют бактерии, живущие в утолщениях на корнях некоторых растений, которые умеют этот азот усваивать прямо из воздуха. Например, фиксация азота происходит в клубеньках многих бобовых. Можно попробовать перенести метаболические пути, нужные для фиксации азота, из бактерий в растения, или сделать бактерий, способных фиксировать азот и сожительствовать с теми видами культурных растений, с которыми они в природе не контактируют. Пока что решение этой задачи не найдено, но оно сможет привести к настоящей революции в аграрной сфере.

Есть и другие заинтересованные участники, которые имеют возможность заработать на страшилках о вреде ГМО. К ним относятся некоторые негосударственные организации, связанные с маркировкой, выявлением содержания ГМО в продуктах питания или созданием черных списков продуктов, содержащих ГМО. Они предлагают производителю пройти платную проверку или “внести членские взносы” в ассоциацию какой-нибудь “генетической безопасности”. За это производителю разрешают помещать на свои продукты “знак качества” от данной организации. А если производитель отказывается от проверок, его могут занести в черный список. Оказаться в черном списке никто не хочет, ведь это может плохо сказаться на доходах: потенциальные покупатели предпочтут продукцию конкурентов. Поэтому у компаний возникает желание “договориться по-хорошему”. Иногда организации, занимающиеся подобной деятельностью, устраивают себе пиар-акции (например, утверждают, что они провели или собираются провести какое-нибудь “крупнейшее исследование ГМО”).

Если компания, помещенная в черный список, попробует подать в суд за ущерб, нанесенный ее репутации, она рискует заработать дополнительную антирекламу, ведь тогда дело получит широкую огласку и о том, что компания теперь в черном списке, узнает еще больше людей. Сработает знаменитый эффект, названный в честь американской певицы и актрисы Барбры Стрейзанд. Она пыталась судиться с фотографом, который без разрешения разместил в интернете фотографию ее дома. До судебного иска фотографию успело посмотреть шесть человек, а через месяц после – более 420 тысяч. Опять-таки проще договориться.

Являются ли перечисленные заинтересованные лица участниками крупных заговоров и существуют ли корпорации монстров? Изобретать теории заговора легко, но к науке они отношения не имеют. Мне нравится принцип бритвы Хэнлона: никогда не приписывайте злому умыслу то, что вполне можно объяснить глупостью. В Советском Союзе травля генетиков со стороны влиятельного академика Трофима Лысенко и его сторонников осуществлялась при поддержке властей и происходила вовсе не из экономических соображений, а из политических. Это был временный триумф невежества, псевдонауки и заблуждений. Но если кто-то вам скажет, что ГМО – это плохо именно из-за страшных корпораций, расскажите им про другие корпорации, про индустрию “натуральных” продуктов, про производителей инсектицидов, про черные списки, про то, как чрезмерное регулирование ГМО убивает конкуренцию и помогает монополистам.

Галоп амазонки. Мифы о ГМО, безопасность ГМО

Противникам ГМО свойственен стиль полемики, который называют “галоп Гиша” – в честь известного креациониста Дуэйна Гиша. Особенностью такого подхода является перечисление подряд большого количества неточных, ошибочных или не имеющих отношения к делу утверждений, как правило являющихся распространенными клише. В результате оппонент, вынужденный последовательно их опровергать, выглядит непроходимым занудой.

Один из самых известных противников генной инженерии в России – доктор биологических наук Ирина Ермакова. Ермакова читает лекции о вреде ГМО, ее регулярно приглашают на телевидение, и она даже выступала в качестве эксперта в стенах Государственной думы. Она также известна некоторыми довольно забавными и нелепыми утверждениями. Приведу цитату, взятую с ее сайта, где она обосновывает точку зрения, что мужчины произошли от женщин, а точнее – от амазонок-гермафродитов¹⁷³.

“Не исключено, что жестокие сексуальные преступления, совершаемые в основном мужчинами, являются проявлением комплекса утраты родовой функции и, как следствие этого, ненависти к женщинам, которые могут родить. Возможность смены пола, а также тот факт, что значительно больше мужчин, чем женщин, хотят поменять пол на противоположный, вероятно, также связаны с происхождением мужчин от женщин-гермафродитов”. Без комментариев.

В этой главе я постараюсь разобрать все основные мифы о вреде ГМО. Существенная часть мифов позаимствована из выступлений Ермаковой.

“ГМО по определению не могут быть безопасны, потому что любое вмешательство приводит к появлению организмов с неизвестными свойствами”.

В каждом поколении живых организмов возникают новые мутации. Кроме того, в результате полового процесса образуются новые комбинации уже существующих аллелей генов. В этом смысле любой акт размножения приводит к “появлению организмов с неизвестными свойствами”, и упреки, звучащие в адрес ГМО, можно с тем же успехом адресовать любым живым существам.

Чаще всего мы не знаем, какие новые мутации возникли в отдельно взятом организме, как его гены изменились по сравнению с генами его родителей. Сказались ли они на фенотипе, то есть на признаках организма? Если мы боимся употреблять в пищу организмы с измененными генами, то нам стоит бояться всех организмов без исключения, а не только ГМО.

В природе встречаются и более хитрые примеры изменения ДНК. Ретровирусы умеют интегрировать свой геном в клетки растений, грибов и животных. Бактерии могут усваивать генетическую информацию из окружающей среды и обмениваться друг с другом плазмидами. Бактериофаги переносят гены из одной бактерии в другую. Агробактерии встраивают свои гены в клетки растений. Я уже приводил пример, что сладкий картофель, выведенный селекцией, является трансгенным – то есть содержит работающие гены бактериального происхождения.

Сегодня ученые находят все больше и больше примеров горизонтального переноса генов, когда наследственная информация передается не от родителей к потомкам, а от одного вида к другому, например, через те же вирусы. Обнаружены сотни примеров таких чужеродных генов в геномах различных животных, в том числе и в геноме человека^{120, 121}. Перенос генов такого масштаба, какой встречается в природе, в лабораторных условиях пока не проводился. В итоге мы должны либо прийти к выводу, что безопасных для употребления в пищу организмов не бывает, тем самым снизив пафос тезиса о потенциальной опасности ГМО, либо исходить из того, что опасность любого продукта нужно оценивать и исследовать отдельно, независимо от того, ГМО это или не ГМО.

“Раньше тоже были генетические уродства, но не в таком количестве, как сейчас, и это связано с ГМО. В подтверждение можно посмотреть на фотографии детей с врожденными заболеваниями. В развитых странах, где едят ГМО, растет частота и других заболеваний”.

Когда утверждают, что количество детей с врожденными заболеваниями растет, обычно не указывают, о каких именно странах и заболеваниях идет речь и каковы тому доказательства. Но даже если и наблюдается рост числа каких-то генетических заболеваний, из этого не следует, что существует причинно-следственная связь между упомянутым процессом и употреблением продуктов, созданных методами генной инженерии.

Корреляции обманчивы и далеко не всегда указывают на причинно-следственные связи. Есть ли связь между глобальным потеплением и падением числа пиратов? Между возрастающей частотой случаев аутизма и ростом продаж “натуральных” продуктов? Между количеством убийств в США и долей Internet Explorer на рынке интернет-браузеров? А ведь подобные корреляции существуют, и некоторые даже опубликованы в научных журналах, пусть и в шутку. Например, в 2004 году в журнале “Педиатрическая и перинатальная эпидемиология” (Paediatric and Perinatal Epidemiology) вышла статья под названием “Новые свидетельства в пользу теории аистов”: чем меньше популяция аистов, тем меньше младенцев появляется на свет в изученном регионе¹⁷⁴. Помните проблему множественных сравнений? Если долго искать корреляции – какие-нибудь обязательно найдутся.

Нет никаких научных данных, подтверждающих, что употребление продуктов из каких-либо зарегистрированных сортов ГМО увеличивает вероятность генетических заболеваний у новорожденных. Зато есть все основания полагать, что частота некоторых генетических заболеваний зависит от возраста, в котором женщины рожают. Например, частота синдрома Дауна. Во многих странах женщины в среднем рожают все позже, и если в некоторых странах это компенсируется развитием ранней диагностики синдрома Дауна¹⁷⁵ и иных заболеваний, то в других диагностика развита плохо и частота заболеваний растет.

Вероятно, некоторые наследственные заболевания встречаются все чаще еще и потому, что раньше они были смертельными, а теперь лечатся. Из-за этого дефектные гены активнее передаются следующим поколениям, ведь их носители благодаря современным лекарствам способны выжить и оставить потомство. Да и в целом продолжительность жизни растет, а с ней у нас на глазах растет и частота заболеваний, которые раньше просто не успевали проявиться. Можно провести такую аналогию. Воинственное племя, в котором прежде никто не доживал и до тридцати лет из-за постоянных кровопролитных войн, решает пойти на эксперимент и устроить столетие мирного сосуществования с соседями. Вскоре реформу начинают критиковать: “Раньше от неизвестных причин погибал только 1 % населения. А теперь у большинства и зубы выпадают, и волосы седеют, и кожа морщинится, и умираем непонятно от чего!”

Приведенные факторы – не повод отказываться от новых лекарств и других достижений цивилизации, которые спасают жизни. Это повод разрабатывать новые методы, предотвращающие распространение вредных мутаций в популяции. Для этого как раз и можно использовать генетическую диагностику, искусственное оплодотворение и генную инженерию.

“Были выявлены патологии внутренних органов, образование опухолей, изменение гормонального уровня, бесплодие у животных и человека. В последнее время у людей обнаруживаются просто огромные опухоли, и это связано с ГМО”.

Никакой связи между опухолями у людей и употреблением ГМО не обнаружено, а огромные опухоли можно было обнаружить у людей как сто, так и тысячу лет назад. В 2012 году в журнале Food and Chemical Toxicology был опубликован обзор¹⁷⁶, в который вошло 12 исследований употребления ГМО в пищу на нескольких (от двух до пяти) поколениях животных и еще 12 исследований сроком от 90 дней до двух лет. Авторы этого обзора пришли к выводу об отсутствии негативных эффектов ГМО по сравнению с сортами обычных растений.

В 2014 году в журнале Critical Reviews in Biotechnology вышел обзор 1783 научных работ, опубликованных за последние 10 лет и посвященных ГМО¹⁶⁷. Из них 770 посвящены изучению воздействия ГМ продуктов на людей и животных. В статье делается вывод, что нет никаких научных подтверждений токсичности одобренных к продаже ГМ сортов.

Проверки безопасности ГМО проводились не только в зарубежных странах, но и в России. Надежда Тышко и ее коллеги из Института питания РАМН с 2001 по 2011 год опубликовали более дюжины статей, посвященных изучению безопасности различных продуктов, созданных методами генной инженерии. Никакого вреда ГМО обнаружено не было. В одном таком исследовании¹⁷⁷ анализировалось 280 взрослых крыс (160 самок и 120 самцов) и 1545 крысят на первом месяце жизни. Животных разбили на две группы, обеспечивая большой размер выборки в каждой группе, а значит, более надежные результаты сравнения. Одна группа получала ГМ корм, а другая была контрольной. Питаться одной лишь кукурузой, какой бы замечательной она ни была, вредно, поэтому ГМ корм давался в максимально допустимом, но безвредном количестве – 31,4 % от пищевой ценности порции. Для контроля использовалась изогенная линия кукурузы – то есть та же самая, но не модифицированная. Оценивались особенности как пренатального развития, так и постнатального: параметры зародышей, смертность до и после имплантации в слизистую оболочку матери, физическое развитие и смертность крысят. Все измеренные параметры находились в пределах нормы для данного вида.

Проводились в России исследования и по кормлению ГМ кормом животных трех поколений. Например, в одном из них анализировалось 630 взрослых крыс и 2837 крысят. При этом групп было не десять, не двадцать, а пять: одна экспериментальная (ее кормили ГМ кукурузой) и четыре контрольные. Крыс из контрольных групп кормили разными сортами кукурузы. И снова никаких негативных эффектов от кормления ГМ кукурузой выявлено не было¹⁷⁸.

В позапрошлой главе мы подробно разобрали шесть исследований, в которых были сделаны необоснованные выводы об эффектах, связанных с употреблением ГМО животными. Но это не единственные работы, на которые напрасно ссылаются противники ГМО, в том числе и Ермакова.

Вот, например, статья генетика Вальтера Дёрфлера, опубликованная в 1995 году в журнале Advances in Cancer Research¹⁷⁹. Для того чтобы понять, о чем эта работа и как ее ошибочно интерпретируют, нужно сказать несколько слов о генной терапии. Наследственные заболевания связаны с тем, что у человека может быть испорчен какой-нибудь ген. Мы можем встроить хорошую копию гена в специально обезвреженный вирус, который доставит ее в клетки больного, что приведет к исправлению наследственного дефекта. Такой способ лечения называется генной терапией и уже активно применяется для лечения ряда заболеваний людей и других животных (или, если вам угодно, людей и животных).

В обсуждаемой статье речь идет о том, что встраивание новых генов с помощью вирусов в геномы млекопитающих может приводить к раковым заболеваниям. Действительно, первые попытки генной терапии, особенно с использованием ретровирусов, нередко вызывали побочные эффекты. Иногда гены встраиваются в хромосому в середину какого-нибудь важного гена или рядом с ним, нарушая его работу, что увеличивает риск развития рака. Например, рак шейки матки в подавляющем большинстве случаев является результатом внедрения в клетки папилломавируса человека – наиболее часто передаваемого половым путем вируса, которым заражены сотни миллионов людей¹⁸⁰. Поэтому женщинам рекомендуется от него вакцинироваться.

Сейчас в генной терапии ученые преимущественно применяют сравнительно безопасные аденовирусы, что позволяет свести риски побочных эффектов к минимуму. Аденовирусы, как правило, никуда не встраиваются. Они просто проникают в ядро клетки, а там их геном, представленный молекулой ДНК, размножается, как независимая маленькая “хромосома”. Считается, что аденовирусы безопаснее многих других вирусов, но, как пишут в обсуждаемой статье, некоторые из них тоже могут иногда приводить к раку.

А теперь посмотрите, как это интерпретируют: ГМО приводит к раку! Но ведь речь совсем не об этом. Мы знаем, что раковые опухоли могут возникать у организмов, чьи гены подверглись изменениям. Но это не значит, что они возникнут у тех, кто съест организм с измененными генами. Логика здесь примерно такая, как если бы мы взялись утверждать, будто можно свариться, съев вареное яйцо. Кроме того, вирусы встречаются и в природе, где они тоже проникают в клетки всевозможных организмов. И порой они куда опаснее, чем те, что применяются в генной терапии. Все неспецифичные последствия от вставок вирусов и все возможные варианты поломки генов могут наблюдаться и в результате самых обычных мутаций.

Ермакова и другие противники ГМО ссылаются на еще одну работу Мануэлы Малатесты (другое ее исследование уже разбиралось в главе 7)¹⁸¹, в которой были показаны небольшие отличия между мышами, употребляющими генетически модифицированную и обычную сою. Но проблема в том, что заявленные изменения даже сами авторы работы не называют патологическими. Они увидели, что клетки поджелудочной железы у мышей, которые ели ГМ сою, производили несколько больше гранул с предшественниками пищеварительных ферментов, расщепляющих белки. Скорее всего, примерно такие же различия вы найдете, сравнив эффект от двух обычных сортов растений. Ни слова о вреде подобных изменений в статье нет, что подчеркивается в более поздней (2005) статье тех же авторов. Введение содержит следующую фразу: “Никаких прямых свидетельств, что потребление ГМ пищи может сказаться на здоровье человека и животных, до сих пор не было получено”¹⁸². Но это ведь не мешает ссылаться на такие работы, говоря о вреде ГМО?

Рассуждая в своих лекциях о вреде генетически модифицированной сои, Ермакова приводит в качестве аргумента работу японского ученого по фамилии Сакамото¹⁸³. Непонятно, почему работа, подтверждающая безопасность ГМО, используется при попытке доказать обратное. После 52 недель наблюдения за крысами, которых кормили генетически модифицированной соей, авторы статьи приходят к следующему выводу: “Длительная диета, в состав которой входит до 30 % ГМ сои, не оказывает заметного негативного влияния на здоровье крыс”. Позже Сакамото и его коллеги продлили наблюдение за крысами до 104 недель, и выводы о безопасности ГМО еще раз подтвердились¹⁸⁴.

“ГМО вызывают аллергию”.

Все в той же статье, опубликованной в журнале Critical Reviews in Biotechnology¹⁶⁷, отмечается, что за последние десять лет только в двух случаях была установлена потенциальная аллергенность ГМ сортов. В одном случае результат впоследствии не подтвердился, в другом речь шла о ГМ сое с геном бразильского ореха. Этот сорт никогда не поступал на рынок. Стоит добавить, что с помощью генной инженерии можно создавать гипоаллергенные сорта растений, например арахиса, помидоров, яблок и той же сои^{23, 185, 186}. Ученые из Национального института агробиологических наук в Японии утверждают, что с помощью особого ГМ риса можно предотвращать аллергию к пыльце кедра¹⁸⁷. Возможно, употребление ГМ риса поможет жителям Японии¹⁸⁸, где такая аллергия, возникающая сезонно примерно у трети населения, считается национальной проблемой.

Стоит отметить, что продукты, на которые у людей возникает аллергия, в изобилии встречаются в природе, а некоторые были выведены методами селекции. Например, киви – это совершенно новое растение, ставшее продуктом питания только в XX веке благодаря работе селекционеров из Новой Зеландии. Дикий фрукт киви исходно произрастал в Китае, был съедобен, но невкусен и представлял собой маленькие твердые ягоды. После выхода фрукта на рынок оказалось, что у некоторых людей на него аллергия, причем даже был установлен конкретный белок-виновник – актинидин. Но никому и в голову не приходит, что киви нужно запретить.

“Ирина Ермакова показала, что ГМО делают животных бесплодными”.

Нашумевшее исследование о вреде ГМО авторства самой Ермаковой за грубые ошибки научной методологии ранее подвергалось критике на страницах журнала Nature Biotechnology¹⁸⁹. В статье было отмечено, что опыты Ермаковой поставлены небрежно, выборки слишком малы, крысы (в том числе и в контрольной группе) явно недоедали: вес у многих был ниже нормы, а смертность примерно в десять раз выше! Не ясно, чем именно кормили животных, сколько они ели и различались ли группы на момент начала эксперимента. Кроме того, работа Ермаковой противоречит как минимум трем независимым исследованиям по изучению влияния ГМ сои на развитие крыс^190–192, в которых не было найдено даже небольших негативных эффектов, не говоря о полном нарушении репродуктивной функции у потомков подопытных животных.

В ходе дискуссии на страницах журнала Nature Biotechnology выяснялись и другие подробности работы Ермаковой. Своим оппонентам она пишет: “Такая же схема кормления использовалась и в случае соевых бобов, которые размачивали в воде за 1 день до кормления, потом помещали в небольшую кормушку внутри клетки из расчета четыре семени на одну самку и шесть семян на одного самца”. Известно, что свежая соя содержит ядовитый белок – ингибитор трипсина^{193, 194}, нарушающий работу одного из важнейших пищеварительных ферментов. Ингибитор трипсина нейтрализуется интенсивной обработкой паром. О том, что сою нужно пропаривать перед тем, как кормить ею животных, известно уже чуть ли не несколько тысяч лет, но Ермакова об этом даже не упоминает. Если семена только вымачивали, то и они, и мука из них ядовиты. Незнание такого нюанса могло привести к тому, что крысам, которые ели сою, было действительно плохо, но вовсе не потому, что соя являлась генетически модифицированной. Сколько сои в итоге съели животные из той или иной группы, мы не знаем, ведь учет не велся.

На публике Ермакова хвастается, что у нее вышла статья в журнале Nature Biotechnology, а значит, ее исследования признаны научным сообществом. Нужно понимать, что в этом журнале есть разделы для научных статей, которые проходят тщательное рецензирование, а есть разделы публицистические и именно в таком разделе опубликована обсуждаемая статья. На страницах Nature Biotechnology исследования Ермаковой обсуждаются четырьмя специалистами (которых можно было бы считать рецензентами), и все они дают отрицательные отзывы¹⁸⁹. Понятно, что с четырьмя отрицательными отзывами от рецензентов статья не могла быть помещена в научный раздел журнала, а говорить о признании научным сообществом не приходится.

“Все исследования, подтверждающие безопасность ГМО, сделаны на деньги корпораций”.

Легко убедиться в том, что это неправда. Например, в 2010 году Европейская комиссия опубликовала подробный отчет (размером с эту книгу) о пятидесяти исследовательских проектах, осуществленных в период с 2001 по 2010 год за счет научных грантов Европейского союза. На эти исследования было затрачено 200 миллионов евро, а касались они вопросов воздействия ГМО на окружающую среду, безопасности употребления ГМО в пищу, использования ГМО в качестве источников биоматериалов и биотоплива и так далее. В проектах принимали участие 400 исследовательских групп. Процитирую основной вывод отчета: “Биотехнологии и, в частности, ГМО не несут бóльших рисков, чем традиционные технологии выведения новых сортов”¹⁹⁵. США, Россия и многие другие страны тоже финансировали из средств бюджета исследования ГМО, в которых были получены выводы о том, что эти продукты не опаснее обычных.

Подавляющее большинство исследований по тематике ГМО, на которые приведены ссылки в моей книге, сделаны за государственный счет. Например, статья в журнале PLOS ONE, показывающая, что переход к выращиванию ГМО приводит к снижению использования инсектицидов на полях, финансировалась в рамках научно-исследовательского гранта от Европейского союза, а также Федеральным министерством экономической кооперации и развития Германии. В этой работе авторы отдельно проанализировали, влияет ли источник финансирования на выводы научных работ по данной тематике, и получили ответ: не влияет³⁰.

“ГМО могут привести к нарушениям климата”.

Мне сложно прокомментировать данное заявление, учитывая, что я не эксперт в области климатологии, но и мои оппоненты не приводят здесь никаких научных аргументов. Напротив, в случае глобальных изменений климата генная инженерия может помочь в создании растений, устойчивых к засухам или заморозкам. К тому же генная инженерия позволяет получать растения, которые дают больше урожая. А это, в свою очередь, позволяет сокращать посевные площади, отдавая их под природные экосистемы, богатые растительностью. Чем больше растений, тем больше их биомасса – и тем больше углекислого газа будет выведено из атмосферы. Кроме того, сегодня пытаются использовать ГМ бактерии и водоросли для создания биотоплива.

“ГМО можно использовать как биологическое оружие”.

Проект “Короче, Википедия” дает такое определение: “ГМО – генное оружие, успешно использующееся для сокращения численности населения Земли с четырех до семи миллиардов человек”. А если серьезно, то идея такая: биотеррористы специально создают ядовитые сорта для того, чтобы навредить населению какой-нибудь страны. Создать ядовитые ГМО теоретически можно. Однако если вы всерьез настроились кого-нибудь травить и вложили крупные средства в создание ГМО, приложите немного дополнительных усилий и назовите свой отравленный продукт натуральным! Его будут лучше покупать! Неужели члены тайного мирового заговора не найдут способ скрыть факт генной модификации? Тем более что это поможет избежать дополнительных проверок (в том числе на токсичность), которым подвергаются сорта ГМО перед выходом на рынок. Совершенно очевидно, что производители такого “яда” решили действовать вне правового поля, поэтому едва ли их остановят запреты на выращивание, продажу или транспортировку ГМО или законы, заставляющие такую продукцию маркировать.

Наконец, создать ядовитые сорта растений можно и без всякой генной инженерии методами селекции. Если хочется навредить окружающей среде, то и создавать ничего не надо. Посмотрите, сколько проблем устроили обычные кролики на территории Австралии. В отсутствие хищников кролики расплодились и уничтожили почти всю траву. Другой пример – борщевик Сосновского. Это крупное зонтичное растение пытались культивировать в СССР, пока не оказалось, что оно легко проникает в естественные экосистемы, вытесняя дикие виды, и, кроме того, выделяет токсичные вещества, из-за которых люди, коснувшиеся борщевика, получают на свету серьезные ожоги.

Если из страха перед биологическим оружием нужно запретить генную инженерию, то давайте из страха перед химическим оружием запретим заниматься химией, а из страха перед ядерным оружием – ядерной физикой.

“(L) – триптофан из генетически модифицированных бактерий привел к гибели многих людей. Как можно доверять ученым?”

(L) – триптофан – аминокислота, которую наш организм не умеет синтезировать. Она нужна для синтеза белков, поэтому мы должны получать ее из пищи. (L) – триптофана много в мясе – например, в курином или индюшачьем, но его также можно получить из бананов, сыра, яиц, молока, рыбы, сои, орехов и многих других продуктов. Некоторые люди употребляют пищевые добавки с (L) – триптофаном, и существует точка зрения, что это помогает вылечить депрессию, хотя эффективность такой терапии поставлена под вопрос¹⁹⁶.

В 1989 году в США была вспышка синдрома эозинофилии-миалгии, тяжелого системного заболевания, часто приводящего к отекам, нарушениям дыхания, слабости и в некоторых случаях к смерти. Около 1500 человек стали инвалидами, 37 погибло. В ходе расследования выяснилось, что случаи заболевания были связаны с приемом пищевой добавки (L) – триптофана. Существенная часть (L) – триптофана производится с помощью генетически модифицированных микроорганизмов.

Позже эпидемиологические исследования показали, что не любой препарат (L) – триптофана вызывал проблемы со здоровьем, а только (L) – триптофан конкретного японского производителя¹⁹⁷. Этот препарат сняли с производства. Сам (L) – триптофан никаких генов не содержит, и свойства его никак не зависят от метода производства. Однако плохо очищенный, содержащий опасные примеси (L) – триптофан может представлять угрозу. Проблема заключается не в генной инженерии, а в методах очистки.

Сегодня (L) – триптофан продолжают производить с помощью генетически модифицированных микроорганизмов и вспышек синдрома эозинофилии-миалгии больше не наблюдают ни у людей, ни у животных, которых также подкармливают этой аминокислотой. В 2015 году Европейское агентство по безопасности продуктов питания опубликовало очередной документ о безвредности (L) – триптофана, произведенного с помощью генетически модифицированной кишечной палочки. Согласно отчету, очищенный (L) – триптофан не содержит бактерий или молекул ДНК трансгенной вставки, а само наличие генной модификации у производящего штамма бактерии не вызывает опасений¹⁹⁸.

В одном ключе с историей про (L) – триптофан иногда упоминают историю про талидомид. Это снотворное уже активно продавалось, когда выяснилось, что оно способно нарушать эмбриональное развитие, если мать принимает его во время беременности. В итоге в период с 1956 по 1962 год по вине этого средства появилось на свет около десяти тысяч детей с врожденными нарушениями. Эта трагедия заставила многие страны ужесточить требования к медицинским препаратам, чтобы не допустить повторения истории.

Талидомид не имеет никакого отношения к генной инженерии, его синтезируют химически, а не в биологическом организме. Если мы серьезно опасаемся, что такая история может получиться с ГМО, нам стоит ждать аналогичных подвохов и от организмов, полученных методами селекции. При этом зарегистрированные ГМО проходят более тщательную проверку на токсичность, чем селекционные сорта. Ну и где нам ждать повторения истории с талидомидом?

“У фермера Готфрида Глёкнера погибли коровы из-за ГМ кукурузы компании Syngenta”.

Готфрид Глёкнер – фермер, который в период с 1997 по 2002 год кормил коров генетически модифицированной кукурузой от компании Syngenta. В 2001 году у него погибло пять коров, а в течение следующего года еще семь. Экспертиза, проведенная Институтом имени Роберта Коха, установила, что вероятные причины смерти изученных специалистами коров Глёкнера – неправильный уход, перекармливание и болезни, включая ботулизм, от которого погибли по меньшей мере две коровы.

“Моргеллоны – это новое заболевание, которое сейчас связывают с ГМО”.

Отмечу, что это утверждение я слышал исключительно от Ирины Ермаковой и некоторых ее последователей. Речь идет о заболевании, при котором больные жалуются, что по их коже ползают насекомые или черви и кусаются. Пациенты также утверждают, что находят у себя под кожей некие волокна. Подобные случаи были описаны еще триста лет назад, задолго до появления генной инженерии¹⁹⁹. Многие специалисты, включая дерматологов и психиатров, предполагали, что эти симптомы – проявление известных заболеваний, в том числе бредового паразитоза (психического расстройства)²⁰⁰. В ряде случаев не совсем психически здоровые люди сами помещали волокна себе под кожу. Бредовый паразитоз может встречаться и после приема определенных психостимуляторов, причем тогда он возникает вместе с признаками шизофрении, другими галлюцинациями, паранойей, манией величия и аутодеструктивным поведением.

Более поздние исследования показали, что под кожей больных часто находятся бактерии спирохеты, поэтому есть точка зрения, что в ряде таких случаев речь идет об инфекционном заболевании²⁰¹. Так или иначе, обе эти версии (инфекционное заболевание и психическое расстройство) не дают ни малейших оснований предполагать, будто описанный недуг хоть как-то связан с употреблением ГМО.

“Поедание одного организма другим может лежать в основе горизонтального переноса генов. Показано, что ДНК переваривается не до конца и отдельные молекулы могут попадать из кишечника в клетку и в ядро, а затем интегрироваться в хромосому. Чужеродные генетические вставки были обнаружены в клетках разных органов животных и человека”.

Работы, при помощи которых Ермакова пытается обосновать утверждение, что “чужеродные генетические вставки были обнаружены в клетках разных органов животных и человека”, на самом деле рассказывают совсем другие истории. Например, Ермакова ссылается на исследования, в которых показан перенос генов между бактериями, живущими в желудочно-кишечном тракте млекопитающих^{202, 203}. Как будто бактерии в кишках – это клетки животных!

В действительности обнаружено совсем другое. В 1994 году ученые из Германии во главе с Райнером Шуббертом решили проследить судьбу ДНК в пищеварительном тракте мышей²⁰⁴. Мышей кормили раствором, содержащим молекулу ДНК, кодирующую последовательность бактериофага под названием М13. Оказалось, что далеко не вся ДНК этого вируса разрушается в желудке и кишечнике. Часть ДНК попадала в кровь в виде довольно крупных фрагментов. В 1997 году ученые уточнили, что такую ДНК можно обнаружить не только в клетках крови, но также в печени и селезенке²⁰⁵. В 1998 году было установлено, что ДНК фагов М13, поступавшая с пищей, может проникать через плацентарный барьер и обнаруживаться в отдельных клетках плода мышей²⁰⁶. Хотя речь шла исключительно о вирусной ДНК, которой мышей кормили в больших количествах, был большой соблазн предположить, что в кровь может проникать практически любая ДНК.

В 2001 году в том же институте провели еще один эксперимент²⁰⁷. Мышей кормили листьями сои и прослеживали судьбу последовательности ДНК растительного гена, который кодирует главный фермент, фиксирующий углекислый газ в процессе фотосинтеза, – рубиско (рибулозобисфосфаткарбоксилаза). Оказалось, что и эти куски ДНК попадали в кровь, а с ней и в другие органы, но ни разу не наблюдалось, чтобы такая ДНК встроилась в какую-нибудь хромосому мышиной клетки.

Кроме того, в рамках этого исследования²⁰⁷ мышей на протяжении целых восьми поколений каждый день кормили молекулами ДНК гена зеленого флуоресцентного белка из медузы. Кодируемый геном белок при облучении светом синего или ультрафиолетового спектра светится зеленым. Другим мышам последовательность ДНК этого гена вводили с помощью инъекций. Экспериментаторы проверяли, не засветятся ли зеленым цветом полученные в потомстве мышата. Это означало бы, что ген зеленого флуоресцентного белка встроился в геном репродуктивных клеток или клеток плода и заработал. Авторы надеялись, что им удастся обнаружить простой метод генной инженерии животных, но этого не получилось. Не было зафиксировано ни одного случая встраивания чужеродной ДНК в геном мышей – ни в результате употребления ДНК в пищу, ни в результате инъекций. Вывод из этой истории такой: хотя чужеродная ДНК может попадать и попадает в виде достаточно больших фрагментов в кровь и различные органы, это не приводит к горизонтальному переносу генов – последовательности не встраиваются в геном организма, не работают и не передаются потомкам. Во всяком случае, мы этого не наблюдаем.

В моей самой первой научной статье, опубликованной еще в студенческие годы, мы с коллегами описали, как обнаружили последовательности гена рубиско, анализируя фрагменты РНК, выделенные из тканей человека²⁰⁸. Понятно, что у человека нет фотосинтеза и, соответственно, гена рубиско. Поэтому мы предположили, что, скорее всего, РНК появилась из загрязнений в лаборатории. Кто-то ел бутерброд рядом с рабочим столом, и растительная РНК попала в пробирку.

Альтернативная гипотеза заключалась в том, что мы имеем дело с молекулами РНК, которые попали в ткани людей из растительной пищи. В пользу второй версии говорил тот факт, что последовательности РНК некоторых растительных генов были обнаружены независимо друг от друга в нескольких лабораториях. Открытие простого механизма транспорта этих молекул могло бы облегчить генную инженерию и генную терапию, и мы даже предложили возможный гипотетический механизм транспорта РНК из пищи в клетки.

Каково же было мое удивление, когда я узнал, что наша работа цитируется некоторыми противниками ГМО на интернет-форумах как подтверждающая опасность генных модификаций! Противников ГМО не смутили ни гипотетический характер наших предположений, ни тот факт, что речь в статье шла о последовательностях РНК самых обычных генов из самых обычных растений, а не генетически модифицированных. Если ДНК или РНК могут попадать в кровь или какие-нибудь ткани, то мы подвергаемся этому воздействию, употребляя в пищу любые растения.

И независимо от того, насколько эффективно происходит проникновение чужеродной ДНК в наш организм из еды, сам механизм проникновения не будет специфичным для ДНК из трансгенных организмов. Вы можете употребить в пищу гены камбалы, съев помидор, в геном которого встроили гены из этой рыбы. А можете употребить те же гены, съев саму камбалу. ДНК генетически измененных организмов химически такая же, как у любых других. Она состоит из таких же нуклеотидов и так же переваривается. Если вы не боитесь, что, съев обычную картошку, покроетесь листвой и станете привлекать к себе колорадских жуков, а ваша кожа начнет фотосинтезировать, то не стоит бояться и “рыбы с геном из картошки” или “картошки с геном из рыбы”. Люди всегда употребляли в пищу чужеродную ДНК. Это были гены растений, грибов, бактерий, животных. Однако большинство из нас так и не стали многоногими бесплодными грибами с ботвой, растущей из ушей.

“Даже черви не едят ГМО!”

Существенная часть ГМО выращивается для кормления животных. Нет научных публикаций, подтверждающих, что животные избегают ГМО. Исследования по изучению предпочтений пасущихся коров показали, что коровы не отличают ГМ кормовые культуры от обычных²⁰⁹. В случае с картофелем выяснилось, что мыши предпочитают питаться не чернеющим (не окисляющимся на воздухе) ГМ сортом, а люди считают, что он пахнет лучше “натуральных” сортов²¹⁰. Эффект не наблюдался для свежего картофеля, но проявлялся, если ему давали полежать на воздухе – ГМ картофель дольше сохранял свои качества. Также было показано, что ГМ сорт помидора с геном из душистого базилика обладает более приятным вкусом и ароматом²¹¹. Правда, в этом случае улучшенный вкус был получен в ущерб накоплению полезного вещества ликопина – красного пигмента помидора, употребление которого предположительно снижает риск рака простаты²¹².

Любители тоже ставили подобные эксперименты. Американец Кен Крамм провел исследование у себя на заднем дворе и показал (барабанная дробь!), что белочкам все равно, какую кукурузу есть. Еще Кен отметил, что, по данным одиночных наблюдений, птицы тоже клюют обе разновидности кукурузы. Видеозапись эксперимента выложена в интернет²¹³. Но вообще апелляция к вкусовым пристрастиям животных странна. Не думаю, что нам стоит следовать примеру кошек, которые охотно ловят и едят мышей. И не стал бы я повторять за дятлом, который долбит дерево в поисках личинок насекомых. И уж точно не ориентировался бы на вкус червей, некоторые из которых охотно едят трупы, а другие (паразитические) – живых людей.

“Яблоки, клубника, помидоры на прилавках стали невкусными”.

Увы, в России на прилавках пока нет генетически модифицированных яблок, клубники или помидоров. Возможно, некоторые люди стали жертвами эффекта ноцебо – это неудивительно, учитывая количество страшилок об ужасах еды. Возможно, вкус упомянутых продуктов действительно изменился, но точно не по вине генной инженерии.

“Из-за ГМО исчезают насекомые. Например, пчелы исчезают во всех странах мира. В США погибло более миллиона пчелиных семей. Пчеловоды склоняются к ГМО-версии”.

Бороться с вредителями позволяет создание генетически модифицированных растений, в которых присутствует ген Cry-токсина бактерии Bacillus thuringiensis (Bt), ядовитый для некоторых групп членистоногих. Возникали опасения, что этот токсин может повлиять на популяции нецелевых членистоногих, например опылителей, но с самого начала опасения были довольно шаткими. На самом деле токсин начали использовать задолго до появления ГМО. Он считается и является абсолютно натуральным, его распрыскивают на полях во Франции с 1935 года, а в США – с 1958-го. Генная инженерия позволила сделать применение токсина более направленным, чтобы уничтожать только тех членистоногих, которые едят выращиваемые нами культурные растения.

Для того чтобы подействовать, токсину нужно связываться с определенными белками-рецепторами на поверхности клеток выстилки кишечника вредителя²¹⁴. Затем токсин накапливается, образует комплекс, протыкающий мембрану клетки кишечника, и эта клетка погибает. В итоге нарушается работа пищеварительной системы вредителя, он не может питаться и погибает. Упомянутых рецепторов нет не только у млекопитающих, птиц и рыб, но даже у большинства насекомых, то есть токсин действует избирательно.

В 1999 году в журнале Nature вышла статья²¹⁵, в которой говорилось, что Cry вредит личинкам бабочки монарха. Токсичность белка для гусениц была выявлена в лабораторных условиях. Противники ГМО устроили шум в СМИ, не дожидаясь, пока в этой истории разберутся до конца. В 2001 году опыты показали, что в природных условиях растения с Cry не угрожают популяциям бабочек²¹⁶, а в 2007 году в журнале Trends in Genetics появился крупный обзор, авторы которого пришли к выводу, что “коммерческое культивирование Cry-кукурузы не несет существенного риска для популяции монарха”²¹⁷. Было отмечено, что, несмотря на увеличение общей площади полей, на которых сеют Bt-растения, количество монархов не убывает, а растет. Возможно, это связано с тем, что в природных условиях бабочки и их гусеницы почти не сталкиваются с токсином из ГМ растений.

Аналогичная история случилась с ручейниками – группой насекомых, взрослая особь которых похожа на бабочку, а личинка строит подводные домики из ракушек, палочек и других подручных материалов. В 2007 году вышла статья в журнале PNAS, где утверждалось, что в лабораторных условиях личинки ручейников, подвергнутые воздействию Bt-токсина, растут медленнее²¹⁸. Как и в случае с гусеницами, это стало громким информационным поводом. Чуть позже те же авторы показали, что в природных условиях сколько-нибудь выраженное негативное воздействие на популяцию ручейников отсутствует²¹⁹. В 2014 году после дополнительных исследований этот вывод подтвердился: в природе растения с Cry не оказывают отрицательного влияния на членистоногих, которые не питаются культурными сортами²²⁰.

Что же касается исчезновения пчел, то этой теме уделено на удивление большое внимание в научной литературе. В 2008 году в журнале PLOS ONE был опубликован обзор двадцати пяти независимых исследований по изучению влияния ГМ растений, устойчивых к вредителям, на пчел. Оказалось, что на выживание взрослых пчел и их личинок генетически модифицированные растения не влияют²²¹. Отдельно было показано отсутствие корреляции между культивированием ГМ растений и исчезновением колоний пчел по различным регионам²²². Зато в 2012 году в журнале Nature вышло исследование, показывающее негативное влияние пестицидов на колонии пчел²²³. К какой бы версии ни склонялись пчеловоды, версия о роли ГМО в этом процессе не подтверждается фактами. Более того, если в результате перехода на ГМ сорта люди станут меньше пользоваться пестицидами, ситуация с пчелами, вероятно, улучшится.

“ГМО не увеличили прибыли фермеров, не уменьшили объем применения гербицидов и пестицидов, а, наоборот, снизили доход и подняли спрос на пестициды”.

Если ГМО не помогают увеличить доходы, зачем кто-то покупает семена ГМ растений? Ясно, что стремительный рост посевных площадей, отводимых под ГМ растения, – несмотря на негативное общественное мнение, внедрение маркировок и сложность бюрократических процедур регистрации ГМО, – связан с тем, что экономически это очень выгодно.

Напомню, что в статье, опубликованной журналом PLOS ONE в 2014 году, было показано: благодаря растениям, устойчивым к вредителям, урожайность полей увеличилась почти на 25 %, количество используемых пестицидов сократилось на 42 %, затраты на покупку пестицидов уменьшились на 43 %, а прибыли фермеров выросли на 69 %³⁰. Большая часть этого прироста приходится на небольшие хозяйства в развивающихся странах, но аналогичный эффект наблюдается и в странах развитых. Согласно другому обзору, анализирующему сорок девять исследований, описанных в рецензируемых научных журналах, в среднем фермеры в развитых странах за счет использования ГМО увеличили свой урожай на 6 %, в остальном мире – на 29 %²²⁴.

История с устойчивостью растений к гербицидам не так проста. С внедрением этой технологии меняется тип используемых гербицидов и схемы их применения. Согласно упомянутому обзору в PLOS ONE, устойчивые к гербицидам ГМ растения не снижают количество необходимых пестицидов, но уменьшают затраты на них. Выращивать растения вообще без гербицидов очень сложно и крайне невыгодно.

“В Индии разочарованные в ГМО фермеры совершают самоубийства из-за понесенных убытков”.

В Индии живет более 1,2 миллиарда человек. Каждый год самоубийство совершают около 100 тысяч, из которых около 15 тысяч – фермеры. В 2002 году в Индии появились генетически улучшенные растения, устойчивые к вредителям, а противники ГМО начали утверждать, что использование таких растений вынуждает фермеров отдавать слишком большую часть заработка производителям семян. Было заявлено, что эффективность ГМ сортов не оправдывает затраченных средств, фермеры разоряются и число самоубийств растет.

Эту версию яростнее всех отстаивала Вандана Шива, известная в Индии сторонница антиглобализма и неолуддизма, противница ГМО и других новых технологий. В 1999 году в Индии случилась природная катастрофа: с приходом циклона погибло десять тысяч человек, и миллионы остались без крова. Правительство США предложило Индии гуманитарную помощь в виде зерна и сои. Вандана заявила, что США хочет использовать пострадавших в качестве подопытных животных, и выступила против принятия иностранной помощи.

В 2008 году Международный исследовательский институт продовольственной политики опубликовал детальный анализ последствий внедрения в Индии растений, устойчивых к вредителям^{225, 226}. Согласно отчету, внедрение ГМ сортов позволило фермерам уменьшить расходы на пестициды в среднем на 31,2 %, урожай увеличить на 33,8 %, а доход фермеров – на 65,1 %. Показатели варьировали в зависимости от региона, но в целом по всей стране картина получилась примерно одинаковая. В целом ГМ сорта улучшили, а не ухудшили положение индийских фермеров. Есть и другие исследования, подтверждающие, что ГМ хлопок принес увеличение урожая, доходов и улучшил положение небольших фермерских хозяйств в Индии²²⁷. Впрочем, не исключено, что отдельные фермеры использовали технологию неудачно и разорились.

Также авторы отчета отмечают, что высокий уровень самоубийств фермеров наблюдался в Индии задолго до появления ГМ сортов растений. Они пишут, что “нет никакой наблюдаемой взаимосвязи (или причинно-следственной связи) между производством хлопка с геном Cry и частотой самоубийств фермеров”, а также что “за годы, прошедшие с момента внедрения хлопка с геном Cry, число самоубийств уменьшилось, а не возросло”. Также, возможно, в это трудно поверить, но производителям ГМО выгодно иметь живых клиентов – фермеров.

“Глифосат опасен для здоровья. Вы бы согласились выпить стакан глифосата?”

На данный вопрос надо отвечать так: вы бы согласились проглотить стакан поваренной соли? Токсичность того или иного вещества зависит от дозы и способа применения. Конечно, отравиться можно чем угодно, в том числе и глифосатом²²⁸: например, одна женщина намеренно выпила пол-литра концентрированного глифосата и умерла²²⁹. Глифосат – гербицид, ген устойчивости к которому часто используют генные инженеры. Глифосат нарушает синтез некоторых аминокислот и впитывается прежде всего листьями растений в процессе роста. Этот гербицид используется уже более сорока лет и достаточно быстро разлагается в почве.

Как уже упоминалось, Международное агентство по изучению рака пришло к выводу, что глифосат является вероятным канцерогеном¹⁷⁰. В некоторых исследованиях глифосат увеличивал риск одного из типов рака у тех работников ферм, которые постоянно имели дело с этим веществом²³⁰. В ряде других исследований не было обнаружено ни повышенного риска раковых заболеваний²³¹, ни каких-либо других болезней у людей²³², активно работавших с гербицидом. Есть и исследования, показавшие, что при правильном применении люди практически не соприкасаются с глифосатом и что нет никаких указаний на его токсичность в тех концентрациях, с которыми может столкнуться обычный человек²³³. Думаю, что вопрос о токсичности глифосата еще не решен до конца, и если токсичность будет доказана, это может стать основанием прекратить или ограничить использование глифосата. Но непонятно, почему данный нерешенный вопрос может служить поводом для ограничения использования генной инженерии.

Хотя я не вижу смысла защищать конкретно этот гербицид, стоит отметить, что отказ от глифосата не обязательно приведет к положительным результатам (даже если мы предположим, что он вреден). В условиях, когда применение гербицидов неизбежно для конкурентного и эффективного сельского хозяйства, ему на замену могут прийти куда более опасные аналоги. Например, по данным Агентства по защите окружающей среды США, отравление гербицидом метолахлором может вызывать слабость, тошноту, понос, повреждение печени, отказ сердечно-сосудистой системы, дерматит, нарушение репродуктивных функций и ряд других негативных последствий. Использование метолахлора и многих других потенциально опасных гербицидов (по современным представлениям более токсичных, чем глифосат) сокращалось по мере внедрения ГМ растений.

“Канадские ученые обнаружили Bt-токсин в сыворотке крови беременных женщин”.

В 2011 году журнал Reproductive Toxicology опубликовал статью канадских ученых Азиза Ариса и Самюэля Леблана²³⁴, которые обнаружили Cry-токсин в сыворотке крови у нескольких десятков женщин – почти у всех, у кого они брали анализы. Только представьте, какие выводы появились в сети: люди покупают ГМО в супермаркетах, а потом инсектицид оказывается у них в крови! Тот факт, что белок Cry встречается не только в ГМО, но и является натуральным инсектицидом, которым поливают поля, не должен никого смущать! Как и то, что белку пришлось в непереваренном виде всосаться в кишечнике!

Оказывается, авторы использовали метод поиска Bt-токсина, предназначенный для анализа тканей растений, и не учли, что данный метод обнаружения белков имеет высокий уровень фонового сигнала при работе с животными образцами (то есть метод будет детектировать определенное количество белка даже в образце, не содержащем токсина).

До этого в 2008 году другие исследователи использовали тот же самый подход для поиска Cry в крови коров²³⁵. Часть коров несколько месяцев кормили ГМ кукурузой с геном Cry-токсина, а часть – обычной кукурузой без такого гена. Оказалось, что ни в одном образце не обнаруживается Cry-белок сверх ошибки метода, то есть фонового сигнала, и что количество детектируемого в крови Cry не отличается между группами коров, которые ели ГМ и обычную кукурузу.

Уровень шума в исследовании на коровах варьировался от 0,4 до 1,97 нанограмма белка Cry на миллилитр, а у канадских ученых количество обнаруженного Cry варьировалось от 0 до 2,28 нанограмма на миллилитр. Минимальное количество белка Cry, которое можно определить в образце использованным методом, составляет 2,5 нанограмма на миллилитр, то есть при концентрациях токсина ниже этого значения методика просто не позволяет узнать количество белка. Что из этого следует? Что канадские ученые неправильно применили метод и обнаружили лишь фоновый сигнал в данных.

“Многие генетически модифицированные растения через одно-два поколения становятся бесплодными. ГМ культуры распространяются быстро и далеко”.

Противники ГМО часто приводят оба эти утверждения, не замечая противоречия между ними. То генетически модифицированные растения собираются “убежать” в природу и вызвать экологическую катастрофу, то уже через одно-два поколения они становятся бесплодными. В действительности ничто не мешает трансгенному организму скрещиваться как с трансгенными, так и с обычными представителями своего вида и давать потомство. Подавляющее большинство ГМО не стерильны.

Конечно, есть технологии, позволяющие производить трансгенные организмы, не способные к половому размножению. Некоторые такие технологии были созданы как ответ на опасения защитников окружающей среды, считающих, что ГМ сорта “убегут” в природу, но противники ГМО просто придумали еще один ужастик: бесплодные ГМО приведут к бесплодию. О методах, позволяющих сделать бесплодные сорта, мы поговорим отдельно в главе “Синтаксис жизни”.

Возможность “побега” ГМО в природу, пожалуй, единственный проблемный аспект ГМО, дискуссии о котором ведутся между серьезными специалистами. Стоит отметить, что сельскохозяйственные сорта в целом не предназначены для жизни в дикой природе, ведь они требуют тщательного ухода. Устойчивость к гербицидам полезна растению, только если оно растет на полях, которые регулярно поливают гербицидами, а где-нибудь в лесу от нее никакого толку. Устойчивость к вирусам могла бы пригодиться в дикой природе, как и устойчивость к вредителям. Но растения и без нас в ходе эволюции вырабатывают многочисленные механизмы защиты, и не очень понятно, какие новые риски привносят здесь ГМО. Однако экологические исследования и мониторинг ведутся, и если что-то серьезное случится, мы будем об этом знать.

На данный момент никаких негативных последствий от “убегания” генов ГМ организмов в дикую природу не обнаружено²³⁶. Риски “убегания” в природу сильно зависят от вида растения: например, у рапса есть близкие дикие родственники в Европе, а у кукурузы – нет (а значит, ей там не с кем переопыляться). Кроме того, непонятно, чем лучше “убегание” в природу новых генетических вариантов, полученных в ходе традиционной селекции.

“Фермеры становятся зависимыми от производителей семян”.

Экономическая зависимость фермеров от поставщиков семян существует с давних времен – с тех пор как получили распространение сорта направленной селекции. Например, при выращивании кукурузы широко используются “гибриды первого поколения”. Есть два сорта кукурузы, гибрид которых дает очень высокую урожайность. В специальном семеноводческом хозяйстве на поле высевают эти сорта чередующимися рядами. У первого сорта удаляют завязи початков, у второго – верхушки с пыльниками. В результате все семена оказываются гибридами, полученными опылением второго сорта кукурузы пыльцой первого. Следующее поколение уже не дает таких хороших гибридов, поэтому использовать семена с товарного поля как посадочный материал нецелесообразно – урожайность ниже. В итоге каждый год фермеры покупают семена у семеноводческого хозяйства. Такое разделение труда, когда одни люди занимаются получением урожая, а другие – выведением продуктивных гибридов, способствует высокой урожайности полей.

“Есть и другие исследования о вреде ГМО!”

Недавно я нашел список из 1803 статей о негативных аспектах использования ГМО²³⁷. Наиболее известные работы, попавшие в этот список, уже были разобраны в этой и предыдущих главах (работы Сералини, Пуштаи и т. д.). Большая часть оставшихся статей не имела никакого отношения к генной инженерии. Например, опасность ГМО пытались обосновать статьями о вреде гормонов или пестицидов. Иногда в качестве аргументов приводились статьи из новостных разделов научных журналов или тезисы конференций, которые не проходят тщательного рецензирования, а также ссылки на сайты противников ГМО и иные сомнительные источники. Некоторые статьи касались вопросов биоэтики. Были ссылки и на нормальные научные статьи, в которых не говорилось ни слова о вреде ГМО, а, наоборот, описывались полезные методы генной инженерии²³⁸. Возникает вопрос: по какому признаку вообще отбирались эти работы?

Некоторые статьи методологически столь слабые, что кроме как в составе подобных списков их даже не пытаются упоминать. Например, в одной статье, опубликованной в журнале заболеваний рыб (Journal of Fish Diseases), написано, что воспаление пищеварительного тракта встречалось у девяти из десяти рыб, которых кормили ГМ соей, и у семи из десяти, которых кормили обычной соей²³⁹. В статье обсуждались возможные причины таких “отличий”, хотя статистический анализ, как вы уже сами догадались, показал бы, что все находится в рамках статистической погрешности.

Попала в список еще одна статья Ирины Ермаковой, “Влияние соевой диеты на репродуктивные функции и уровень тестостерона у крыс и хомячков”, опубликованная на сайте некой “Академии тринитаризма”²⁴⁰. Это ненаучный сайт, на котором можно обнаружить публикации с такими названиями, как “Новый Армагеддон и гуманистический смысл ведического, философско-космического мировоззрения русского народа”. В самой статье Ермаковой не приведено сколько-либо подробного описания методов, чтобы оценить их корректность или воспроизвести исследование. Корректный статистический анализ тоже отсутствует. Зато там есть замечательный пассаж, который я процитирую: “Низкий уровень тестостерона в ГМ-соевой группе был статистически недостоверным по сравнению с группой Соя 1. Таким образом, соя, и особенно ГМ-соя, добавляемая к корму крыс линии Вистар, подавляла репродуктивные функции крыс и снижала уровень тестостерона в крови”. Выделение курсивом мое. Комментарии излишни.

Из правдоподобного: в некоторых статьях была показана возможность перекрестного опыления между ГМ растениями и обычными, но едва ли это новость. Не удивительно, что обзоров с такими подборками публикаций не найти в научных журналах. Обзоры публикаций в рецензируемых научных журналах не находят оснований считать ГМО опасными.

“Многие страны мира вводят зоны, свободные от ГМО”.

В некоторых развитых странах внедрение организмов, созданных методами генной инженерии, действительно ограничено. Здесь накладываются как экономические факторы – перепроизводство еды и дотационное сельское хозяйство, – так и факторы общественного и политического характера, например существование влиятельного “зеленого” лобби. В случае с активистами, защищающими окружающую среду, мы видим, как благие намерения нивелируются плохим пониманием науки.

Тем не менее ГМО выращиваются в больших количествах в США, Индии, Китае, Испании, Аргентине, Бразилии, Канаде. На момент написания книги те или иные ГМО одобрены в сорока странах²⁴¹. Например, Европейская комиссия одобрила более пятидесяти видов ГМО, прошедших испытания на безопасность, к продаже на территории Евросоюза. Американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов не находит принципиальной разницы между ГМ и не ГМ продуктами и требует тщательной проверки и тех и других перед выходом на рынок. Как уже упоминалось, в Японии запланировано массовое выращивание и употребление ГМ риса, предположительно защищающего от аллергии.

“Более 815 ученых подписали открытое письмо всем правительствам мира о вреде ГМО. Ученые неоднократно предупреждали об опасности ГМО”.

В 1999 году было опубликовано письмо, призывающее все правительства отвергнуть ГМ растения на том основании, что они опасны и противоречат “экологической устойчивости ресурсов”, что бы это ни значило. Утверждается, что письмо подписали 815 ученых из 82 стран, но это неправда. Давайте пробежимся по списку подписавших. Среди них “эксперты по изучению жизни”, рефлексотерапевты, адвокаты, менеджеры проектов, теологи, гомеопаты, веб-разработчики, психологи, философы, обеспокоенные потребители, лингвисты, “выбравшие думать”, натуротерапевты, инженеры, бизнесмены, производители органических продуктов, исследователи ведических продуктов, Сералини. Там даже есть человек из Индии по профессии “убить Султана”, “сторожевой пес растущей корпорационной власти” и человек, “разводящий куриц”. Нет ничего плохого в том, что открытое письмо подписали не только ученые, но зачем обманывать и говорить, что все подписавшие – ученые, когда ученых там явное меньшинство, и те в основном не могут считаться специалистами в области биологии.

Большинство ученых не разделяют точку зрения об опасности ГМО, что хорошо видно как из контекста имеющихся научных публикаций, так и из заявлений крупных научных и здравоохранительных организаций, например Всемирной организации здравоохранения, на сайте которой сказано следующее.

“Разные ГМ организмы имеют разные гены, вставленные различными путями. Это значит, что безопасность ГМ продуктов должна оцениваться отдельно в каждом случае и что нельзя сделать вывода о безопасности всех ГМ продуктов. ГМ продукты, доступные на международном рынке на сегодняшний день, прошли проверку и едва ли представляют риск для здоровья человека. Кроме того, не обнаружено никакого негативного влияния ГМ продуктов на здоровье людей в странах, где ГМ продукты были одобрены”.

Согласно Исследовательскому центру Пью, на 2015 год в безопасности ГМО убеждены 88 % ученых, состоящих в Американской ассоциации содействия развитию науки, крупнейшем в мире научном сообществе, издающем журнал Science. Речь идет об ученых всех специальностей, а среди узких специалистов этот процент еще выше. Никаких негативных эффектов для людей в связи с использованием одобренных к продаже ГМ продуктов не обнаружено²⁴², несмотря на то, что проводились сотни добросовестных исследований. Если сотни исследований не убедили противников ГМО, то, видимо, дело не в количестве и качестве экспериментов.

Как обстоят дела с консенсусом среди отечественных специалистов, сказать сложно за неимением информации. Но в 2014 году группа ученых с моим участием и при поддержке Общества научных работников составила “Открытое письмо в поддержку развития генной инженерии в Российской Федерации”. Это письмо подписали 49 докторов и 98 кандидатов наук, большинство из которых – медики или биологи. Противников ГМО среди знакомых мне коллег-биологов я не встречал.

Над пропастью во лжи. Черный пиар, маркировка и обнаружение ГМО

С ложно поспорить с тезисом, что любой человек имеет право знать, что именно он покупает в продуктовом магазине. Означает ли это, что продукты, полученные с использованием генной инженерии, стоит в обязательном порядке маркировать? Давайте попробуем понять, где находится граница между информированием потребителя, недобросовестной рекламой и черным пиаром.

Представьте, что вы приходите в магазин за помидорами. На этикетке сказано, что помидоры содержат сепульки. Рядом стоят помидоры другого сорта, на этикетке которых написано, что сепулек они не содержат. Какие помидоры выберете вы? Проблема заключается в том, что, если вы не знаете, что означает слово “сепульки”, информация об их содержании для вас абсолютно бессмысленна. Зато она делает вас уязвимой мишенью для недобросовестной рекламы или антирекламы. С одной стороны, у производителей помидоров с сепульками возникает соблазн заявить, что сепульки – это что-то потрясающее, восхитительное, и попросить с вас за это денег. С другой стороны, у производителей помидоров без сепулек возникает соблазн заявить, что сепульки на самом деле вредны и очень опасны. Из двух производителей победит тот, кто будет громче и убедительней кричать и получит больше внимания со стороны СМИ. Безусловно, выиграют рекламные агентства, которые будут за деньги нахваливать или ругать сепульки. Расходы на рекламные кампании покроет из своего кошелька потребитель.

Только научные исследования могут определить, влияют ли сепульки на здоровье тех, кто их употребляет, может ли на них быть аллергия и у кого, и влияют ли они на питательную ценность продукта. Субъективными остаются вкусовые предпочтения – кому-то нравится вкус помидоров с сепульками, а кому-то нет, но речь не об этом. Как мы уже выяснили, большинство жителей нашей страны (да и планеты) не только не знают, что такое ГМО, но и не уверены, содержат ли обычные растения гены. В этом смысле для многих людей слово “ГМО” ничем не отличается от слова “сепулька”. Для них это просто магическое заклинание, а заклинания бывают обманчивы.

Может быть, кто-то еще помнит рекламу Dirol: “жевательная резинка с карбамидом”. Производитель как бы намекает нам, что карбамид – это что-то хорошее. Иначе зачем акцентировать внимание на этом факте в рекламе? Гораздо сложнее было бы рекламировать жвачку, используя другое магическое слово, синоним карбамида – “мочевина”. Хотя мочевина в жевательной резинке берется не из мочи, ассоциации возникают не самые приятные – и реклама превращается в антирекламу. Собственно, эту проблему я и пытаюсь проиллюстрировать через парадокс: желание купить жвачку зависит от того, с карбамидом она или с мочевиной, хотя это одно и то же химическое вещество.

Даже продвинутый потребитель в таких ситуациях руководствуется не столько знаниями в области химии, физиологии человека или медицинскими фактами о том, как карбамид влияет на здоровье ротовой полости, сколько магическим мышлением, предсказуемой иррациональностью, которую неплохо изучили маркетологи. Я не хочу сказать, что есть что-то плохое в карбамиде или жвачке Dirol. Да что там! Я понятия не имею, вредна или полезна мочевина в жевательной резинке, хотя что-то читал про ее возможные антикоррозийные свойства.

Даже для специалиста в области генной инженерии фраза “содержит ГМО” в значительной степени бессмысленна. Я бы не отказался от генетически модифицированного риса, богатого витамином А, и был бы в восторге от помидоров, богатых антоцианами, но я бы не хотел, чтобы продукт содержал какой-нибудь белок, на который у меня аллергия, или, например, ингибитор трипсина, мешающий перевариванию пищи. Мало ли каким захочет сделать свой продукт производитель?

Вот, например, компания Kellogg, один из крупнейших в мире производителей кукурузных хлопьев. Ее основатель и изобретатель самих кукурузных хлопьев Джон Харви Келлог так не любил секс, что спал со своей женой на разных кроватях. Еще больше он не любил мастурбацию. Келлог пропагандировал весьма экстремальные средства борьбы с подобными “порочными желаниями” – например, применение фенола к гениталиям, электрошок крайней плоти или ее обрезание без анестезии. Кроме того, он предлагал специальную диету, которая, по его мнению, уменьшала либидо. Келлог считал, что простая и здоровая пища два раза в день желательно без мяса и стимулирующих напитков избавит человека от сексуальных желаний и потому окажет на него благоприятное воздействие – ведь в те времена ошибочно считалось, что онанизм ведет к расстройствам психики, раку, эпилепсии, импотенции и безумию. “Ни чума, ни война, ни оспа, ни любое подобное заболевание не оказывало столь чудовищного эффекта на человечество, как привычка онанизма”, – говорил коллега Келлога, доктор Алан Кларк.

Если бы Келлог и Кларк знали о генной инженерии, я бы не удивился, встрой они в геном кукурузы ген ингибитора синтазы оксида азота в надежде, что такая кукуруза будет давать эффект, противоположный виагре. С другой стороны, нашлись бы и желающие встроить в помидор гены пути биосинтеза каннабиноидов или их аналогов, например, из черных трюфелей (эти грибы, оказывается, тоже вырабатывают психоактивные вещества). Подозрения о существовании ГМ каннабиса уже возникали ранее. В 2012 году в журнале Американской академии криминалистики Journal of Forensic Science вышло исследование, посвященное сорту каннабиса с необычайно высоким содержанием каннабиноидов. Увы, анализ показал, что, скорее всего, здесь поработала селекция, а не генная инженерия²⁴³, хотя, как мы скоро разберемся, стандартные лабораторные тесты можно обмануть.

ГМО можно создавать очень разными, и их рассмотрение требует индивидуального подхода. Как образованный потребитель я понимаю, что ГМО можно сделать таким, что он будет вкуснее и полезнее аналога, но можно сделать вредный и невкусный ГМО (здесь речь идет скорее о теоретической возможности). Мне важен характер генетической модификации, а не абстрактная и бессмысленная этикетка “содержит ГМО”, которая для меня мало чем отличается от этикетки “содержит сепульки”.

Многие люди страдают от пищевых аллергий, причем аллергии могут быть разные, а значит, выбор безопасных продуктов питания в какой-то степени зависит от индивидуальных особенностей человека. У кого-то аллергия на яблоки, у кого-то на клубнику, а у меня вот на крабов. Если в картошку встроить ген из генома клубники – это может смутить тех, кто не ест клубнику, но не смутит меня. Если же в картошку встроить ген из генома краба, то мне стоит проявить осторожность. Не исключено (хоть и маловероятно, ведь у краба тысячи генов), что моя аллергия как раз на белок, кодируемый этим геном. К счастью, в случае наиболее распространенных аллергий белок, вызывающий аллергию, известен. Гены, кодирующие такие белки, можно либо не использовать для генной инженерии вовсе, либо предупреждать покупателей, что продукт может вызвать аллергию. Отмечу, что это имеет смысл не только в случае ГМО, но и в случае, когда в продукт просто добавлена клубника или мясо краба. Подобная информация может пригодиться, а вот этикетка “содержит ГМО” не помогает сделать разумный выбор.

Самая бессмысленная маркировка – “генетически безопасный продукт”, ее с чистой совестью можно клеить на что угодно. Маркировка “не содержит ГМО” не намного лучше. Мне она говорит лишь о том, что производитель не уважает мои интеллектуальные способности и полагает, что я поведусь на дешевый рекламный трюк. Как вам сорт растения, которое “не ГМО”, зато по сравнению с исходным видом содержит пару генов природной агробактерии, десяток вирусных вставок неизвестного назначения и тысячу точечных мутаций, индуцированных гамма-излучением, которым обрабатывали семена в ходе традиционной селекции? А ведь примерно так можно сказать практически про любое культурное растение, и слово “ГМО” уже не кажется таким страшным. Почему использование генной инженерии нужно отмечать на этикетке, а факт применения методов селекции, химического или радиационного мутагенеза – нет?

Впрочем, совершенно не очевидно, что страшный продукт радиационного мутагенеза и селекции представляет какую-то угрозу для здоровья, поэтому и такая информация не имеет практической ценности. Если бы были исследования, показывающие, что один сорт лучше остальных, что в нем больше каких-то полезных веществ (полезность которых тоже подтверждается исследованиями, а не тем, что им присвоили красивое название вроде “карбамида”), – я бы хотел об этом знать. Но именно этой информации производитель обычно не сообщает, а покупатель вынужден разбираться сам, например с помощью СМИ. К чему это приводит в эпоху, когда СМИ рассказывают про НЛО в принтере и улетевшую в небеса Атлантиду, догадаться несложно.

Если нам важно знать, насколько продукт полезен, давайте рассматривать результаты исследований с использованием объективных показателей: смертность, продолжительность жизни, частота раковых заболеваний. Если мы хотим знать, какие гены можно обнаружить в продукте, давайте требовать полный список генов, прочитанный полный геном организма. Пусть установят все последовательности нуклеотидов ДНК и опубликуют! Тут я, конечно, защищаю интересы ученых. Понятно, что рядовому человеку опубликованный геном помидора ничего не даст, но ученые смогут сравнить разные сорта и понять, почему одни вкуснее, чем другие, или лучше растут, – а потом просветить общество.

Проект по чтению геномов тысячи людей²⁴⁴ вдохновил в 2009 году группу молекулярных биологов опубликовать статью с призывом прочитать тысячу и один геном цветкового растения Arabidopsis thaliana – одного из важнейших и наиболее изученных модельных организмов²⁴⁵. Тысячу геномов Arabidopsis пока не прочитали, зато прочитали 3000 геномов риса (статья об этом опубликована в журнале с чудесным названием Gigascience – “Гиганаука”²⁴⁶). Кроме того, запущен проект по чтению тысячи разных растительных геномов, прежде всего полезных растений, которые умеют производить какие-нибудь нужные нам вещества, например растительные масла.

Сегодня благодаря развитию технологий нового поколения процедура чтения геномов стала сравнительно дешевой. Производителю это обойдется от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч долларов на каждый сорт, в зависимости от размера генома организма. Учитывая, что в супермаркетах мы покупаем преимущественно продукты массового потребления от крупных производителей с оборотами в миллиарды долларов, это капля в море производственных издержек. Зато потом на этикетку каждого продукта питания можно поместить правдивую информацию: “Продукт содержит молекулы ДНК со следующими нуклеотидными последовательностями…” Дальше, поскольку геном растения, как правило, составляет сотни миллионов или даже миллиарды нуклеотидов, последовательность которых, естественно, не уместится на этикетке (и даже на всей поверхности магазина, если писать читаемым шрифтом), прикрепляется ссылка на адрес сайта, где эту информацию можно скачать. Ниже приведен QR код. Если навести на него свой телефон, вы попадете на сайт, где размещен геном риса Oryza sativa japonica.

Синтаксис жизни. Регуляция работы генов

Генную инженерию можно представить с помощью метафоры. Возьмем роман Льва Николаевича Толстого “Война и мир”. В этом тексте 2517633 символа, что примерно равно числу “букв” в геноме бактерии возбудителя дифтерии Corynebacterium diphtheriae. Мы собираемся вставить в “Войну и мир” фрагмент из романа “Война миров” Герберта Уэллса, где описано, как инопланетяне вторгаются на Землю, уничтожают правительственные войска в Англии с помощью боевых треножников, но потом погибают, сраженные земными микробами – быть может, той же дифтерийной палочкой.

“Большая сероватая круглая туша, величиной, пожалуй, с медведя, медленно, с трудом вылезала из цилиндра. Высунувшись на свет, она залоснилась, точно мокрый ремень. Два больших темных глаза пристально смотрели на меня. У чудовища была круглая голова и, если можно так выразиться, лицо. Под глазами находился рот, края которого двигались и дрожали, выпуская слюну. Чудовище тяжело дышало, и все его тело судорожно пульсировало. Одно его тонкое щупальце упиралось в край цилиндра, другим оно размахивало в воздухе. Этот толстый молодой человек был незаконный сын знаменитого екатерининского вельможи, графа Безухого”. Это один из возможных результатов вставки фрагмента с описанием марсианина из “Войны миров” в роман Толстого. Согласитесь, образ Пьера Безухова со щупальцем и капающей слюной шокирует. Результат вставки был бы не столь драматичным, если бы текст оказался между главами. В этом случае образ Пьера в воображении читателя остался бы прежним.

Контекст имеет огромное значение и для работы генов. Возьмем ген медузы, кодирующий зеленый флуоресцентный белок. Вставим его в геном дифтерийной палочки сразу за другим геном, кодирующим натриевый канал – белок, находящийся в мембране клетки и пропускающий ионы натрия. Бактериальная клетка начнет производить гибридный белок, который одновременно светится и является каналом. Если мы поместим такую клетку под специальный флуоресцентный микроскоп, то по свечению сможем узнать, в какой части клеточной мембраны расположены натриевые каналы. Если же ген флуоресцентного белка вставить за другим геном, например за геном калиевых каналов, то мы узнаем и их расположение. Подобные гибридные белки – своеобразные Безуховы-марсиане в нашей аналогии. В зависимости от контекста мы можем сделать марсианином Безухова, а можем Наташу Ростову или Андрея Болконского.

При вышеописанном встраивании одного гена за другим важно учесть несколько факторов. Рассмотрим последовательность кодонов AUG GUG CUC UUA. Здесь закодированы аминокислоты метионин-валин-лейцин-лейцин. Но данную последовательность нуклеотидов можно разбить на тройки кодонов по-другому: A UGG UGC UCU UA. Теперь здесь закодированы триптофан-цистеин-серин. Возможен и третий вариант разбиения данной последовательности на кодоны: AU GGU GCU CUU A. Глицин-аланин-лейцин.

Предъявите ваш геном. Чтение ДНК, геномный анализ, геномные войны, персонализированная медицина, метагеномика

В 1964 году американский биохимик Роберт Холли с коллегами установили последовательность нуклеотидов молекулы транспортной РНК, необходимой для присоединения аминокислоты аланина к синтезирующимся аминокислотным последовательностям белков²⁶³. За это открытие в 1968 году им дали Нобелевскую премию. В 1972-м в лаборатории бельгийского молекулярного биолога Вальтера Фьера впервые в истории была установлена последовательность нуклеотидов белок-кодирующего гена. Это был ген оболочки бактериофага MS2²⁶⁴, а вскоре стали известны и другие последовательности генов этого вируса⁷⁹. В те времена “прочитать” последовательность какого-нибудь гена было все еще настолько серьезным достижением, что, сделав это, можно было смело публиковать статью в престижном научном журнале Nature.

Сегодня прочитанных последовательностей ДНК различных организмов так много, что ученые не всегда успевают их обработать и проанализировать, чтобы хотя бы разобраться, где среди них гены, где регулирующие области, а где всякий ненужный мусор. Забегая немного вперед, скажу, что проект чтения генома человека обошелся в несколько миллиардов долларов и занял более тринадцати лет. С тех пор технология чтения ДНК так сильно подешевела, что при желании любой из нас, обладая средним уровнем дохода, может взять и прочитать своей собственный геном, записать его последовательность на флешку и гордо носить ее на шее. Обойдется это всего в несколько тысяч долларов, но спешить не стоит: в скором времени реализовать такую идею станет еще дешевле. А может быть, в обозримом будущем это и вовсе сделают обязательным требованием для получения медицинской страховки или посещения поликлиники.

Изменилось отношение к чтению ДНК и в научном мире: статья не то что о гене, но даже о полном геноме, содержащем тысячи генов, едва ли произведет большое впечатление и удостоится страниц самых известных научных журналов. Разве что речь пойдет о геноме какого-то совершенно уникального организма, чьи генетические данные радикально меняют представление об эволюции жизни на Земле. Как мы пришли к тому, что читать последовательности ДНК стало так легко?

В 1977 году Уолтер Гилберт и Аллан Максам предложили первый метод чтения ДНК²⁶⁵. Образец ДНК, содержащий анализируемую последовательность, помещали в четыре пробирки. В каждой из пробирок проводились химические реакции, в ходе которых нуклеотидные последовательности разрезались после разных букв. В первой пробирке молекула ДНК разрезалась после нуклеотидов А или G, во второй – после нуклеотида A, в третьей – после C, а в четвертой – после С или T. В итоге получались фрагменты всевозможной длины. Продукты реакций помещали в четыре параллельные лунки, проделанные внутри специального геля, через который пускали ток.

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота, а раз это кислота, значит, в растворе она отдает протон и становится отрицательно заряженной молекулой. Поэтому при включении тока молекулы ДНК начинают бежать от отрицательного плюса к положительному. Маленькие молекулы бегут быстрее, чем длинные, которые застревают в геле, и таким образом нарезанные фрагменты ДНК выстраиваются по длине. Эта процедура упорядочивания молекул ДНК при помощи тока называется гель-электрофорезом.

До помещения в лунки ДНК помечалась радиоактивными метками. После электрофореза на гель накладывалась специальная пленка, которая засвечивалась радиоактивным излучением от меченой ДНК, и ученые получали снимок, где были видны четыре дорожки с чередующимися полосами. Глядя на эти полосы, можно было установить последовательность нуклеотидов анализируемого фрагмента ДНК. Давайте представим, как бы выглядел набор полученных полос для следующей последовательности ДНК: GATTACA.

Игра в Бога. Технологии создания ГМО, синтетическая биология, изменение генетического кода

Попытайтесь догадаться, чем занимается человек, которого я сейчас опишу, учитывая, что его история основана на реальных событиях. Наш герой находился в городе на берегу океана, где он зашел в магазин, чтобы купить пачку презервативов и детектор поддельных банкнот. Обе покупки понадобились ему только ночью, когда он в кромешной темноте находился на яхте недалеко от берега. Вскоре на яхту взошел береговой патруль, чтобы проверить документы таинственной личности в связи с весьма подозрительной активностью оной и ее подельников. Документы оказались в порядке, и патрульные удалились восвояси. Назовем этого человека Доктором М.

Вы удивитесь, но Доктор М – молекулярный биолог, университетский профессор. Он ныряет под воду с аквалангом в поисках кораллов. Эти родственники медуз флуоресцируют при свете герметично упакованного в презерватив детектора валют. Из полученных образцов Доктор М выделяет ДНК, чтобы потом открыть новые гены флуоресцентных белков. Иногда, прежде чем прочитать ДНК, нужно ее поймать! В этом амплуа Доктор М выступает как настоящий “мокрый” биолог. Так на жаргоне называют ученых-экспериментаторов, противопоставляя их “сухим” биологам – теоретикам и биоинформатикам, которые работают с готовыми данными.

Чайники для полимеразной цепной реакции, презервативы и ультрафиолетовые лампы – это далеко не все подручные средства, помогающие двигать науку вперед. Рассмотрим способ выделения ДНК, для использования на кухне или в баре, в процессе которого получается неплохой побочный продукт – съедобный алкогольный коктейль. Выделять ДНК мы будем из клубники. Культивируемая клубника Fragaria ananassa приятна на вкус, и в то же время в ней немало ДНК. Размер генома клубники составляет 720 миллионов нуклеотидов²⁹⁹, при этом Fragaria ananassa октоплоидная: каждая из семи хромосом представлена в клетках восемью копиями. Клубнику нужно поместить в морозилку, чтобы кристаллизация воды при образовании льда привела к разрушению клеток, а затем разморозить, чтобы содержимое клеток вытекло наружу.

Размороженную клубнику положим в полиэтиленовый пакет и добавим туда ананасовый сок (желательно свежий), содержащий большое количество фермента бромелина. Этот фермент является протеазой (протеиназой), то есть способен разрушать белки. От белков нам желательно избавиться, потому что некоторые из них могут разрушать ДНК. Концентрированная протеаза из ананаса используется для удаления омертвевшей ткани после сильных ожогов, а также для маринования мяса на шашлыки (мясо становится более мягким). Есть предположение, что ананасовый сок благодаря столь высокому содержанию протеаз улучшает пищеварение.

Содержимое пакета нужно как следует перемешать и размять, чтобы ДНК оказалась в растворе. От мякоти придется избавиться – для этого можно использовать марлю или дуршлаг. Жидкость, отфильтрованную от мякоти, переливаем в стакан и достаем очень крепкий алкоголь. Желательно, чтобы в нем было больше 70 % спирта. Это может быть крепкий абсент, американская водка Devil’s Springs (75,5 % этанола), спирт Everclear (бывает с содержанием спирта 75,5 % и 90 %) или ром Bacardi 151 (75,5 % этанола). Внимание! Чрезмерное употребление алкоголя вредит вашему здоровью!

Алкоголь нужно добавлять в коктейль очень медленно, по краешку стакана. Желательная высота слоя спирта – несколько сантиметров. Ни в коем случае спирт не должен перемешиваться с соком. В спирте ДНК не растворяется, поэтому, если все сделать аккуратно, получится двухслойный напиток, а между слоями сформируются беловатые сгустки ДНК. Их можно подцепить палочкой и съесть. Все совершенно натурально!

Конечно, в лаборатории используют гораздо более стандартизованные и эффективные методы выделения ДНК. Быструю заморозку клеток можно осуществлять в жидком азоте. Кроме того, для разрушения клеточных оболочек можно использовать детергент (вроде моющего средства), например раствор Triton X-100. В детергент иногда добавляют соль, которая помогает ДНК слипаться. Вместо протеаз из ананасового сока для разрушения белков используют чистую протеиназу (чаще всего протеиназу К). Вместо дорогих алкогольных напитков берут обычный спирт. После добавления спирта раствор обычно охлаждают и помещают в центрифугу, где пробирка начинает вращаться со скоростью около десяти тысяч оборотов в минуту. Центробежная сила приводит к тому, что осадок (из ДНК) оказывается на дне пробирки. Потом жидкость из пробирки удаляется, а ДНК так и остается на дне. Подобные эксперименты в ряде стран проводят даже дети. Когда они подрастут, им разрешат использовать методы выделения ДНК для взрослых – с Bacardi и абсентом.

С генной инженерией не все так просто, как с выделением ДНК. Вам потребуется объект, который вы хотите модифицировать, например бактерия или растение, один из множества инструментов для генной модификации и, собственно, та конструкция из ДНК, которую вы хотите перенести. В качестве примера попробуем создать флуоресцирующую бактерию. Доктор М, а также другие ученые до него уже нашли для нас гены, которые кодируют флуоресцентные белки, и выложили их последовательности нуклеотидов в открытые базы данных, что существенно облегчает поставленную перед нами задачу.

В 1961 году японский ученый Осаму Симомура выделил из медузы рода Aequorea красивый биолюминисцентный белок, светящийся синим³⁰⁰. Позже было установлено, что у медузы есть еще один белок, работающий с ним в паре. Мы его уже упоминали в предыдущих главах. Этот белок поглощает свет в синем диапазоне, а излучает в зеленом. Его назвали GFP (green fluorescent protein, или зеленый флуоресцентный белок). Если биолюминисцентным белкам нужен исходный продукт (субстрат), с которым они вступают в химическую реакцию для получения света, то GFP в таком субстрате не нуждается. Как это часто бывает в области фундаментальных научных исследований, в последующие тридцать лет GFP оставался практически бесполезным и интересовал лишь узких специалистов, изучающих механизмы его флуоресценции. До тех пор, пока внезапно этому белку не нашлось важнейшее применение, перевернувшее наши представления о молекулярной биологии.

В 1992 году американский ученый Дуглас Прэшер с соавторами установили последовательность гена GFP³⁰¹. К сожалению, ученому самым обидным образом не хватило финансирования, чтобы после продолжить изучение гена. Прэшер едва сводил концы с концами: какое-то время он даже ездил на машине с надписью “ученому нужна работа” и принимал пожертвования. Тем временем геном GFP независимо заинтересовались ученые Мартин Чалфи и Роджер Цянь. Прэшер, полагая, что сам с изучением GFP не справится, согласился передать ген коллегам для проведения дальнейших экспериментов.

Чалфи тоже не купался в деньгах, но обладал изобретательностью, которая очень помогла ему в исследовательской работе. Например, его лаборатория не могла позволить себе флуоресцентный микроскоп (чтобы наблюдать свечение GFP внутри отдельных клеток), поэтому Чалфи приглашал к себе торговцев лабораторным оборудованием, брал у них микроскопы на “испытательный срок”, делал нужные снимки и анализы, а потом возвращал приборы обратно, так ничего и не купив.

В 1994 году Чалфи и его коллеги, включая Прэшера, опубликовали в журнале Science статью о том, что с помощью генной инженерии можно соединять ген GFP с другими генами живых организмов, а по свечению определять локализацию кодируемых ими белков³⁰². Впоследствии благодаря GFP стало возможно увидеть под микроскопом, как развивается нервная система, как клетки поджелудочной железы, производящие гормон инсулин, организуются в ходе эмбрионального развития, как белки транспортируются в клеточное ядро или из ядра и вообще из одной части клетки в другую, как раковые клетки распространяются по телу человека и так далее.

Тем временем сотрудники лаборатории Цяня обнаружили в гене GFP мутации, из-за которых белок становился более ярким³⁰³, а также мутации, меняющие цвет флуоресценции белка. Благодаря его исследованиям арсенал ученых пополнился желтыми, оранжевыми, красными и другими флуоресцентными белками и их генами. Впоследствии решение Прэшера “поделиться” геном GFP с коллегами принесло великую пользу науке, но стоило ученому Нобелевской премии, на вручении которой он присутствовал почетным гостем, а не лауреатом. Премию за GFP разделили Цянь, Чалфи и Симомура, люди, успевшие внести наибольший вклад в его изучение, что не отменяет заслуг первооткрывателя гена. Последовательность исходного гена GFP Прэшера из оригинальной публикации вы можете увидеть ниже.

Темные аллели. Генетическая совместимость, наследственные заболевания, генная терапия, искусственное оплодотворение, ДНК-диагностика

У меня была идея написать отдельную главу под названием “50 оттенков гена” и посвятить ее наиболее животрепещущим достижениям генной терапии. Например, созданию самцов крыс, у которых возникает эрекция, если на их половые органы направить синий свет³³⁶. Только представьте потенциал такого подхода к лечению импотенции! Хочешь незабываемую ночь? Не забудь фонарик! Подари подруге лампочку в знак серьезности своих намерений! Упомянутые крысы были созданы в 2015 году учеными из Швейцарии. Перенесенный в клетки эректильной ткани пениса ген был специально сконструирован с использованием современных знаний в области оптогенетики – внедрения генов светочувствительных белков, активность которых регулируется извне с помощью источников света.

Разработка биотехнологий, улучшающих половую функцию человека, ведется, но сюжет фильма “Идиократия” предостерегает меня от того, чтобы делать на этом акцент. В фильме ученые, вместо того чтобы усовершенствовать природу человека (например, сделать его умнее или побороть старение), последовали запросам общества потребления и вложили все усилия в увеличение размера мужского полового члена и объема женской груди. Тем временем в условиях отсутствия естественных хищников и нарастающего прогресса медицины, способной пришить утраченную (в том числе и по глупости) конечность, оказалось, что больше не нужно быть умным, чтобы выжить и оставить потомство. Эволюционное преимущество появилось у людей, не думающих ни о чем, кроме собственного размножения, и не умеющих правильно использовать средства контрацепции.

Так наступила “идиократия” – в обществе получила преимущество оппортунистическая R-стратегия размножения, противоположная К-стратегии. Первая основана на порождении большого количества потомков, выживание каждого из которых не принципиально для успешного продления рода (берем количеством). Вторая – на высокой вероятности выживания каждого из немногочисленных потомков (берем качеством, в том числе и интеллектом). Обратите внимание, что против улучшения человека методами генной инженерии часто выступают те же самые люди, которым по религиозным и иным мировоззренческим убеждениям не нравятся презервативы и другие средства контрацепции, а также искусственное оплодотворение. Зато их вдохновляет перспектива загробной жизни и медаль за “производство и выращивание” семерых детей.

В детстве я прочитал Библию, и меня очень удивила история про набожного праведника Иова. На него обрушиваются тяжелые испытания, в ходе которых он теряет всех своих сыновой и дочерей, но, несмотря на эту трагедию, остается верен Богу. За это Бог награждает Иова и компенсирует ему нанесенный ущерб – у праведника снова рождается семеро сыновей и три дочери. Все, что произошло с Иовом, – результат спора между Богом и Сатаной на тему бескорыстности веры, а история должна была показывать, что Бог справедлив к тем, кто от него не отрекается в трудную минуту. Однако мне сложно себе представить, чтобы хороший человек считал своих детей заменимыми и ценил их количество, а не личностные качества.

Нетрудно догадаться, что мне ближе К-стратегия. Меньше всего на свете я бы хотел завести ребенка, обреченного на страдания в результате наследственного или иного заболевания, – никакое количество здоровых “запасных” потомков не решит проблему. Поэтому мне кажутся чрезвычайно важными направления современной науки, которые пытаются предотвратить распространение неблагоприятных вариантов генов (аллелей) в популяции и сделать так, чтобы каждый ребенок рождался и рос здоровым.

Генофонд человечества может избавиться от вредных мутаций разными способами. Премия Дарвина ежегодно присуждается лицам, освободившим генофонд от своих генов (умерев или потеряв способность иметь детей) наиболее нелепым способом. Одна из самых знаменитых Дарвиновских премий была дана человеку (в порядке исключения живому и сохранившему репродуктивную функцию) за попытку покончить с жизнью, наглотавшись нитроглицерина, с последующим многократным “ударением себя об стену” с целью вызвать детонацию в желудке. Возможно, именно отсюда пошло столь популярное в интернете выражение “убей себя об стену”? К счастью, человек почти не пострадал. Но есть и разумные способы улучшения генофонда, не требующие человеческих жертв: исправление ошибок в генах с помощью генной терапии и методы планирования беременности, исключающие риск серьезных наследственных заболеваний.

Про некоторые влюбленные пары говорят: “вы просто созданы друг для друга”. Мне ближе взгляды австралийского музыканта Тима Минчина, который посвятил своей любимой песню с ироничными словами: “если бы у меня не было тебя, наверно, у меня была бы другая”. Понятно, что из сотен миллионов потенциальных партнеров или партнерш, живущих на Земле, мы выбираем не самых идеальных. Мы встречаем кого-то, кто нам нравится, а дальше привязываемся (или не привязываемся) к человеку, и уже сама привязанность делает “вторую половину” уникальной.

В 1960 году американский математик Мартин Гарднер сформулировал математическую задачу “о разборчивой невесте”. Невеста ищет себе единственного жениха, причем известно число претендентов на эту роль (n). Это не количество всех возможных женихов, а максимальное количество женихов, с которыми можно успеть пообщаться до желаемого момента свадьбы. Например, если на вдумчивое общение с каждым претендентом уходит месяц, а замуж нужно выйти через пять лет, то n = 60. Невеста общается с претендентами в случайном порядке и может сказать про каждого претендента, лучше он или хуже, чем любой из предыдущих. После общения принцесса либо раз и навсегда отказывает текущему кандидату в женихи, либо принимает его руку и сердце.

Оказывается, что, если число потенциальных претендентов велико, нужно сначала отказать n/e претендентам (где e ~ 2,718 – основание натурального логарифма), а далее выбрать первого, кто будет лучше, чем все предыдущие. В этом случае вероятность того, что выбор падет на самого лучшего жениха, максимальна и примерно равна 37 %.

Жизнь сильно отличается от математической модели: претенденты могут возвращаться, не все они надежны, да и наличие нескольких претендентов, “оцениваемых” одновременно, не является чем-то из области фантастики. Проблема возникает и при попытке оценить, какой партнер или партнерша нам больше подходит. И хотя современная наука не ответит за нас на этот вопрос, она может кое-что сказать про генетическую совместимость двух людей – оценить вероятность рождения ребенка с врожденным дефектом.

В качестве примера рассмотрим серповидноклеточную анемию. Это наследственное заболевание вызывается мутацией гена гемоглобина, который расположен на 11-й хромосоме. Если обе копии гена испорчены, эритроциты принимают аномальную серповидную форму. Серповидные клетки могут закупоривать капилляры, ограничивая поток крови к тканям, что систематически приводит к сильным болевым ощущениям, а в ряде случаев – к повреждению органов. Кроме того, люди с этим недугом чаще страдают от инфекционных заболеваний и имеют повышенный риск инсульта.

Человек, не страдающий серповидноклеточной анемией, сам того не зная, может быть носителем одной испорченной копии гена гемоглобина. Такие люди здоровы, но если двое носителей мутации захотят завести ребенка, то с вероятностью 25 % ребенок родится с анемией. Казалось бы, носители испорченного гена имеют сниженные шансы оставить здоровое потомство. Почему же вредная мутация не была устранена из популяции силой естественного отбора?

Оказывается, что “вредность” того или иного генетического варианта нередко зависит от условий, в которых живет его носитель. Иметь два испорченных варианта гена гемоглобина плохо, но одна испорченная копия дает человеку повышенную устойчивость к возбудителю малярии³³⁷. В популяции, подверженной малярии, быть единственным человеком с одной нормальной и одной испорченной копией гена гемоглобина выгодно: и анемия детям не грозит (ведь для этого второй родитель тоже должен быть носителем испорченного варианта гена), и от малярийного паразита защищен. Из поколения в поколение мутация будет распространяться в популяции, пока количество людей с таким вариантом гена не станет слишком большим, а риск встретить партнера, являющегося носителем такой же мутации, – слишком высоким. Когда защита от малярии перестанет компенсировать высокий риск анемии у потомства, рост частоты испорченного аллеля гемоглобина остановится. Возникает своеобразное равновесие: там, где малярии не бывает, испорченный аллель встречается редко, а там, где малярия распространена (например, в Африке), он встречается часто, но далеко не у всех.

Сегодня с помощью генетического анализа можно узнать о наличии у человека почти любых распространенных мутаций, ведущих к наследственным заболеваниям. Кроме серповидноклеточной анемии, существуют десятки других болезней разной степени тяжести. Фенилкетонурия приводит к поражению центральной нервной системы и нарушению умственного развития. При муковисцидозе поражаются железы внешней секреции и органы дыхания. При гемофилии даже маленькая ранка может привести к серьезной кровопотере, а ушиб – к значительному внутреннему кровоизлиянию. Синдром Ретта является причиной тяжелой умственной отсталости. Наследственная мышечная дистрофия ведет к неспособности самостоятельно передвигаться и даже дышать. Список болезней можно продолжать.

Проблемы с наследственными заболеваниями часто возникают при близкородственных браках. В примере с серповидноклеточной анемией носитель испорченного варианта гена не рискует родить ребенка с тяжелым наследственным заболеванием, пока не столкнется с другим носителем той же самой болезни. Вероятность встретить такого человека среди близких родственников намного выше. Рассмотрим муковисцидоз – заболевание, которое встречается в России примерно в одном случае на 10 тысяч новорожденных. Если партнер и партнерша выбраны произвольно, то с вероятностью 0,02 каждый из них окажется носителем, а риск муковисцидоза у их ребенка будет среднестатистическим (1/10 000 = 0,02*0,02*0,25). Если партнер является родным братом партнерши, то у каждого из них вероятность оказаться носителем заболевания по-прежнему равна 0,02, но эти вероятности перестают быть независимыми, они оказываются “сцепленными”. Стоит нам установить, что партнер – носитель заболевания, вероятность того, что носителем окажется и партнерша, станет 0,5, а не 0,02. Из-за этого у ребенка брата и сестры риск муковисцидоза увеличивается в 25 раз и становится равным 0,0025.

Если сестра родит от брата, у их ребенка есть дополнительные 1,25–10,5 % шансов родиться с каким-нибудь наследственным заболеванием, из-за которого он утратит репродуктивную функцию или умрет до достижения совершеннолетия³³⁸. Если речь идет не о родных братьях и сестрах, а о двоюродных, то дополнительная вероятность наследственных заболеваний будет в два раза меньше. Возможно, с проблемами близкородственных браков связано распространенное во многих культурах табу на инцест. Похожая логика относится не только к откровенно вредным мутациям, которые могут приводить к серьезным врожденным заболеваниям, но и к мутациям чуть менее вредным, делающим нас слабее, глупее, менее устойчивыми к инфекциям, более предрасположенными к раку и так далее.

Есть и обратный эффект. Селекционеры давно обратили внимание на эффект гетерозиса – повышенной приспособленности гибридов, полученных в результате скрещивания разнородных родителей. При таком скрещивании хромосомы у потомков оказываются максимально разнообразными, присутствуют альтернативные аллели одних и тех же генов, не проявляются вредные рецессивные признаки.

При планировании беременности часто обращают внимание на резус-фактор. У резус-отрицательных людей, составляющих около 15 % населения Европы, нет гена, кодирующего резус-фактор, или этот ген испорчен. Проблема в том, что у резус-отрицательной матери может возникнуть иммунная реакция на резус-положительный плод. Функция резус-фактора все еще является загадкой для современной науки, но мы знаем, что люди прекрасно живут без него. Кажется, что наличие резус-фактора в популяции только вредит резус-отрицательным женщинам и резус-положительным мужчинам. Почему же оба генетических варианта так распространены?

Профессор Пражского университета Ярослав Флегр считает, что здесь, как и в случае с испорченной копией гена гемоглобина, имеется положительный эффект комбинации двух аллелей. Исследования научной группы Флегра говорят о том, что резус-положительные люди лучше защищены от некоторых негативных последствий заражения одноклеточным паразитом, принадлежащим к тому же типу, что и возбудитель малярии, – токсоплазмой (Toxoplasma gondii)³³⁹.

Считается, что токсоплазмой заражено около 30 % населения Земли³⁴⁰, и известно, что она умеет проникать в мозг млекопитающих, в том числе человека. Возможно, метафора “тараканы в голове” не так уж далека от реальности? Инфицированные токсоплазмой грызуны, манипулируемые этим паразитом, бегут на запах кошачьей мочи, а паразит благодаря этому попадает вместе с закуской внутрь кошки и продолжает свой жизненный цикл. Хотя заражение токсоплазмой чаще всего не вызывает у людей серьезных проблем со здоровьем, считается, что оно повышает риск шизофрении и депрессии, а также может нарушать координацию движений, из-за чего люди чаще попадают в автомобильные аварии³⁴¹. Кроме того, токсоплазма может вызывать серьезные заболевания при передаче от матери к плоду, поэтому при планировании беременности матерям рекомендуется провериться на этого паразита, а при его наличии проконсультироваться с врачом насчет методов лечения.

Если в вашем роду не было наследственных заболеваний, то генетический тест с большой вероятностью покажет, что носителями опасных аллелей генов вы не являетесь. Не скрою, что испытал радость, узнав по результатам анализа ДНК, что не являюсь носителем наиболее распространенных наследственных заболеваний. Если партнер и партнерша являются носителями одного и того же заболевания (или если мать является носителем наследственного заболевания, сцепленного с Х-хромосомой, вроде тяжелой формы гемофилии), они сильно рискуют при попытке завести ребенка “стандартным путем”. Возможно, в будущем станут популярны сайты знакомств, где поиск партнера будет осуществляться с учетом наследственной информации. Но что делать тем парам, которые уже нашли друг друга и оказались “генетически несовместимы”? Не заводить детей или расставаться из-за капризов природы?

На помощь таким парам приходит искусственное оплодотворение. Для этого у партнерши берется несколько яйцеклеток, которые оплодотворяются в пробирке сперматозоидами партнера. Оплодотворенным яйцеклеткам дают время поделиться, пока не будет достигнуто определенное количество клеток в эмбрионе (около восьми). Затем одну клетку из такого эмбриона вынимают и проводят диагностику содержащегося в ней генетического материала (это называется преимплантационная генетическая диагностика). Если сочетаний генетических вариантов, опасных для здоровья, не найдено, оставшийся эмбрион переносят в утробу матери, где он развивается самым обычным способом. Этот подход позволяет исключить не только те наследственные заболевания, которые возникают в результате плохой комбинации генов родителей, но и заболевания в результате каких-то новых мутаций или хромосомных нарушений (например, ведущих к синдрому Дауна). На ранних этапах эмбриогенеза все клетки эмбриона обладают потенциалом дать целый организм, и удаление одной клетки не приводит к каким-либо нарушениям развития.

Число детей, рожденных при помощи методов искусственного оплодотворения, уже перевалило за 4 миллиона – и с ними все в порядке (хотя, конечно, не все такие дети проходили преимплантационную генетическую диагностику). Повышенных рисков каких-либо серьезных отклонений в физическом³⁴² или в умственном развитии³⁴³ “детей из пробирки” ученые пока не нашли. Небольшие отличия, которые наблюдаются между группами детей (вроде отличий в средних значениях кровяного давления или количестве жировой ткани), могут быть связаны с генетическими или иными особенностями их родителей. Люди прибегают к искусственному оплодотворению не потому, что это какая-то модная роскошь, а либо потому, что им не удается зачать ребенка обычным способом, либо потому, что они являются носителями опасных наследственных заболеваний.

Некоторые врачи считают, что искусственное оплодотворение может негативно сказаться на здоровье матери – увеличить риск рака молочной железы, яичников или слизистой оболочки матки. Прежде всего такое повышение риска может быть связано с использованием гормональных препаратов, стимулирующих созревание яйцеклеток. Некоторые исследования не подтверждают этих опасений³⁴⁴, другие указывают на небольшое увеличение риска (в 1,07–1,71 раза)³⁴⁵. Однако стоит учитывать, что повышенный риск рака обнаружен при сравнении женщин, родивших при помощи искусственного оплодотворения, и женщин, родивших самостоятельно. Эти группы могут существенно отличаться по многим неучтенным факторам, например генетическим, то есть у нас нет хорошей контрольной группы. Кроме того, техники искусственного оплодотворения постоянно совершенствуются, и хотя вопрос о возможности неблагоприятных последствий искусственного оплодотворения для здоровья матери все еще считается открытым, альтернативой является куда более существенный риск рождения больного ребенка или невозможность завести детей. Практическая рекомендация здесь следующая: если у вас есть какие-то из упомянутых оснований прибегнуть к искусственному оплодотворению – не бойтесь этого. Если веских оснований нет – размножайтесь классическим путем.

Еще один подход к планированию беременности заключается в проведении неинвазивной (и поэтому абсолютно безопасной) генетической диагностики плода на самых ранних этапах беременности. Некоторые современные методы чтения ДНК очень чувствительны. С их помощью можно обнаружить мутации в ДНК плода³⁴⁶, присутствующей в небольшом количестве в плазме крови матери. В случае обнаружения опасных сочетаний наследственных мутаций у развивающегося организма родители могут решить, хотят ли они произвести на свет больного ребенка, а если дефектов нет – расслабиться и спать спокойно.

Успехи, достигнутые благодаря генетической диагностике, велики. Например, удалось практически полностью побороть опасное нейродегенеративное заболевание – болезнь Тея – Сакса, от которой страдали преимущественно евреи-ашкеназы³⁴⁷. Другой пример – удалось на порядок сократить встречаемость серповидноклеточной анемии на Сардинии³⁴⁸. Но на этом успехи современной генетики не заканчиваются.

Рожденным с наследственными заболеваниями людям может помочь генная терапия. Чаще всего генетическое заболевание связано с тем, что в клетках человека не работает какой-то важный ген. Причем, как правило, это критично даже не для всех клеток человека, а только для их определенного типа. Например, фактор свертывания крови IX человека, нарушение производства которого приводит к гемофилии, вырабатывается в печени, а потом выбрасывается в кровь. Значит, при наличии упомянутого дефекта достаточно исправить геном клеток печени или хотя бы части из них. Не обязательно вмешиваться в работу каждой клетки.

До появления генной терапии гемофилию пытались лечить симптоматически – с помощью фактора IX из генетически модифицированных клеток хомяка. Клинические испытания показали, что полученный “рекомбинантный” белок ничем не уступает обычному человеческому фактору IX, и он нашел широкое применение в медицине³⁴⁹. В клетках бактерий синтезировать правильный белок не получалось: фактор IX подвергается многочисленным модификациям внутри клеток человека и других млекопитающих при своем “созревании”, а у бактерий этих модификаций не происходит. К сожалению, из-за сложности технологии получения лекарства, инъекции концентрата фактора IX стоят довольно дорого. К тому же они дают лишь краткосрочный эффект (на несколько дней), плюс возможны побочные эффекты, связанные с резким увеличением количества фактора IX в крови после укола, и делать такие уколы приходится регулярно. Было бы очень удобно, если бы пациент мог решить проблему раз и навсегда – вылечить болезнь одной инъекцией.

При генной терапии гемофилии генетически измененные вирусы, лишенные способности вызывать инфекцию, доставляют работающую копию гена фактора свертывания крови IX в клетки печени человека. Вирус для доставки генов выбирают не случайно. Это должен быть такой вирус, который избирательно проникает в клетки определенного типа. Специфичность проникновения обусловлена тем, что вирус распознает особые белки, встречающиеся только на поверхности определенных типов клеток. Так, к примеру, ВИЧ направленно поражает клетки иммунной системы, а вирус гепатита – как раз устремляется в печень. У безобидных ГМ вирусов, используемых для генной терапии, возможности аналогичные. В итоге клетки печени человека начинают производить недостающий белок самостоятельно.

Для генной терапии гемофилии подошел аденовирус AAV8, проникающий специфически в клетки печени³⁵⁰. В 2014 году были обнародованы результаты клинических испытаний, в ходе которых генная терапия улучшила состояние десяти пациентов с тяжелой формой гемофилии³⁵¹. После одной-единственной инъекции пациенты продолжали производить IX фактор свертывания крови самостоятельно на протяжении более трех лет. Количество производимого IX фактора зависело от количества вируса, назначенного пациентам. В группе, получившей максимальную дозу лекарства, оно достигало 5 % от нормы. Этого недостаточно, чтобы считать пациентов здоровыми, но достаточно для существенного снижения частоты кровотечений и уменьшения расходов на лекарства.

В сентябре 1971 года родился мальчик Дэвид Веттер с тяжелым синдромом врожденного иммунодефицита, связанного с мутацией в одном из генов, расположенных на Х-хромосоме. Обычно такие дети погибают из-за инфекций в течение первого года жизни. Дэвиду удалось прожить значительно дольше благодаря тому, что он постоянно находился в стерильном помещении. Пищу, которую он ел, игрушки, в которые он играл, – все стерилизовали, перед тем как предложить ребенку. Для того чтобы мальчик мог выходить на улицу, ему сделали специальный скафандр.

Несмотря на то что на уход за Дэвидом в сумме ушло более миллиона долларов, а его родителей консультировали ведущие специалисты, никто так и не придумал, как вылечить врожденное заболевание. Единственное, что пришло в голову врачам, – сделать пересадку костного мозга от сестры мальчика. Была надежда, что здоровые клетки костного мозга произведут иммунные клетки и восстановят функционирование иммунной системы ребенка. К сожалению, вместе с костным мозгом мальчику пересадили вирус Эпштейна – Барр. От этой распространенной и относительно безобидной для обычного человека инфекции мальчик погиб, так и не успев сформировать полноценную иммунную систему.

Сегодня заболевание Веттера успешно лечится с помощью генной терапии. Исследователи под руководством профессора Алена Фишера сначала провели испытания на мышах, а потом на людях, используя следующий подход: из костного мозга пациента берутся предшественники иммунных клеток, а затем с помощью вируса в эти клетки привносится исправная копия необходимого гена. После этого генетически модифицированные клетки возвращаются больному.

В 2000 году в журнале Science³⁵² были опубликованы первые положительные результаты клинических испытаний на людях: генная терапия восстановила иммунную функцию нескольких пациентов. К сожалению, позже оказалось, что лечение давало серьезный побочный эффект. Использованный вирус (а это был ретровирус) может встраиваться в нежелательные участки генома и активировать работу генов, заставляющих клетки делиться, тем самым вызывая рак.

После обнаружения этой проблемы вирус отправили на доработку и устранили из него участок, который при встраивании в геном мог повысить активность работы соседствующих с местом вставки генов. В 2014 году в журнале The New England Journal of Medicine вышла статья о результатах применения нового вируса³⁵³. За пациентами, проходившими курс генной терапии, наблюдали от 16 до 43 месяцев: случаев рака зафиксировано не было. Это можно было бы объяснить простым везением, если бы не один важный факт. Было обнаружено, что раньше вставка вируса вблизи некоторых генов, участвующих в развитии рака, приводила к ускоренному делению клеток. Это и являлось предпосылкой для возникновения опухолей. У пациентов, которых лечили новым вирусом, такого эффекта не наблюдалось.

Здесь самое время рассказать сказку о “спящей красавице”. Так назвали участок ДНК, обнаруженный в геномах некоторых рыб, – особый транспозон, “скачущую” последовательность ДНК. Полноценные транспозоны кодируют белок (транспозазу), способный вырезать транспозон и копировать его в другие участки генома клетки. “Спящая красавица” в прямом смысле “спала”: из-за накопленных мутаций транспозаза перестала работать: вырезание и копирование транспозона прекратилось. Проанализировав последовательности транспозона из разных видов рыб, ученые смогли реконструировать эволюционную историю этого участка ДНК и предположить, как выглядела функциональная предковая последовательность³⁵⁴. После исправления всех накопленных мутаций с помощью генной инженерии “спящую красавицу” удалось пробудить. Транспозон встроили в геномы клеток рыб, мышей и даже изолированных клеток человека. Там “спящая красавица” начала радостно “скакать” с хромосомы на хромосому, вызывая мутации.

“Зачем ученым воскрешать спящий транспозон?” – спросите вы. Представьте, что в результате очередного скачка “спящей красавицы” клетка начнет активно делиться. Молекулярные генетики могут прочитать последовательность ДНК рядом с местом вставки транспозона и понять, какой ген был затронут (ведь похожих на этот транспозон последовательностей ДНК в клетках млекопитающих нет). Место в геноме, где мы обнаружим “спящую красавицу”, с высокой вероятностью окажется окрестностью гена, участвующего в регуляции клеточного деления. Этот подход позволил обнаружить массу генов, связанных с развитием рака³⁵⁵, но может быть использован и для изучения других функций генов.

Примером применения “спящей красавицы” является все та же генная терапия³⁵⁶. Терапевтический ген можно обрамить последовательностями ДНК, которые узнаются транспозазой, а полученную конструкцию вместе с геном транспозазы (лишенным обрамляющих последовательностей) поместить внутрь плазмиды. В клетке синтезируется транспозаза, которая перенесет терапевтический ген в геномную ДНК. Поскольку ген транспозазы при этом не перенесется, вставка не будет скакать в потомках полученных клеток, а значит, можно будет избежать лишних мутаций.

Генная терапия позволяет лечить не только наследственные заболевания, но и некоторые формы рака³⁵⁷. Здесь есть много разных подходов, один из которых технически очень похож на описанный выше метод лечения врожденного иммунодефицита. Раковые клетки – это измененные клетки, часто отличающиеся от обычных некоторыми молекулами на своей поверхности. Поэтому иммунная система в принципе могла бы распознать клетки опухоли и уничтожить их, однако иногда у клеток иммунной системы не находится правильного рецептора. В этом случае иммунного ответа на раковые клетки не возникает, и опухоль продолжает расти.

К счастью, можно найти гены, кодирующие рецепторы, специфически распознающие некоторые разновидности опухолей. У пациента можно взять его собственные клетки иммунной системы, внести в их геном ген недостающего рецептора с помощью вируса и тем самым обучить их бороться с опухолью. Затем клетки возвращаются обратно пациенту. Принципиальная возможность такой терапии была показана еще в 1999 году, когда были созданы генетически модифицированные лимфоциты, разрушающие отдельные клетки меланомы³⁵⁸. Несколько лет спустя эффективность этого подхода была подтверждена исследованиями на животных. При этом удавалось бороться не только с некоторыми опухолями, но и с вирусами, к которым тоже можно подбирать подходящие рецепторы.

Одно из преимуществ описанного метода лечения рака – его безопасность, особенно если сравнивать с химиотерапией или радиотерапией. В современных лабораториях можно создавать и тестировать разновидности рецепторов, не встречающихся в природе, обладающих исключительной избирательностью в том, с какими клетками им взаимодействовать. А значит, можно изобрести оружие против рака очень высокой точности. Еще одно преимущество – снижение вероятности повторного появления опухоли, ведь клетки иммунной системы никуда не денутся. Наоборот, в процессе борьбы с опухолью они размножатся и будут готовы отразить новую атаку в будущем. К тому же такие клетки способны уничтожать даже некоторых предшественников раковых клеток, которые могли остаться незамеченными и привести к повторному возникновению заболевания.

Ярким доказательством эффективности данной биотехнологии являются результаты клинических испытаний, опубликованные в 2013 году в журнале Science. С помощью генетически модифицированных клеток иммунной системы удалось вылечить пятерых пациентов с тяжелой формой лейкемии, которая не поддавалась лечению стандартными методами¹⁷. У всех безнадежных пациентов была достигнута ремиссия. Сейчас лечение рака с помощью этого метода продолжается в рамках клинических исследований, но я думаю, что скоро он вытеснит другие методы и станет доступен повсеместно.

Первый доведенный до практического применения способ лечения рака, основанный на генной терапии, был чуть менее впечатляющим. Лекарство гендицин, разработанное китайской биотехнологический компанией Shenzhen SiBiono GeneTech, представляет собой безопасный аденовирус, способный доставить в клетки пациента противоопухолевый ген p53, который часто испорчен в раковых клетках. При нормальном функционировании p53 заставляет потенциальные раковые клетки “кончать жизнь самоубийством”³⁵⁹. Поэтому и возникла идея, что, восстановив функции гена p53 в раковых клетках, можно избирательно прекратить их существование. Хотя в клинических испытаниях подхода были достигнуты определенные успехи³⁶⁰, остаются некоторые нерешенные проблемы. Например, непонятно, как сделать так, чтобы вирус успешно поразил все раковые клетки? Если мы убьем только часть раковой опухоли, это не решит проблему, а лишь отсрочит развитие болезни.

Перейдем к следующему примеру генной терапии. Одно из самых распространенных генетических заболеваний – дальтонизм, при котором люди не различают некоторые цвета, чаще всего красный и зеленый. Светочувствительной частью человеческого глаза является сетчатка, содержащая несколько миллионов колбочек и более ста миллионов палочек – клеток, реагирующих на свет. Палочки содержат белок родопсин – зрительный пигмент, отвечающий за сумеречное зрение, чувствительный к свету низкой интенсивности. Колбочки бывают трех типов с разными светочувствительными пигментами – фотопсинами, отвечающими за восприятие красного, зеленого и синего цвета в условиях более яркого освещения. Когда свет определенной длины волны попадает на зрительный пигмент, запускается каскад химических реакций, приводящий к тому, что светочувствительные клетки передают сигнал особым нечувствительным к свету клеткам сетчатки, а те передают сигнал дальше в мозг.

Красный и зеленый фотопсины расположены на Х-хромосоме. У мужчин Х-хромосома одна. Если на этой хромосоме ген одного из фотопсинов мутировал и один из двух белков не работает, то мужчина не сможет различать красный и зеленый цвета. У женщин Х-хромосомы две, поэтому у них есть запасная копия обоих генов, и они значительно реже страдают дальтонизмом.

Многие птицы, рептилии и рыбы – тетрахроматы, то есть имеют четыре типа колбочек с разными пигментами (синим, зеленым, красным и ультрафиолетовым). Большинство млекопитающих – дихроматы. Люди и некоторые родственные нам приматы – трихроматы. Оказывается, наши древние предки утратили два типа зрительных пигментов (синий и зеленый), а ультрафиолетовый пигмент в результате накопленных мутаций стал новым синим (на самом деле мы все еще могли бы видеть ультрафиолет, если бы не хрусталик глаза, непроницаемый для такого света). Потом наши более современные предки приобрели один дополнительный зрительный пигмент (новый зеленый)^{361, 362}. Вот такая непростая эволюция!

Как возник наш зеленый зрительный пигмент? У наших сравнительно недавних предков произошло удвоение (дупликация) гена красного зрительного пигмента. Вместо одного гена появилось два. Когда происходит такое мутационное событие, у естественного отбора возникает замечательная возможность “поэкспериментировать” – гены начинают меняться быстрее обычного. Если раньше мутация, меняющая спектр поглощения красного зрительного пигмента, могла привести к нарушению зрения, то теперь, пока есть запасная копия гена, вторая может свободно мутировать. Если в ходе этого процесса организм научится различать больше цветов (и это будет полезно), мутации зафиксируются естественным отбором. Механизм эволюции путем дупликации генов достаточно распространен³⁶³. В случае с красным зрительным пигментом было экспериментально показано, что достаточно заменить в нем всего три аминокислоты, чтобы сделать его зеленым³⁶⁴.

Нередко шутят, что мужчина различает мало цветов – красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, а женщины – куда больше: алый, кармин, гвоздика, пурпурный, тыквенный, персиковый, банановый, лимонный и так далее. Не исключено, что в такой шутке есть доля правды, имеющей молекулярно-генетические основания. Как мы уже установили, некоторые мутации в зрительных пигментах не нарушают их работу, но слегка меняют спектр их светочувствительности. Например, в европейской популяции есть два распространенных варианта красного зрительного пигмента. Примерно 60 % вариантов генов красного пигмента имеют аминокислоту серин на 180-й позиции белка, а 40 % – аланин, причем аланиновый вариант пигмента работает в чуть “более красном” (более длинноволновом) диапазоне³⁶⁵. У мужчины всегда будет либо один, либо другой вариант красного пигмента, а у женщины могут присутствовать оба. Есть основания полагать, что в редких случаях женщины с таким повышенным разнообразием зрительных пигментов могут различать больше оттенков³⁶⁶.

В 2009 году в журнале Nature были опубликованы результаты экспериментов по улучшению цветного зрения у обезьян саймири³⁶⁷. Дело в том, что у этих обезьян самки бывают трихроматами, а самцы почти всегда дальтоники. Двое самцов были обучены проходить тесты на умение различать цвета, но красный и зеленый цвета они различать так и не научились из-за врожденных особенностей зрения. В сетчатку обезьян ввели аденовирус, содержащий человеческий ген “красного” светочувствительного белка. Утверждается, что спустя 20 месяцев после терапии обезьянки не только расширили свой диапазон светочувствительности, но и приспособились к новым зрительным сигналам и стали трихроматами! Возможно, что и людям когда-нибудь удастся добавить еще один зрительный пигмент, чтобы мы различали больше оттенков и цветов. Например, можно попробовать подарить мужчинам альтернативный красный пигмент, чтобы они наконец научились отличать кармин, темно-бордовый, бургунди, сангрию и фалунский красный.

К сожалению, на данный момент клинические испытания по лечению дальтонизма не ведутся, а значит, еще рано говорить и о создании людей-тетрахроматов. Зато достигнут определенный прогресс в лечении ряда серьезных нарушений зрения, например амавроза Лебера. Это наследственное заболевание, при котором из-за дефектного гена погибают светочувствительные клетки сетчатки. Для того чтобы предотвратить прогрессирующую слепоту, пациентам вводят вирус, содержащий работающую копию гена, прямо в глаз, и это исправляет дефект³⁶⁸. Но что делать, если колбочки и палочки уже разрушены и восстановлению не подлежат? Даже в этой ситуации остается надежда на частичное излечение.

У зеленых водорослей хламидомонад есть особый белок, называющийся каналородопсин. Обычные светочувствительные белки животных при активации светом запускают сложные каскады химических реакций. Каналородопсины действуют иначе – это особые каналы, расположенные в мембране клетки. На синем свету канал открывается и пропускает внутрь клетки ионы натрия. Эти ионы заряжены положительно и способны изменять потенциал клетки. Если бы речь шла не о клетке водоросли, а о нервной клетке, это бы привело к возникновению электрического сигнала и ее активации. Особые нейроны – ганглиозные клетки, расположенные в сетчатке, собирают сигналы от колбочек и палочек и передают их дальше в мозг. Оказалось, что если взять слепую крысу и ввести ей ген каналородопсина в ганглиозные клетки, то крыса обретает рудиментарное зрение³⁶⁹. Она начинает видеть не колбочками и палочками, а прямо ганглиозными клетками. Что именно ощущает при этом крыса, мы, конечно, не знаем, но она начинает успешно обходить препятствия.

Технология, позволяющая активировать нервные клетки светом, нашла применение в исследованиях нервной системы. Если встроить ген каналородопсина в нейроны мозга, то, воздействуя на отдельные нейроны светом, удается исследовать, к чему приводит их активация и как это влияет на поведение животных. Один из самых интересных экспериментов в этой области был опубликован в 2013 году в журнале Science исследовательской группой Сусуму Тонегавы. В ходе эксперимента ученые продемонстрировали, что с помощью света можно направленно изменять память мышей!³⁷⁰

С помощью генетических манипуляций Тонегава и его коллеги создали особых мышей, в активных нервных клетках которых синтезировался каналородопсин. Однако мышей постоянно кормили особым лекарством, подавляющим синтез каналородопсина, поэтому до начала эксперимента все нервные клетки мышей работали как обычно. Таких мышей сажали в одну из двух специальных комнат (условно: синяя или красная) и переставали давать им лекарство. Как следствие, активные нервные клетки начинали производить светочувствительный белок. Так ученым удалось избирательно пометить нервные клетки мыши, активно работающие во время нахождения в комнате. Потом мышей выпускали из комнат и с помощью вживленного в череп световолокна освещали область мозга, которая, как считается, отвечает за узнавание места. Одновременно с этим мышей били током.

Под действием света нервные клетки, которые были активны во время нахождения в синей или красной комнате, активировались снова – ведь именно в них успел выработаться светочувствительный белок! По мнению авторов эксперимента, это могло привести к тому, что мыши снова ощущали себя в одной из этих комнат. В итоге у животных возникала связь между ударом тока и ощущением нахождения в синей или красной комнате. К удивлению многих, эксперимент сработал: мыши начинали бояться комнаты, в которой их никогда током не били (другая комната выступала контролем). То есть ученым удалось создать у мышей ложное воспоминание. Данное исследование напоминает нам, что память – это не свойство “вечной души”, а вполне материальная вещь, подверженная физическим и химическим факторам, и что ею можно управлять на уровне отдельных нервных клеток.

Каналородопсин находит все больше разнообразных применений, в том числе и в генной терапии. Я уже упоминал возможность оптической регуляции эрекции у грызунов, но давайте рассмотрим еще один пример. Недавно в журнале Nature Communications вышла статья о возможности лечения нервного паралича гортани. Ученые внедрили ген каналородопсина в клетки мускулатуры гортани мышей, после чего с помощью света удалось регулировать сокращения этой мускулатуры³⁷¹. Из-за нервного паралича голосовых связок у людей возникают затруднения дыхания, так как голосовые связки могут перегораживать путь воздуха в трахею. В критических случаях пациенту приходится идти либо на хирургическое удаление голосовых связок, либо на трахеотомию, либо на электрическую стимуляцию мышц гортани, однако у всех этих подходов имеются очевидные побочные эффекты.

Выше мы обсуждали генетически обусловленную устойчивость к малярийному плазмодию и токсоплазме. Еще лучше изучена устойчивость людей к ВИЧ в результате мутации гена рецептора хемокинов CCR5. Хемокины – это сигнальные молекулы, которые выделяют одни клетки, чтобы привлечь к себе другие (у которых есть рецепторы хемокинов). Например, если где-то начинается инфекция, с помощью хемокинов привлекаются клетки иммунной системы. CCR5 – это белок, расположенный на поверхности иммунных клеток, необходимый для распознавания некоторых таких химических сигналов.

Как известно, ВИЧ инфицирует иммунные клетки человека. Перед проникновением в иммунную клетку он должен ее опознать, связавшись с определенными белками на ее поверхности, а CCR5 – как раз один из таких белков. Если в гене CCR5 присутствует относительно распространенная мутация, которая называется CCR5-дельта-32 (32 нуклеотида вырезаны из гена), то ВИЧ не может связаться с рецептором, и ему сложно проникнуть в клетку. Иммунные клетки с такой мутацией функционируют хуже, но защищены от ВИЧ, особенно если у человека испорчены обе копии гена^{372, 373}.

В 2009 году в журнале New England Journal of Medicine вышла статья о том, что удалось вылечить пациента, болевшего сразу двумя смертельными заболеваниями – ВИЧ и лейкемией³⁷⁴. Для лечения лейкемии можно использовать химиотерапию, при которой избирательно погибают активно делящиеся клетки. Прежде всего речь идет о раковых клетках, но, к сожалению, вместе с ними погибают многие стволовые клетки костного мозга, дающие начало клеткам крови. Поэтому после агрессивной химиотерапии пациенту делают пересадку костного мозга от донора. В данном случае донором костного мозга специально выбрали носителя той самой мутации CCR5-дельта-32 на обеих хромосомах. Несколько лет спустя после многочисленных тестов было объявлено, что пациент вылечился и от лейкемии, и от ВИЧ: его новые иммунные клетки оказались устойчивы к вирусу³⁷⁵. К сожалению, такая терапия с пересадкой костного мозга очень опасна для здоровья (риск смертельного исхода исчисляется десятками процентов), поэтому едва ли она может стать распространенным медицинским подходом. Но на основе описанной устойчивости разработаны как лекарственные препараты, мешающие ВИЧ связаться с CCR5, так и генная терапия ВИЧ, которая сейчас проходит клинические испытания.

Суть генной терапии ВИЧ проста – у человека берутся его собственные иммунные клетки. В них с помощью генной инженерии вносятся мутации в гене CCR5, нарушающие его функцию, после чего клетки возвращаются пациенту. Немного рано говорить об эффективности данной терапии, но исследователи отмечают, что она приводит к значительному снижению числа частиц ВИЧ у большинства пациентов³⁷⁶. Кстати, один из способов направленного внесения мутаций в ген CCR5 иммунных клеток – доставка с помощью аденовирусов белка Cas9 и направляющей РНК. Этот метод генной инженерии мы подробно обсуждали в предыдущей главе.

Другой генно-инженерный подход к борьбе с ВИЧ тоже основан на использовании белка Cas9. Идея заключается в том, чтобы создать у клеток человека настоящий бактериальный иммунитет. С ВИЧ сложно бороться, так как он, будучи ретровирусом, встраивает свой геном в хромосомы человеческих клеток. В 2013 году группа японских ученых показала, что с помощью CRISPR/Cas9-системы можно вырезать ВИЧ, встроенный в геном клеток человека³⁷⁷. Опыты проводились не на пациентах, а на отдельных клетках, но скоро могут начаться клинические испытания и на людях, и, вполне вероятно, лекарство от ВИЧ наконец будет найдено. Отдельно стоит отметить, что недавно ученые научились использовать Cas9, чтобы разрезать не только ДНК, но и РНК³⁷⁸. Это открывает новые (и более безопасные) терапевтические возможности для направленной борьбы с вирусами.

Врожденная мышечная дистрофия – еще одно наследственное заболевание, которое пытаются лечить с помощью генной терапии³⁷⁹. К сожалению, в данном случае эффективного лекарства пока не найдено. Тем не менее ученым удалось создать генетически модифицированных мышей, обладающих существенно увеличенной мышечной массой и физической выносливостью, почти как герой мультфильма “Супермышь” (Mighty Mouse)³⁸⁰. Можно ожидать, что в будущем мы сможем не только научиться лечить мышечную дистрофию, но и делать людей сильнее и выносливее.

Пока что генная терапия находится еще в самом начале своего развития, но в скором времени у нас будет арсенал безопасных вирусов, нацеленных на все ткани и органы человека, технологии дешевого производства этих вирусов и надежные генетические конструкции для исправления любых наследственных заболеваний. В компьютерной игре “Биошок” были “плазмиды”, которые персонаж мог вколоть себе в кровь, чтобы приобрести сверхспособности. Ничего сверхъестественного генная терапия не обещает, но с ее помощью возможно усовершенствовать многие физиологические функции человека. Сделать мышцы крепче, поправить зрение, избавиться от лишнего веса, улучшить метаболизм и даже продлить молодость – все это легко представить в не столь отдаленном будущем.

Непорочное зачатие. Клонирование, химеры, гуманизация животных

Пятого июля 1996 года родилась самая известная в мире овечка – Долли. Она была “зачата” непорочно, то есть не в результате слияния яйцеклетки и сперматозоида, как это происходит у млекопитающих при половом процессе, а в результате переноса ядра из клетки молочной железы в неоплодотворенную яйцеклетку овцы. Собственное ядро из яйцеклетки было предварительно вынуто. Рождение Долли стало поводом для многочисленных научных, этических и религиозных дискуссий о возможности последующего клонирования человека и допустимости внедрения такой технологии в практику.

В природе клоны, или генетически идентичные организмы, встречаются повсеместно. Они возникают при делении одноклеточных организмов, при почковании гидры, при вегетативном размножении растений. Существуют группы животных, которые умеют в определенных условиях откладывать яйца, не требующие оплодотворения. В ряде случаев из этих яиц вылупляются клоны родительской особи, а называется этот процесс партеногенезом. Один из наиболее известных видов животных с партеногенезом – комодские вараны (правда, у них при партеногенезе происходит утрата половины материнских хромосом и удвоение оставшейся половины, то есть это не совсем клонирование).

Партеногенез позволяет этим животным осваивать новые экологические ниши, новые острова. Попав на остров и оказавшись без самцов, самка варана может самостоятельно отложить партеногенетические яйца. Эти яйца развиваются без оплодотворения, и из них вылупляются самцы³⁸¹. Скрещиваясь с собственными потомками, одна-единственная самка сможет воссоздать популяцию варанов, производя на свет уже и самок, и самцов из оплодотворенных яиц. Но все-таки вараны предпочитают размножаться половым путем, ведь так поддерживается более высокое генетическое разнообразие в популяции.

Довольно интересное чередование бесполого и полового размножения встречается у тли. Из перезимовавших яиц этих насекомых весной вылупляются только самки, которые размножаются исключительно партеногенезом. Полученные таким образом потомки тли отличаются от родителей только размерами. На этом этапе жизненного цикла у тли практикуется живорождение, почти как у млекопитающих³⁸². Осенью, когда холодает, тля начинает все тем же бесполым образом производить сексуально активных самок, а также самцов. После скрещивания с самцами самки откладывают яйца, приспособленные к тому, чтобы пережить зиму. В теплых краях, где зимовать не приходится, некоторые виды тли могут непрерывно размножаться клонированием самих себя на протяжении многих лет.

В одной из серий “Доктора Хауса” к главному герою на прием приходит девушка с жалобой на головную боль. Хаус устанавливает, что девушка беременна, и удивляется, как же она не обратила внимания на очевидные симптомы – например, на отсутствие месячных. Девушка уверяет, что она и ее жених девственники. Никакого секса до свадьбы, как требует религия! Хаус понимает, что девушка изменила своему жениху, но решает не сдавать ее, а подшутить над женихом. Он подтасовывает результаты генетического теста на отцовство, чтобы выглядело так, будто вся ДНК плода – материнская, и убеждает жениха, что они имеют дело с непорочным зачатием. Ну как, вы же верите в чудеса? Вот оно – чудо! Правда ли жених поверил в эту историю или сделал вид, чтобы избежать ссоры с девушкой, которую он, несмотря ни на что, любил и хотел взять в жены, – на этот вопрос однозначного ответа фильм не дает.

Хотя у людей, в отличие от варанов, тли и улиток, партеногенеза не бывает, важное культурное упоминание бесполого размножения мы встречаем в Священном Писании. Например, в Евангелии от Матфея. “Рождество Иисуса Христа было так: по обручении Матери Его Марии с Иосифом, прежде нежели сочетались они, оказалось, что Она имеет во чреве от Духа Святаго. Иосиф же муж Ее, будучи праведен и не желая огласить Ее, хотел тайно отпустить Ее. Но когда он помыслил это, – се, Ангел Господень явился ему во сне и сказал: Иосиф, сын Давидов! не бойся принять Марию, жену твою, ибо родившееся в Ней есть от Духа Святаго”.

При некотором сходстве с предыдущей историей можно акцентировать внимание на еще одной проблеме описанной истории партеногенеза: речь идет о рождении мальчика. История о партеногенезе, при котором родилась девочка, была бы чуть более правдоподобной. Понять это нам помогут вараны, чей механизм партеногенеза довольно хорошо изучен. У варанов самки имеют две разные половые хромосомы – ZW, а самцы две одинаковые – ZZ. Когда у самки варана образуются половые клетки, в них попадает лишь одна из двух половых хромосом – либо Z, либо W. При партеногенезе у варанов происходит удвоение генетического материала, и получаются ZZ клетки, из которых вырастают самцы, а также WW клетки, которые не могут развиться в жизнеспособный организм. Именно поэтому при партеногенезе у варанов получаются только самцы. У людей все наоборот. Мужчины имеют две разные половые хромосомы – XY, а женщины – две одинаковые, ХХ. Если у зародыша нет ни одной Х-хромосомы, он просто не сможет развиться. Даже если бы у людей был партеногенез, рождаться могли бы только девочки: Y-хромосоме в женском организме взяться неоткуда. Экзотичную альтернативную версию непорочного зачатия, описанную в “Гавриилиаде” Александра Пушкина, оставим за пределами этой книги.

Намного более правдоподобное описание клонирования присутствует в книге Бытия: “И создал Господь Бог из ребра, взятого у человека, жену, и привел ее к человеку”. Очевидно, что это клонирование с использованием ядра остеобласта – клетки костной ткани. Создание женщины – клона мужчины теоретически возможно. У мужчины есть одна X-хромосома, которую достаточно удвоить, а Y-хромосому убрать, чтобы получить стандартный женский набор хромосом. Не исключено, что в будущем, когда мы в полной мере освоим технологию клонирования, мужчины, интересующиеся вопросом “каким бы я был, родись я девочкой?”, смогут получить исчерпывающий ответ. А вот создать мужчину из ребра женщины так легко не получится.

Увы, единственная книга, в которой описан упомянутый процесс клонирования человека с использованием клеток из ребра, не содержит ссылок на источники, а коллектив авторов не указан. В ней нет подробного описания экспериментов или воспроизводимой методологии по созданию клона. Есть только упоминание, что ряд особей, полученных в результате неудачных экспериментов над людьми, позднее были утоплены вместе с кучей подопытных животных. Едва ли такое обращение с людьми и животными получило бы одобрение этического комитета в приличном университете.

Наличие описания клонирования в Священном Писании плохо согласуется с распространенной негативной оценкой этой процедуры со стороны представителей ряда крупных религиозных организаций. “Клонирование человека – аморальный, безумный акт, ведущий к разрушению человеческой личности, бросающий вызов своему Создателю”, – говорил ныне покойный патриарх Алексий II. “Каково человеку будет жить, зная, что он всего лишь чья-то копия?” – задает вопрос протоиерей Всеволод Чаплин, другой представитель Русской православной церкви.

Ответ на этот вопрос можно получить, спросив любого однояйцового близнеца. Однояйцовые близнецы, как следует из названия, возникают в результате разделения одной-единственной оплодотворенной яйцеклетки на два независимых и генетически идентичных зародыша, то есть являются клонами. Этот факт представляет серьезный теологический вопрос для религиозных противников абортов. Если душа возникает в момент зачатия, как настаивают эти люди, то означает ли это, что у однояйцовых близнецов одна душа на двоих или по половине души? Или душа все-таки возникает на более поздних этапах эмбрионального развития? Если так, то сколько раз должна поделиться клетка, чтобы у плода появилась душа? Два раза или четыре? Мы знаем, что даже если клетка поделилась несколько раз, если клеток стало восемь, каждая из них может дать полноценного человека. Благодаря клонированию мы понимаем, что можно сделать полноценного человека даже не из эмбриональной клетки, а практически из любой из миллиардов клеток взрослого человека. Означает ли это, что жизнь каждой клетки священна?

Тем не менее неплохо представлять, насколько клоны будут похожи друг на друга. Нередко клонирование людей воображают как некий мистический процесс, в ходе которого человек заходит в некую комнату, а потом оттуда выходят два человека, идентичные оригиналу. Причем с одинаковой памятью, а может, даже в одинаковых костюмах. Сюжеты голливудских фильмов, наподобие картины “Шестой день”, имеют крайне мало отношения к реальности. Во-первых, клон человека будет развиваться положенные ему девять месяцев. Это должно происходить либо в утробе суррогатной матери, либо в искусственной утробе, над созданием которой активно работают ученые³⁸³.

Родится клон самым обычным маленьким ребенком. Он не будет обладать памятью или какими-либо навыками своего генетического родителя – эта информация передается прежде всего через нашу культуру, а не через гены. Клон Гитлера вовсе не обязательно станет новым диктатором. Он может вырасти добрым и мирным юношей, дарить прохожим цветы, заниматься спортом и играть на гитаре. Впрочем, некоторые черты личности от генов зависят, и в этом смысле клоны по поведению будут похожи друг на друга больше, чем в среднем похожи два обычных, неоднояйцовых близнеца или два неродных человека. Но идентичными все же не будут.

Исследования на близнецах показывают, что такие черты личности, как интеллект, в сопоставимой степени зависят как от генетических факторов, так и от воспитания^{384, 385}. Это значит, что клоны могут и в плане умственных способностей заметно отличаться друг от друга, но опять-таки будут похожи больше, чем случайно взятые люди. Даже отпечатки пальцев клона не будут совпадать с оригиналом. Эти узоры очень сильно зависят от факторов эмбрионального развития³⁸⁶, которые, в свою очередь, могут отличаться даже у однояйцовых близнецов.

По сходным причинам не совпадать может и сексуальная ориентация клонов. В формировании нервной системы и становлении ориентации важную роль играет уровень половых гормонов в крови у развивающегося плода, а он может зависеть от условий протекания беременности³⁸⁷. Хотя, конечно, генетические факторы тоже имеют определенное значение. Например, ученые научились менять сексуальную ориентацию мышей с помощью генной инженерии. Оказалось, что есть гены, участвующие в работе нервной системы, без которых самцы мышей утрачивают избирательность в выборе сексуальных партнеров, и гены, без которых самки предпочитают других самок³⁸⁸.

Глядя на однояйцовых близнецов, мы можем сказать, что никаких серьезных проблем у людей, имеющих идентичные внешность, возраст и даже одинаковые условия воспитания, не возникает. Если бы речь шла о создании клона взрослого человека, то с личностной идентичностью у него было бы еще меньше проблем: клон будет расти в совершенно другое время, в совершенно других условиях. Как минимум в условиях победы научно-технического прогресса над общественными предрассудками о недопустимости клонирования человека. Личность клона, несомненно, будет отличаться от личности исходного человека, чей генетический материал был позаимствован.

Следует различать репродуктивное и терапевтическое клонирование. Терапевтическое клонирование осуществляется с целью получения стволовых клеток, из которых можно было бы выращивать органы или ткани для лечения различных заболеваний, но о нем мы поговорим чуть позже, в главе 16. Пока что мы рассмотрим репродуктивное клонирование, которое дает возможность продления рода бесплодным людям, а также людям, не желающим участвовать в гетеросексуальном половом размножении. Можно придумать массу других применений этой технологии, в том числе и фантастичных. Например, клонировать выдающихся людей, великих ученых, музыкантов, писателей, которые внесли большой вклад в развитие нашей культуры. Может быть, клоны не только позволят сохранить память об этих людях, но и воссоздать ту уникальную комбинацию генетических вариантов, которая помогла оригиналам стать такими особенными и талантливыми.

Люди, которых мы хотим клонировать, не обязаны быть живыми. В фильме “Пятый элемент” совершенную девушку Лилу клонируют из единственной клетки, которая пережила взрыв космического корабля. Теоретически это возможно. Единственное, что такая процедура не поможет восстановить память или личность клонированного человека, как показано в фильме (впрочем, Лилу и не была простым человеком). Любопытно, что не обязательно иметь живую клетку. Мы можем прочитать ДНК из мертвой клетки, синтезировать хромосомы, упаковать их и поместить в ядро клетки, а затем вырастить клон. Конечно, я сильно упрощаю описание процедуры, и технически это будет несоизмеримо сложнее, чем обычное клонирование. Едва ли кому-то удастся это сделать в ближайшее время, но сама такая возможность имеется.

Используя этот подход, можно было бы попробовать восстановить какую-нибудь исчезнувшую монархическую династию. В 2009 году профессор Лаборатории эволюционной геномики ИОГен РАН Евгений Рогаев с соавторами опубликовали в журнале Science результаты анализа ДНК одного из генов царевича Алексея, последнего из дома Романовых. На основании этого анализа была установлена мутация, которая привела мальчика к гемофилии³⁸⁹. Аналогично можно проанализировать и остальные гены царевича. Впрочем, я не уверен, что клонирование монархов – это та идея, которую стоит активно популяризовать, ввиду возможных социальных последствий таких проектов. Кроме того, не факт, что в результате расшифровки последовательностей ДНК мы не обнаружим, что тот или иной представитель какой-нибудь великой династии в действительности был зачат не от законного супруга.

Считается, что вредная мутация, от которой страдал царевич Алексей, досталась ему от прабабушки – королевы Виктории. Вальдемар Прусский, последний достоверно известный гемофилик из потомков королевы Виктории, умер в 1945 году, так и не оставив потомства. Среди живущих ныне потомков королевы не найдено ни одного носителя этого заболевания. Из-за болезни Алексея при дворе оказался шарлатан Распутин, пользовавшийся дурной репутацией в народе, что негативно сказалось на престиже царской власти. История не терпит сослагательного наклонения, но почему бы не посмотреть на падение российской монархии как на процесс не только исторический, но и эволюционный? Естественный отбор уничтожил царскую династию! Разумеется, это некоторая натяжка, но вредная мутация действительно была выведена из оборота, и даже принадлежность к могущественному роду не спасла ее носителей от этого процесса. Но и естественный отбор можно “победить” современными технологиями.

Клонирование может нам помочь сохранить биоразнообразие, спасти от вымирания редкие виды и даже, возможно, воссоздать некоторых животных, успевших исчезнуть с лица земли. Вспомним фильм Стивена Спилберга “Парк юрского периода”. В работе над ним участвовали очень хорошие научные консультанты, которые выбрали, пожалуй, наиболее правдоподобный из возможных фантастических сценариев клонирования динозавров. Как это предлагалось сделать? Для начала нам нужно установить последовательность ДНК динозавра. ДНК довольно быстро съедается различными микробами, но есть место, где она должна была сохраниться лучше всего, – кусочек янтаря с застывшим комаром, который пил кровь динозавра, а потом угодил в смолу. Конечно, в прочитанных последовательностях ДНК будут ошибки, но пробелы можно заполнить, используя ДНК какого-нибудь родственника динозавров. Например, лягушки, как это и сделали в фильме. Исправленную ДНК помещаем в яйцеклетку и таким образом получаем клон динозавра.

Увы, даже наиболее правдоподобный сценарий по воссозданию динозавров далек от наших реальных возможностей. Последние из динозавров вымерли более 65 миллионов лет назад, и от их ДНК, скорее всего, ничего не осталось. Но ученым удалось установить последовательности ДНК мамонтов³⁹⁰, птицы моа³⁹¹ и неандертальцев³⁹², вымерших не так давно. Клонирование могло бы позволить нам воссоздать эти организмы по вышеупомянутой схеме, предложенной сценаристами “Парка юрского периода”. В таком ключе особый интерес представляет клонирование неандертальцев, учитывая, что объем их мозга был больше, чем у современного человека. Было бы ужасно интересно познакомиться с ними и выяснить, способны ли они к освоению нашей культуры, понравятся ли им наши фильмы и книги. Для заполнения пробелов в ДНК неандертальцев можно было бы использовать гены современных людей.

Попытки клонировать мамонтов пока рассматриваются лишь в теории, но ученым уже удалось “воскресить” некоторые их гены, связанные с жизнью в холодных условиях³⁹³. Американский генетик Винсент Линч с группой коллег прочитали последовательности геномов двух ископаемых мамонтов и трех азиатских слонов (в дополнение к уже известному опубликованному геному африканского слона). Исследователи обнаружили существенные отличия между мамонтами и слонами в генах, связанных с суточными ритмами, развитием волос, сальных желез, формированием жировой ткани и другими важными признаками. В частности, они нашли мутацию в гене рецептора температуры TRPV3.

Ранее эксперименты на мышах показали, что без гена TRPV3 они не чувствуют высокую температуру, но холод воспринимают. Линч с коллегами внедрили такой ген в культуру клеток человека и продемонстрировали, что мутантный TRPV3 мамонта при высокой температуре работает менее активно, чем обычный вариант белка. Возможно, у мамонтов не было необходимости реагировать на жару, поскольку они редко с ней сталкивались. Любопытно, что этот же белок связан с развитием волос у мышей – некоторые изменения белка приводят к выпадению волос, а значит, мутациями в гене TRPV3 может объясняться и отсутствие волосяного покрова у современных слонов.

В “Парке юрского периода” есть еще несколько интересных, хоть и спорных биологических моментов. Чтобы динозавры не размножались, в парке клонировали только самок, но вскоре оказалось, что гигантские рептилии обошли эту проблему. Логично было бы предположить, что ученые не учли способность некоторых рептилий к партеногенезу, как у варанов. Мы не знаем, были ли динозавры способны к партеногенезу на самом деле, но представить это можно легко. В фильме был выбран иной сюжет, изложенный главным героем, палеонтологом Аланом Грантом. Для исправления генетических последовательностей динозавров использовали ДНК из роющей лягушки, способной к смене пола в условиях нехватки партнеров. Возможно, полученные динозавры унаследовали такую способность и некоторые самки стали самцами. По-видимому, именно для того, чтобы ввести эту версию, сценаристы решили, что нужно использовать ДНК лягушки, а не птиц, более близких родственников ископаемых динозавров.

Чтобы динозавры не “убежали” в природу, в фильме используется еще один биотехнологический подход – динозавров сделали неспособными производить аминокислоту лизин. Поэтому, согласно легенде фильма, динозавры зависели от пищевых добавок с лизином, которыми их подкармливали в парке. На самом деле большинство позвоночных и так не умеют производить лизин, и вряд ли динозавры были особенными. Лизин – незаменимая аминокислота, которую мы получаем из пищи. Ее много в сое, рыбе, мясе курицы, индюшки и ряде других продуктов, причем некоторые из них не так уж трудно найти в природе. В любом случае в последующих сериях фильма показано, что этот метод контроля не работает. Динозавры прекрасно размножались и жили без всяких пищевых добавок. В общем, несмотря на высокообразованность научных консультантов фильма, создавать реальный парк с динозаврами я бы им не доверил.

История искусственного клонирования началась в 1885 году, когда немецкий эмбриолог Ганс Дриш показал, что, если взять ранний эмбрион морского ежа, состоящий из двух клеток, и потрясти, он распадется на две отдельные клетки, каждая из которых впоследствии может развиться в целый организм. Таким образом, каждая клетка эмбриона содержит весь набор инструкций, необходимый для его дальнейшего развития.

В 1902 году другой немецкий эмбриолог Ганс Шпеман создал клоны тритона. В эмбрионе тритона клетки прилипают друг к другу лучше, чем у морских ежей, поэтому для их разделения пришлось использовать тонкий человеческий волос. Шпеман обнаружил, что, начиная с определенного этапа развития эмбриона, из отдельных его клеток становится гораздо сложнее вырастить тритона. Кроме того, Шпеман показал, что именно клеточное ядро управляет развитием эмбриона. Если клетку перетянуть пополам, то часть клетки, которая содержит ядро, будет размножаться, а та часть, которая ядра не содержит, – не будет. Из опытов Шпемана следовало верное предположение, что наследственная информация находится в ядре.

Бог умер: да здравствует сверхчеловек! Борьба со старением, искусственные органы, продление жизни

Valar morghulis! Все люди смертны. Некоторые утешают себя мыслью, что прожили жизнь не напрасно: после них что-то останется, будь то написанная ими книга, произведение искусства, посвященный им параграф в учебнике истории или переданные потомкам гены и традиции. Это в чем-то очень странная позиция, ведь мы можем гордиться и наслаждаться плодами собственных трудов, только пока живем и пребываем в здравом уме. Все теряет смысл после смерти. Еще одна группа людей смирилась с неизбежной участью и предпочитает не думать на тему смерти вовсе: зачем тратить силы на рассуждения о том, что нам неподвластно? Можно просто наслаждаться жизнью! Такая позиция мне близка, но хотелось бы наслаждаться жизнью как можно дольше.

Третьи уповают на чудо – существование загробной жизни или реинкарнации, надеются, что мир окажется подобен компьютерной игре, где смерть – лишь шанс начать свой путь сначала, возможно, в роли другого персонажа. Верить в чудеса не возбраняется, но такой подход наивен и непродуктивен, несмотря на то что на эту тему есть масса интересных идей. Так, обсуждая гипотезу о том, что мир вокруг нас – виртуальная реальность, философ Ник Бостром придумал любопытный аргумент: если предположить, что возможно создание симуляции, неотличимой от жизни (а это несложно представить), то количество потенциальных виртуальных миров куда больше, чем миров настоящих. А значит, с большой вероятностью мы живем именно в симуляции (хотя на самом деле не очень понятно, как эту вероятность оценить).

Можно добавить, что некоторые ученые рассматривают теоретическое предположение о возможном существовании множественных реальных вселенных. На это их подталкивает антропный принцип, объясняющий ряд нетривиальных особенностей окружающей действительности, необходимых для возникновения разумной жизни: “Мы видим вселенную такой, потому что только в такой вселенной мог возникнуть наблюдатель – человек”. Можно шагнуть дальше и предположить, что “я вижу вселенную такой, потому что только в такой вселенной мог возникнуть я”, и таким образом поставить собственную личность в центр мироздания.

Одна из гипотез множественных вселенных – многомировая интерпретация, предложенная американским физиком Хью Эвереттом. В рамках этой гипотезы все множество альтернативных историй реально: все, что могло произойти в прошлом, но не произошло, реализовалось в каком-то другом варианте параллельной вселенной. Многомировая интерпретация позволяет разрешить некоторые кажущиеся парадоксы квантовой механики, такие как парадокс кота Шредингера.

Дело в том, что, согласно современным представлениям о квантовой механике, распад ядра атома – принципиально случайное событие: в любой момент времени он может распасться или не распасться, и нет возможности сказать об этом заранее. В одной из интерпретаций квантовой механики если над ядром атома не производится наблюдение, то его состояние описывается смешением состояний распавшегося и нераспавшегося ядра. Если создать условия, в которых от распада одного ядра зависит жизнь или смерть кота, то получается, что кот может быть одновременно и жив и мертв.

Ясно, что кот должен быть либо живым, либо мертвым, а значит, и атомное ядро должно быть либо распавшимся, либо нераспавшимся – в этом парадокс. В многомировой интерпретации оба состояния кота существуют одновременно. Когда наблюдатель пытается оценить состояние кота, вселенная расщепляется: в одной наблюдатель смотрит на мертвого кота, а в другой – на живого. То есть многомировая интерпретация пытается примирить детерминизм и существование принципиально случайных событий.

Любопытно, что если в рамках такой концепции взглянуть на мир глазами кота, возникает возможность “квантового бессмертия”. Если жизнь наблюдателя зависит от ядерного распада, то в каждый момент времени возникает вселенная, где ядро атома распалось и наблюдатель умер, и вселенная, где оно не распалось и наблюдатель выжил. Участник такого эксперимента сможет наблюдать полученные результаты только в тех вселенных, где он выжил, а значит, для него эксперимент будет продолжаться сколь угодно долго.

Надеюсь, что я не слишком обнадежил читателя приведенными рассуждениями. Мне кажется, что все это – замечательные игры разума, дающие нам определенную пищу для размышлений, но все же идеи множественных вселенных пока не имеют подтверждений и едва ли будут проверены в ближайшем будущем. Кота, чья жизнь зависела бы от распада единственного атома, пока никто не видел, а делать ставку на “квантовое бессмертие” непредусмотрительно. В любом случае разумнее попробовать пожить подольше.

К сожалению, лишь немногие уделяют внимание возможности продлить молодость и жизнь человека с помощью науки и технологий, хотя проблема старения касается каждого из нас, а также наших родных и близких. Хорошая новость заключается в том, что эта проблема, несмотря на всю свою сложность, носит все-таки исключительно технический характер. Нет закона физики, которому бы противоречила жизнь длиной в сотни, тысячи или даже миллионы лет. Неограниченная жизнь – не вечный двигатель: пока во вселенной существуют источники энергии для ее поддержания, жизнь может существовать.

Мы знаем, что можно обессмертить отдельные клетки. Мы знаем, что можно создавать клетки с практически любыми генами, функциями и свойствами и заменять ими поврежденные клетки организма. Теоретически ничто не мешает заменять целые органы и ткани: операции по пересадке печени, почек, сердца и других органов успешно проводятся. Клетки нервной системы тоже можно заменять, подсаживая в мозг новые нейроны на замену старым.

Технологический характер проблемы кардинального продления жизни означает, что решение рано или поздно будет найдено. Не сегодня, так через сто, двести или тысячу лет. Темпы развития технологий указывают на то, что у нас есть пусть небольшой, но реальный шанс своими глазами увидеть нестареющее поколение. Если решение проблемы старения – вопрос времени, а его необходимое количество зависит от вложенного труда, то, может, нам просто сплотиться всем человечеством, отложить войны и политические разборки, отбросить несущественные драмы нашей жизни и сфокусироваться на решении одной важной для всех нас задачи?

Не обязательно быть ученым, чтобы помочь научно-техническому прогрессу. Образование, медицина, наука – каждый из нас может проследить, чтобы именно эти направления стали престижными и приоритетными в обществе. Не нужно поддерживать тех политиков, которых прежде всего заботят личные амбиции, дележка имущества, интриги, дорогие машины или часы. Можно принести пользу, хотя бы не вставляя палки в колеса научным достижениям и не требуя запретов на использование передовых биотехнологий. Добивайтесь того, чтобы в школах больше внимания уделялось преподаванию естественных наук – физики, химии и биологии и меньше – навязыванию религиозной или иной идеологии и прочей незначительной ерунде. Нет, не из каждого школьника вырастет специалист, но чем больше будет эрудированных детей, тем больше вероятность того, что кто-то из них совершит великое открытие. Поддерживайте просвещение, высмеивайте невежество – это явление не должно быть нормой нашего общества.

Уже много лет исследователи ведут борьбу со старением сразу на нескольких фронтах. Разрабатываются препараты – геропротекторы, и некоторые из них уже продемонстрировали способность продлевать жизнь грызунам, круглым червям и другим животным. Рассматриваются идеи омоложения организма с помощью стволовых клеток, помогающих замещать старые и поврежденные клетки. Есть надежда, что мы научимся запускать регенерацию органов и тканей подобно тому, как ящерица отращивает хвост.

Регенерация не противоречит законам природы, нам нужно лишь понять механизмы, благодаря которым она происходит. Маленькие фрагменты, размером в одну десятую тела плоского червя планарии, могут вырасти в целый организм. Саламандры отращивают утраченные конечности. Некоторые кольчатые черви могут отрастить половину тела, если их разрезать пополам. Морские звезды отращивают лучи, а некоторые рыбы обладают способностью восстанавливать поврежденную сердечную мышцу⁴²⁰. Сегодня разработаны подходы, стимулирующие регенерацию тканей сердца⁴²¹ и конечностей⁴²² у грызунов.

Некоторые органы можно выращивать и даже печатать с помощью биологических 3D-принтеров. Эта технология, использующая клетки в роли своеобразных “чернил”, уже позволила создать кожные покровы, кости (например, мениск колена), ухо, клапаны сердца, трахеи и так далее^{423, 424}. Некоторым пациентам уже пересадили органы, сделанные по новым технологиям. Рассматриваются варианты выращивания совершенно новых тел, к которым можно было бы подсоединить голову стареющего человека. Последний вариант мне видится наиболее фантастичным, но и это теоретически достижимый результат.

Когда нужно создать новую биотехнологию, ученые, как мы могли убедиться на многочисленных примерах, часто обращаются за подсказками к природе. В основе методов генной инженерии и генной терапии лежат белки и молекулярные механизмы, возникшие у живых организмов (или вирусов) в процессе эволюции. Но существует ли в природе бессмертный организм, у которого мы могли бы подсмотреть секрет долголетия?

Условное бессмертие можно обнаружить не только у некоторых плоских червей, но и у пресноводной гидры. Если отрезать достаточно большой кусок этого кишечнополостного организма, то он может развиться в новую гидру. Более того, гидры успешно размножаются почкованием, когда молодая гидра растет на теле родительской особи, являясь ее частью. Теоретически особь гидры могла бы существовать сколь угодно долго, хотя мы не знаем, сколько она живет в природных условиях на самом деле.

В детстве мне довелось побывать в национальном парке “Секвойя” в Калифорнии, США. В парке растут гигантские деревья, самое крупное из которых имеет высоту 83,8 метра и возраст 2300–2700 лет. Представьте – Юлий Цезарь еще не успел родиться, а это дерево уже росло. Назвали его Генерал Шерман, в честь генерала Уильяма Шермана, который родился в 1820 году, а умер в 1891-м. Несмотря на все заслуги генерала в борьбе с рабовладельческими штатами во время Гражданской войны, не могу не найти иронии в том, что вся его жизнь равна лишь короткому фрагменту жизни дерева, названного в его честь.

Если говорить не о бессмертии, а о замедлении старения, то наиболее впечатляющим объектом исследований является голый землекоп. Нет, речь идет не о голом человеке с лопатой, а о виде грызунов, живущих колониями под землей. Мыши или крысы живут всего два-три года. Голые землекопы, несмотря на близкое родство с этими грызунами, могут прожить более двадцати восьми лет. При этом они практически не стареют и не болеют раком⁴²⁵. Замедленное старение представителей этого вида выражается в том, что они мало меняются с возрастом и сохраняют репродуктивную функцию почти до самого конца жизни. В 2011 году в журнале Nature вышла статья, посвященная прочитанному геному голого землекопа⁴²⁶. Ученые надеялись, что сравнение генов этого вида с генами родственных видов позволит открыть причину его долгой жизни. Были выявлены многочисленные особенности генома этого удивительного грызуна, и хотя однозначных выводов о причинах его долголетия сделать не удалось, у ученых появилась масса гипотез для проведения дальнейших исследований.

Изучение голого землекопа позволило выяснить одну из причин его устойчивости к раку. У млекопитающих встречаются разные механизмы, защищающие от возникновения злокачественных опухолей, причем они дополняют друг друга, создавая многочисленные “слои” защиты. Давайте перечислим некоторые из них. Система репарации исправляет в клетках большинство ошибок в молекуле ДНК. Клетки, накапливающие много мутаций, уничтожают себя. Клетки не могут бесконечно делиться, если в них не включится ген теломеразы, достраивающей укорачивающиеся при каждом делении хромосомы. Клетки с некоторыми мутациями уничтожаются иммунной системой. В опухоль плохо прорастают кровеносные сосуды, ограничивая ее рост. Представьте себе сказочного монстра, который находится за дверью, запертой на множество засовов. Пока монстр не сломает все засовы, ему не выбраться наружу.

Один из таких засовов, который мы еще не упоминали, свойственен как клеткам людей, так и клеткам мышей. Клетки чувствуют контакт друг с другом, и когда контактов становится слишком много, запускается механизм, останавливающий дальнейшее клеточное деление⁴²⁷, – зачаток опухоли не может разрастаться дальше. По сравнению с людьми или мышами у голого землекопа на молекулярном уровне работы клеток имеется дополнительный механизм остановки клеточного деления, два разных молекулярных каскада, основанных на оценке числа контактов, вместо одного. Это значит, что монстру нужно сломать еще один засов, прежде чем землекоп заболеет раком.

Еще одна особенность голых землекопов – сравнительно низкий уровень интенсивности метаболических процессов. Они мало дышат и едят, эффективно расходуют кислород и энергию. Кроме того, голые землекопы являются единственным известным холоднокровным млекопитающим (то есть не поддерживающим постоянную температуру тела за счет изменения внутренних метаболических процессов). Голые землекопы регулируют температуру тела, перемещаясь из более теплых в более холодные части нор, и наоборот. Здесь мы попрощаемся с холоднокровными долгожителями и посмотрим, что мы узнали из опытов на других животных.

В экспериментах на круглых червях, крысах⁴²⁸, мышах, рыбах и собаках⁴²⁹ было показано, что периоды голодания могут способствовать заметному продлению жизни. Впрочем, положительного эффекта голодания не удалось обнаружить у близкого родственника человека – макаки⁴³⁰, а также у плодовых мушек дрозофил⁴³¹, некоторых пауков⁴³² и ряда других организмов. Продолжительность жизни домашней мухи Musca domestica, наоборот, уменьшалась в условиях сниженного потребления пищи⁴³³. Работает ли подобный подход на людях – вопрос до сих пор до конца не решенный, поскольку поставить аккуратный эксперимент очень трудно⁴³⁴.

Перечисленные различия между видами живых организмов свидетельствуют о том, что связь между количеством употребляемой пищи и продолжительностью жизни довольно сложная. Возможно, дело не в положительном эффекте самого голодания, а в том, что голодание запускает какие-то биохимические процессы в одних организмах, но не в других.

Один из механизмов, позволяющих увеличивать продолжительность жизни посредством голодания, – активизация процесса аутофагии⁴³⁵. Обычную сытую клетку можно представить себе как героя “Мертвых душ” Плюшкина, который был очень бережлив и хранил всякое старье: “Там на полке есть сухарь из кулича… сухарь-то сверху, чай, поиспортился, так пусть соскоблит его ножом, да крох не бросает, а снесет в курятник”. В ходе аутофагии клетка “переваривает” ненужные внутренние компоненты, избавляется от “мусора”.

Подобный “мусор” часто вредит клетке, а его накопление порой способствует старению организма и развитию старческих заболеваний. Аутофагия включается, когда клетка ощущает дефицит питательных веществ. Возможно, секрет предотвращения старческих заболеваний и старения состоит в том, чтобы заставить клетки заниматься аутофагией чаще? Эта гипотеза нашла определенные экспериментальные подтверждения: включение аутофагии позволило увеличить продолжительность жизни некоторых организмов, а ее выключение предотвращало увеличение продолжительности жизни в условиях голодания^436–439.

Один из главных путей включения аутофагии у животных идет через подавление работы белка TOR⁴⁴⁰. Вещества, угнетающие его функцию, представляют интерес как потенциальные средства увеличения продолжительности жизни и предотвращения некоторых заболеваний, связанных с накоплением “мусора” в клетках. К таким заболеваниям относят болезнь Хантингтона и болезнь Альцгеймера. Эти заболевания центральной нервной системы сопровождаются накоплением агрегатов белков в клетках. Недавно было показано, что подавление TOR приводит к активации аутофагии у мышей и уменьшает повреждение и гибель нервных клеток⁴⁴¹. Поскольку работа белка TOR и каскадов биохимических реакций, которые он запускает, часто нарушена в раковых клетках человека, подавление его работы рассматривается как потенциальный механизм борьбы с развитием злокачественных опухолей⁴⁴².

Наиболее известными ингибиторами TOR и, соответственно, активаторами аутофагии являются следующие вещества: кофеин^{443, 444}, ресвератрол⁴⁴⁴, метформин⁴⁴⁵, альфа-кетоглутарат⁴⁴⁶ и рапамицин⁴⁴⁴. О каждом из этих веществ стоит сказать пару слов. Для начала мы рассмотрим рапамицин, в честь которого и стоит буква R в названии белка TOR (target of rapamycin, или “мишень рапамицина”).

В исследованиях на мышах рапамицин в небольших дозах увеличивал среднюю продолжительность жизни самцов и самок на 11 % и 16 % соответственно^{447, 448}, а в больших дозах на 23 % и 26 %⁴⁴⁹. Из-за высокой стоимости рапамицин иногда называют мечтой фармацевта: дорогое лекарство от самого распространенного в мире заболевания – старения, но на практике его чаще используют при трансплантации органов (рапамицин подавляет работу иммунной системы, что снижает риск отторжения). Стоимость препарата стала причиной забавной истории, связанной с его изучением. В первых экспериментах исследователи экономили – чтобы не кормить мышей рапамицином всю жизнь, вещество давали старым мышам⁴⁵⁰. Но даже тогда было достигнуто существенное продление жизни модельных организмов (пусть и более скромное: 9 % для самцов и 14 % для самок).

Интерес к ингибитору TOR ресвератролу был вызван “французским парадоксом” – низкой смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний среди французов, употребляющих большое количество красного вина. Положительное влияние ресвератрола на продолжительность жизни продемонстрировали опыты на мышах⁴⁵¹, но доза ресвератрола, которая использовалась в исследовании (от 5,2 до 22,4 мг на кг массы тела в день), примерно эквивалентна употреблению литра красного вина на килограмм массы тела в день (в красном вине содержится 0,2–5,8 мг/л ресвератрола). Увы, пытаясь продлить жизнь с помощью ресвератрола в красном вине, человек раньше умрет от интоксикации этанолом: вино придется пить бочками. Этот факт не отменяет ценность ресвератрола, но не согласуется с идеей, будто это вещество может объяснить “французский парадокс”. Стоит отметить, что ценность самого ресвератрола как геропротектора, особенно на фоне существования рапамицина и других препаратов, тоже была поставлена под сомнение более поздними опытами⁴⁵².

Как ни странно, еще одно вещество, способное подавлять TOR, – этанол. Возможно, это свойство этанола отчасти объясняет положительную ассоциацию между употреблением небольших доз алкоголя и увеличенной продолжительностью жизни^{453, 454}, в частности и упомянутый “французский парадокс”. К сожалению, большие дозы алкоголя весьма пагубно сказываются на здоровье за счет токсичности метаболита этанола – ацетальдегида.

Интересно, что в лабораторных экспериментах на круглых червях Caenorhabditis elegans тоже наблюдались положительное влияние на продолжительность жизни низких концентраций этанола и негативные эффекты высоких концентраций⁴⁵⁵. В среде с 5 % этанола черви жили на 42,9 % меньше, а в среде с 2 % этанола в среднем на 14,5 % дольше. Разумеется, эти цифры нельзя напрямую транслировать на человека: едва ли мы будем жить дольше, если заведем привычку плескаться в разбавленном вине. А вот пить вино в небольшом количестве (не более бокала в день) может быть неплохой идеей для тех, у кого имеется хороший вариант альдегиддегидрогеназы – фермента, разрушающего ацетальдегид, – и нет генетической предрасположенности к алкоголизму. Но я еще раз напомню: чрезмерное употребление алкоголя опасно для здоровья.

Метформин – лекарство, используемое для снижения неблагоприятных последствий диабета второго типа (наиболее распространенного варианта диабета, связанного с возникновением у клеток устойчивости к гормону инсулину)⁴⁵⁶. Его применение продлевает жизнь круглых червей примерно на 27 %⁴⁵⁷, по-видимому запуская некоторые клеточные механизмы, включающиеся при голодании. В небольшом количестве метформин продлевает жизнь мышей на скромные 4–6 %, однако высокая концентрация вещества токсична и приводит к ранней смерти⁴⁵⁸. Иными словами, здесь тоже стоит вопрос о безопасной дозе.

Ингибитор TOR альфа-кетоглутарат увеличивает продолжительность жизни круглого червя Caenorhabditis elegans в 1,5 раза⁴⁵⁹. Это вещество замечательно тем, что оно постоянно синтезируется и метаболизируется в организме любого животного, причем в большом количестве, и, по-видимому, обладает очень низкой токсичностью. В опытах на крысах было показано, что доза альфа-кетоглутарата, при которой у крыс не наблюдается никаких негативных эффектов, составляет 1 г на 1 кг массы тела⁴⁶⁰. Мне не удалось обнаружить значений полулетальной дозы этого вещества (сколько его нужно съесть крысам, чтобы половина из них погибла от отравления), но даже доза в 5 г на килограмм массы тела не опасна для жизни этих грызунов⁴⁵³.

В отличие от рапамицина, альфа-кетоглутарат – вещество достаточно дешевое и доступное и, похоже, не подавляет работу иммунной системы. Исследование, показавшее, что альфа-кетоглутарат продлевает жизнь круглым червям, было опубликовано в 2014 году, и опытов на грызунах провести на данный момент не успели. Едва ли мы получим аналогичное увеличение продолжительности жизни на 50 % у млекопитающих, но ожидать, что эффект от принятия альфа-кетоглутарата будет сопоставим с эффектом рапамицина (продление жизни на 10–15 %), думаю, можно.

Сегодня альфа-кетоглутарат активно изучается как эффективный антидот от отравления цианидами^461–463, как средство против повреждений клеток в условиях нехватки кислорода⁴⁶⁴ и как средство для ускоренной регенерации тканей при ожогах^465–467. Он уже имеется в коммерческой продаже, чаще всего в форме креатин альфа-кетоглутарата, орнитин альфа-кетоглутарата или аргинин альфа-кетоглутарата, хотя есть и другие варианты. Но рекламируется он не как препарат для продления жизни, а как пищевая добавка для спортсменов, призванная улучшить результаты физических тренировок.

Что забавно, я бы не спешил делать выводы о том, выполняет ли альфа-кетоглутарат обещанные функции в области спорта. В одном исследовании действительно был обнаружен долгосрочный эффект от тренировок при длительном использовании альфа-кетоглутарата (12 г в день на протяжении восьми недель)⁴⁶⁸. В другом исследовании прием препарата не влиял на физические способности человека⁴⁶⁹. Авторы третьего исследования показали, что аргинин альфа-кетоглутарат в краткосрочной перспективе негативно сказывается на мышечной выносливости, и усомнились в целесообразности его приема перед тренировками⁴⁷⁰. В четвертом исследовании с помощью орнитин альфа-кетоглутарата пытались нарастить мышечную массу больным ВИЧ и получили одинаковое улучшение в экспериментальной и контрольной (плацебо) группе⁴⁷¹.

Многие существующие на рынке пищевые добавки с альфа-кетоглутаратом содержат не только альфа-кетоглутарат, но и другие вещества. Безопасность некоторых из них стоит под вопросом. Были описаны случаи серьезных побочных эффектов, возникших после приема пищевых добавок с альфа-кетоглутаратом определенных производителей^472–474. Это не означает, что сам альфа-кетоглутарат опасен для здоровья, но, возможно, стоит подождать пару лет, чтобы ученые убедились в том, что этот препарат действительно продлевает жизнь не только червей, но и грызунов, и разобрались с безопасными дозами и формами употребления.

Не только ингибиторы TOR способствуют долголетию. В начале книги я писал про ГМ помидоры, богатые антоцианами. Их массовое производство могло бы предотвратить развитие ряда заболеваний. Напомню, что мышам, которых кормили такими ГМ помидорами, удалось продлить жизнь на 25 %⁸, а также что повышенное употребление антоцианов, по-видимому, предотвращает возникновение некоторых форм рака⁵, сердечно-сосудистых заболеваний⁶ и ожирения⁷. Другие продукты, богатые антоцианами, тоже способствовали долгожительству модельных организмов, например, экстракт “фиолетовой” пшеницы увеличивал продолжительность жизни круглых червей примерно на 10 %⁴⁷⁵. Эпидемиологические исследования указывают на то, что активное потребление фруктов и овощей может снижать смертность у людей, хотя до конца не ясно, в чем именно заключается причинно-следственная связь⁴⁷⁶.

Еще одно вещество, на которое стоит обратить внимание в связи с продлением жизни, – гормон мелатонин, регулирующий суточные ритмы. Его пьют перед сном для лечения бессонницы или для более быстрого привыкания к смене часовых поясов при перелетах. Избыток света мешает образованию мелатонина, который производится преимущественно ночью. В одном исследовании пересадка эпифиза – железы, производящей этот гормон, – от молодых мышей к старым увеличила продолжительность жизни последних на 12 % и замедлила старение⁴⁷⁷.

В большинстве экспериментов на грызунах прием мелатонина продлевал жизнь, в некоторых эффекта не наблюдалось, но были исследования, где мелатонин, наоборот, сокращал жизнь⁴⁷⁸. Подобные расхождения могут быть связаны как с методологическими ошибками исследований, так и с использованием неодинаковых модельных организмов. Хотя однозначных выводов о том, полезен ли мелатонин и продлевает ли он жизнь, сделать пока не получается, это очень дешевое вещество, поэтому некоторые люди начали ставить не совсем научные эксперименты на себе и пьют этот гормон. Возможно, систематически изучая этих людей, мы узнаем, как подобная терапия сказывается на здоровье человека⁴⁷⁹ (хотя, конечно, методологически это не совсем корректный подход – люди, принимающие мелатонин, могут отличаться по множеству других показателей). Лично мне кажется, что здесь, как и во многих других примерах, нужны более тщательные исследования на животных.

Мы видим, что теоретически возможно увеличить продолжительность жизни человека путем изменения диеты и употребления определенных препаратов. Увы, мы не можем ждать, пока будут проведены полноценные клинические испытания подобных веществ на людях. Проблема не только в том, что старение юридически не считается “заболеванием”, что затрудняет проверку геропротекторов, но еще и в том, что такие исследования займут десятки лет. За это время мы все успеем постареть, поэтому некоторые отважные люди и идут на риск, испытывают на себе препараты, эффективность и безопасность которых окончательно не доказана.

Генная терапия тоже предлагает определенные подходы к продлению жизни. Как я уже писал, долголетие тесно связано с генами. В лабораториях получены мутантные круглые черви, живущие почти в десять раз дольше обычных!⁴⁸⁰ Но можно ли изменить какие-нибудь гены уже взрослого организма, чтобы превратить его в долгожителя? В 2012 году в журнале EMBO Molecular Medicine вышла статья о том, что доставка гена теломеразы в клетки мышей с помощью аденовируса существенно продлевает их жизнь. Мыши, получившие генную терапию в возрасте одного года, жили на 24 % дольше. Эффект был обнаружен и для старых мышей (в возрасте двух лет) – они жили на 13 % дольше⁴⁸¹. Вирус, который использовался для доставки гена, был широкого профиля, то есть заражал самые разные клетки. Удивительно, что генная терапия, по утверждению авторов исследования, не привела к увеличению риска раковых заболеваний (хотя в данном случае это ожидалось).

Важно не только долго жить, но и сохранять при этом молодость и возможность вести привычный образ жизни. Генная терапия позволяет лечить некоторые возрастные заболевания, например эректильную дисфункцию. Считается, что в ряде случаев это заболевание связано с возрастным увеличением количества активных форм кислорода, нарушающих работу кровеносных сосудов и гладкой мускулатуры в эректильной ткани. Еще в 2003 году ученые додумались ввести с помощью аденовируса ген фермента, нейтрализующего активные формы кислорода, и добились замедленного старения полового члена у крыс⁴⁸².

Были предложены и другие подходы, основанные на методах генной терапии и призванные замедлить старение иммунной системы⁴⁸³, нервной системы⁴⁸⁴, двигательной системы⁴⁸⁵, сердечной мышцы⁴⁸⁶, сосудов⁴⁸⁷ и так далее. Во всех случаях удавалось добиться положительных изменений на стареющих грызунах. Оказалось, что можно бороться даже со старческим накоплением лишнего веса⁴⁸⁶. Как и все остальные методы генной терапии, эти подходы пока еще носят экспериментальный характер, но через десять – двадцать лет они, вероятно, войдут в практику и станут доступны многим.

В 2013 году вышла статья в журнале Nature, где была показана возможность увеличить продолжительность жизни мышей на 23 % с помощью генной терапии, направленной на изменение работы клеток гипоталамуса. Гипоталамус с гипофизом – важные отделы мозга, участвующие в гормональной регуляции организма. С возрастом в гипоталамусе начинают активнее работать некоторые гены, из-за чего снижается производство гормона гонадолиберина. Этот гормон запускает выработку гонадотропных гормонов передней доли гипофиза, способствующих регуляции работы половых желез. С возрастом количество этих гормонов падает, но если падение остановить (подавив работу упомянутых генов), то можно замедлить старение – так утверждают авторы работы⁴⁸⁸.

Еще одно направление, в котором ведутся исследования по продлению жизни, – использование стволовых клеток. Наличие функциональных делящихся стволовых клеток является необходимым условием для обновления старых клеток организма, выходящих из строя. Логично предположить, что старение стволовых клеток может быть одной из причин старения организма в целом. В 2011 году в журнале Nature вышла статья, в которой было показано, что пересадка стволовых клеток старым мышам от молодых особей замедляет старение и продлевает жизнь первых на 16 %⁴⁸⁹. Пересадка стволовых клеток от старых мышей аналогичного эффекта не давала.

В 2014 году вышла статья, авторы которой хирургически объединяли кровеносные системы молодых и пожилых мышей. Было показано, что это приводит к частичной отмене изменений в мозге, связанных со старением⁴⁹⁰. Это еще один аргумент в пользу предположения, что старение организма связано со старением его стволовых клеток. Так что, возможно, вампиры близко подобрались к секрету долголетия – только молодую кровь нужно не пить, а вводить внутривенно (не пытайтесь это делать самостоятельно!).

Откуда взять молодые стволовые клетки? Наиболее универсальными и молодыми являются эмбриональные стволовые клетки. Используя их, китайские ученые в 2006 году смогли ускорить регенерацию поврежденного спинного мозга крысы. Стволовые клетки, помещенные в нервную систему грызунов, превращались в глиальные клетки, снабжающие нейроны питательными веществами или изолирующие их отростки (для лучшего проведения сигналов)⁴⁹¹. До этого превращение эмбриональных стволовых клеток в различные клетки мозга было предложено как метод лечения различных нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Паркинсона⁴⁹². Это новое направление терапии находится сейчас на стадии клинических испытаний⁴⁹³.

В том же 2006 году ученые из Калифорнии опубликовали в журнале Nature Biotechnology статью о том, что им удалось видоизменить эмбриональные клетки человека и заставить их производить инсулин и другие гормоны⁴⁹⁴. Надежда была на то, что такие клетки можно будет пересадить больным диабетом первого типа (у которых нарушено производство инсулина) и вылечить их. Несмотря на определенный прогресс в этой терапевтической области, надежный и безопасный подход к лечению данного заболевания остается делом будущего⁴⁹⁵.

Развитие подобных клеточных технологий сталкивается с рядом этических ограничений по использованию стволовых клеток эмбрионов. Еще одна проблема связана с тем, что стволовые клетки, которые мы пересаживаем, не должны вызывать иммунного ответа. В качестве решения предложены подходы терапевтического клонирования. Как и при обычном клонировании, ядро клетки человека помещается в яйцеклетку без ядра. Полученная клетка делится в пробирке и служит источником эмбриональных стволовых клеток.

Наряду с терапевтическим клонированием в последнее время развиваются и другие методы получения эмбриональных стволовых клеток. К ним относятся разработки, связанные с “репрограммированием” клеток. В 2006 году в журнале Cell вышла статья японских ученых Казутоси Такахаси и Синья Яманаки, которая с тех пор успела набрать более двенадцати тысяч цитирований. Исследователи показали, что можно превратить обычную клетку соединительной ткани в стволовую⁴⁹⁶ с помощью генной терапии. Достаточно ввести в клетки четыре гена, которые, по-видимому, в клетках соединительной ткани выключены. Переносимые стволовые клетки можно также улучшать с помощью генной инженерии (например, устранять в них какие-то наследственные дефекты).

Еще один способ получить пригодные для трансплантации стволовые клетки – брать у развивающегося зародыша эмбриональную клетку “про запас”. Это не поможет тем, кто уже родился, но может помочь следующим поколениям. Когда ребенок родится, у него будет культура собственных эмбриональных клеток, которые в более позднем возрасте можно будет при необходимости использовать в терапевтических целях.

Некоторые стволовые клетки можно получать из пуповинной крови. Это тоже не столько поможет взрослым, сколько новорожденным детям в их последующей жизни⁴⁹⁷. Здесь нужно сделать ряд оговорок. Кроветворные клетки из пуповинной крови отличаются от эмбриональных стволовых: из них получается лишь ограниченный набор типов клеток. Показана возможность использования таких клеток при лечении некоторых заболеваний (лейкемия, лимфома, ряд наследственных болезней – помните, мы обсуждали генную терапию с использованием клеток пациента?). Определенные успехи достигнуты и в исследованиях по лечению других заболеваний (например, диабета первого типа⁴⁹⁸ и некоторых аутоиммунных заболеваний, в том числе любимой доктором Хаусом красной волчанки⁴⁹⁹, повреждений спинного мозга⁵⁰⁰ и не только).

Существуют банки пуповинной крови, предлагающие сохранить стволовые клетки пуповины, но, учитывая высокую стоимость услуги, это не всегда выгодное предложение. Вероятность, что клетки помогут вылечить ребенка или продлить ему жизнь, имеется, но она довольно призрачная. Кроме того, можно ожидать, что со временем (пока ребенок повзрослеет) появятся другие способы получения стволовых клеток. Практический совет такой: если стоимость данной услуги не вызывает вопросов “стоит ли делать” – делайте, может пригодиться. Если же возникает ощущение, что это дорого, – лучше потратить деньги на что-то более полезное. Есть масса лекарств и медицинских процедур, которые скорее пригодятся и тоже потребуют финансовых вложений.

Стволовые клетки, как я уже упоминал, могут быть использованы для создания целых органов, в том числе и с применением 3D печати. Это замечательная технология, про которую я не пишу подробно лишь по той причине, что мне сложно передать в должной мере ее значимость. Мы берем клетки и печатаем из них орган! Что к этому еще добавить? Но наиболее фантастичная форма терапевтического клонирования – выращивание тела, лишенного центральной нервной системы, для последующей пересадки в него мозга стареющего человека.

Хотя опытов по пересадке мозга человека или выращивания безголовых человеческих тел на ближайшее время не запланировано, некоторые ученые рассматривают возможность в скором времени научиться пересаживать человеческую голову на тело донора (мозг которого погиб в результате травмы или какого-то заболевания)⁵⁰¹. В каком-то смысле это правильнее называть “пересадкой тела на свежую голову”.

Попытки отделить голову от тела с сохранением работы мозга начались еще в начале прошлого века. В 1928 году советский ученый Сергей Брюхоненко, разработавший аппарат искусственного кровообращения, смог в течение нескольких часов сохранять отрезанную голову собаки в сознательном состоянии на системе искусственного жизнеобеспечения. В 1954 году советский трансплантолог Владимир Демихов пришил голову щенка к спине взрослой собаки, получив двухголового пса. В 1973 году американский нейрохирург Роберт Уайт в течение двух суток сохранял живым изолированный мозг обезьяны, а в 1979 году сумел перенести голову одной обезьяны на тело другой. Пересаженная голова не могла управлять новым телом, но иннервация мышц головы сохранилась. Обезьяна даже укусила ученого. Восстановление иннервации тела – одна из самых существенных проблем такой операции, но не единственная. Давайте рассмотрим, с какими препятствиями столкнется на своем пути врач, желающий осуществить такую операцию на человеке, и можно ли их преодолеть.

Начнем с простого: при пересадке любых органов есть риск отторжения со стороны иммунной системы. Используя генетические тесты, можно подобрать донора таким образом, чтобы минимизировать этот риск. Кроме того, существуют препараты, подавляющие действие иммунной системы и увеличивающие вероятность успешной трансплантации. Известна масса примеров успешных пересадок сердца, печени, руки, челюсти и даже лица. Таким образом, проблема отторжения легко преодолевается.

Не погибнет ли во время операции мозг? Клетки мозга чувствительны к нехватке кислорода. Через пять – десять минут после остановки кровотока мозгу грозят необратимые повреждения или смерть. По-видимому, эту проблему тоже можно обойти: опыты на собаках показали, что, если мозг охладить примерно до десяти градусов, его клетки могут прожить около полутора часов без серьезных последствий⁵⁰².

Сможет ли человек дышать после операции? Дыхательный центр находится в продолговатом мозге, поэтому при отделении головы от донорского тела дыхание остановится, а значит, телу потребуется подключение к дыхательному аппарату. Присоединение другой головы не гарантирует, что тело когда-нибудь начнет самостоятельно дышать, и это существенный недостаток подобной операции.

Сможет ли пересаженный мозг управлять новым телом? Ранее ученым удавалось пересаживать участки эмбрионального мозга от одного вида птиц другому виду, меняя их поведение⁵⁰³. После пересадки руки периферические отростки нервных клеток прорастают со временем в нее, и она обретает чувствительность и способность двигаться. Эти эксперименты говорят о том, что у нервной системы есть определенный потенциал для срастания и восстановления, однако налаживание связи между спинным и головным мозгом от двух разных людей представляется проблематичным.

Когда актер Кристофер Рив, игравший супермена, упал с лошади и сломал позвоночник, он утратил способность управлять мышцами ниже шеи. Медицина так и не смогла восстановить связь между головным и спинным мозгом актера, а ведь это были части тела одного человека, а не двух разных людей. С другой стороны, характер повреждения спинного мозга во время аккуратной хирургической операции может быть совсем иным – вместо грубой травмы будет аккуратный и ровный разрез ножом. Но насколько это облегчит восстановление иннервации, до сих пор непонятно.

Некоторые исследования показывают, что необратимое повреждение спинного мозга происходит не сразу после травмы, а через некоторое время. Если операцию провести быстро, то шансы на успех могут вырасти. Кроме того, ставятся предварительные эксперименты на крысах, показывающие, что вещество полиэтиленгликоль позволяет некоторым нервным волокнам прорастать через зону перерезки спинного мозга⁵⁰⁴.

Несмотря на вышеупомянутые ухищрения, едва ли при соединении головного и спинного мозга восстановятся все нервные связи. Есть надежда, что, если прорастет хотя бы небольшая доля нервных отростков, этого может быть достаточно для простой локомоции, такой как ходьба. Еще в шестидесятых годах ученые из НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ и Института проблемы передачи информации РАН открыли локомоторный центр в мозге и показали, что головной мозг не управляет каждым отдельным моторным нейроном спинного мозга, а активирует уже заложенные в нем нейронные сети. Это можно сравнить с автомобильным управлением: вы не управляете каждым цилиндром, а просто жмете на газ.

Складывается следующее впечатление: на современном уровне развития технологий пересадка тела к голове возможна, но восстановление нервных соединений маловероятно (в опытах на животных это сделать пока не удавалось). Отдельно стоит упомянуть возможность пересадки не только головного, но и спинного мозга с выходящими из него нервами. Такая операция, несомненно, будет технически сложнее, но зато регенерация периферических нервов у людей вполне осуществима, как показывает успешный опыт пересадки рук⁵⁰⁵ и других конечностей.

Мне кажется, что, если мы захотим шагнуть дальше в попытке помочь умирающим или парализованным людям, нам придется обратиться за помощью к технике. Конечно, заманчивая идея пересадки сознания человека в компьютер (как это было сделано в фильме “Робот по имени Чаппи”), по-видимому, еще далека от воплощения, но определенные успехи в попытках совместить человека с электронными и механическими устройствами, помогающими восполнить некоторые утраченные функции или расширить возможности нашего тела, уже достигнуты.

В 2015 году в журнале Science вышла статья, в которой было показано, что моторную активность мышей с поврежденным спинным мозгом можно частично восстановить с помощью электронного устройства-посредника, передающего сигналы от головного мозга на спинной⁵⁰⁶. Сейчас активно разрабатываются механические протезы и устройства, позволяющие напрямую управлять сигналами головного мозга^{507, 508}. Это значит, что, даже если у человека не получится контролировать тело через спинной мозг, он все же сможет взаимодействовать с окружающим миром – возможно, даже самостоятельно передвигаться.

Современные технологии могут заменить нам и некоторые органы чувств. В 2010 году молодая художница Эмили Госсье была сбита автомобилем. В результате травмы оптического нерва она утратила зрение. Сегодня девушка снова видит, но уже не с помощью глаз. Технология называется BrainPort – это очки с камерой, визуальный сигнал от которой поступает на специальное устройство, расположенное на языке (где у нас очень много чувствительных клеток). Со временем слепые люди привыкают к устройству и учатся превращать покалывания языка в зрительный образ. Конечно, это не полноценное зрение, но Эмили теперь не только ориентируется в пространстве – она даже рисует.

Станислав Лем называет расширение возможностей человека с помощью технологий автоэволюцией. Обсуждение критики данного подхода встречается в его фантастическом произведении “Осмотр на месте”. Вот что говорит один из персонажей о последствиях злоупотребления автоэволюцией и связанных с ней парадоксах.

“Каждый хотел бы, чтобы у него был красивый и умный ребенок. Но никто не желает, чтобы его ребенком была умная и прекрасная цифровая машина, пусть даже она будет в сто раз умнее и здоровее живого ребенка. Между тем программа автоэволюции – это скользкая покатая плоскость без ограничителей, ведущая в пропасть нонсенсов. На первой стадии эта программа скромна – она ставит целью всего лишь устранение генов, снижающих жизнестойкость, служащих причиной увечий, наследственных изъянов и т. д. Но такое усовершенствование не может остановиться в однажды достигнутой точке: даже самые здоровые заболевают, даже самые умные на старости лет впадают в маразм. Ценой, которую придется заплатить за устранение и этих изъянов, будет постепенный отход от природного, сформировавшегося эволюционно плана устройства организма. Тут в автоэволюционной деятельности появляется парадокс лысого. Выпадение одного волоса еще не означает появления лысины, и нельзя сказать, сколько волос должно выпасть, чтобы она появилась. Замена одного гена другим не превращает ребенка в существо иного вида, но нельзя указать, где, в какой момент возникает новый вид.

Дальнейшие шаги ведут к появлению существа, устроенного, может быть, куда гармоничнее, гораздо лучше переносящего удары и беды, чем человек или энцианин, гораздо более всестороннего, разумного, ловкого, долговечного, а в пределе – даже бессмертного благодаря периодической замене сработавшихся органов, включая органы восприятия, существа, которому нипочем любая среда, любые убийственные для нас условия, которое не боится ни рака, ни голода, ни увечья, ни старческого увядания, потому что совсем не стареет; словом, это будет существо, усовершенствованное до предела благодаря перестройке всего материала наследственности и всего организма, – с одной-единственной оговоркой: на человека оно будет похоже не больше, чем цифровая машина или трактор”.

Цитируя столь выдающегося футуролога и фантаста, я не могу оставаться в рамках строгой науки, как пытался делать на протяжении всей книги. Кроме того, чтобы разобраться в кажущихся парадоксах автоэволюции, нам придется посмотреть и на прошлое, и на современное положение вещей и даже заглянуть в будущее. Если говорить о прошлом, то мы сами – наследники одноклеточных форм жизни. Нас и наших предков, живших сотни миллионов лет назад, разделяет колоссальная пропасть. Безусловно, мы и они – совершенно разные виды.

Настоящее показывает, что принадлежность к нашему виду недостаточна, чтобы заслуживать любви и уважения. Взгляните на религиозных фанатиков “Исламского государства”, отрезающих людям головы. Мне стыдно, что они являются представителями моего вида, с генами, похожими на мои. Без малейших сомнений я бы предпочел передать планету машинам или карликовым шимпанзе.

Что касается усыновления цифровых машин, так многие люди и так радостно этим занимаются! Люди усыновляют не только машины, но и идеи, делая их смыслом собственной жизни. Одни оставляют после себя детей, другие предпочитают оставить книги, фильмы и новые технологии, причем последнюю группу людей мы уважаем и ценим куда больше, чем тех, кто может похвастаться лишь собственной плодовитостью.

Заглянем в будущее и предположим, что для продления нашей жизни действительно придется использовать роботизированные протезы, модифицировать некоторые гены, заменять органы на искусственные, напечатанные на 3D-принтерах. Возможно, что при этом мы утратим часть своей человечности. Но неужели телесная оболочка имеет столь большое значение? Мы охотно играем в компьютерные игры, где управляем двухмерными или трехмерными аватарами, причем некоторые люди так погружаются в виртуальные вселенные, что перестают проявлять к своей телесной оболочке всяческий интерес, лишь сетуя на те неудобства, которые доставляют им базовые биологические потребности.

Да и ради чего вся эта борьба за сохранение неизменности тела? Не стоит ожидать, что, если люди откажутся от технологий, они законсервируются и перестанут меняться. Существа, которые будут жить на этой планете через сотни миллионов лет, в любом случае будут лишь отдаленно напоминать современных людей, как мы лишь отдаленно напоминаем первых млекопитающих или первых одноклеточных, потомками коих являемся. Но долгосрочная перспектива не имеет значения ни для кого из нас, если мы умрем, – а это скорая и неизбежная судьба каждого, если развитие технологий замедлится или остановится. Именно поэтому так важно, чтобы как можно больше людей помогали (хотя бы косвенно!) развитию науки. Только так у нас, наших детей или внуков может появиться шанс одержать триумф над смертью.

Американский физик и программист из Гарварда и Массачусетского технологического института Алекс Висснер-Гросс и его соавтор предложили необычное определение интеллекта в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters⁵⁰⁹. В работе говорится, что интеллект направлен на максимизацию свободы действий в будущем или, если изъясняться более сложным языком, на максимизацию производства энтропии (меры неупорядоченности системы) в некоторой долгосрочной перспективе.

Позволю себе следующее развитие этой идеи: наука и технологический прогресс – это постоянное расширение наших возможностей влиять на окружающую среду и на собственную жизнь. Сегодня, если бы мы захотели, то, используя имеющийся ядерный потенциал, могли бы уничтожить почти всю жизнь на планете. А вместо этого мы можем разрешить жизни развиваться дальше. Разумный человек не только никогда не допустит необратимой ядерной катастрофы (ведь обратного пути уже не будет), но и не откажется от технологии, позволяющей ему изменить направление истории.

Пока человек жив, он всегда может выбрать смерть, но если человек умер, его уже не вернуть к жизни. Поэтому стремление к долголетию является стремлением разумным. Но даже такое поведение, как защита исчезающих животных, создание Красной книги и заповедников, кажется абсолютно естественным для существа, наделенного интеллектом: разнообразие видов нужно поддерживать, а избавиться от лишних всегда успеем.

Сама эволюция направлена на создание разнообразия форм живых организмов, занимающих всевозможные экологические ниши. Даже если условия жизни на Земле сильно изменятся в результате падения астероида или иной планетарной катастрофы, высока вероятность того, что из миллионов видов найдутся те, которые сумеют приспособиться и не вымрут. Жизнь продолжится, и в этом смысле сама жизнь “разумна”.

Люди, выступающие против науки и технологического прогресса, принципиальные противники генной инженерии, вакцин, ядерной энергетики и синтетической биологии, по моим субъективным ощущениям, нередко становятся жертвами слепого подчинения надуманным авторитетам. При этом они ставят под угрозу как собственную свободу мышления, так и творческую свободу всего человечества. К счастью, исследования показывают, что люди с каждым поколением становятся все умнее и умнее⁵¹⁰ (это явление даже получило название – эффект Флинна), а значит, общественное принятие новых технологий, будь то клонирование или использование роботизированных протезов, – лишь вопрос времени.

Ответы на вопросы студентов гуманитарных факультетов

Что делать, если преподаватель по международным отношениям считает, что некоторые нации – генетически модифицированные? Можно ли модифицировать целую нацию?

Если даже министр культуры страны допускает высказывание, что у целой нации есть лишняя хромосома, такая странная позиция преподавателя не очень удивляет. С одной стороны, у представителей всех народностей и наций есть гены каких-нибудь вирусов, а также мутации, отличающие нас друг от друга и от общих предков. В этом смысле все мы – ГМО. С другой стороны, генная инженерия появилась намного позже, чем сформировались существующие нации. Теоретически в будущем мы могли бы создать генетически модифицированных людей, и со временем они могли бы образовать новую нацию. Но кому и зачем это нужно?