Путешествие наших генов
Шрифт:
Сегодня эти «генетические ножницы» — стандартный механизм генной инженерии, с помощью которого геномы живых существ можно целенаправленно и точно менять. Возможности этой техники, в первую очередь медицинские, очевидны. Генетическую предрасположенность к раку или другим заболеваниям можно идентифицировать, вырезать с помощью «генных ножниц», исправив тем самым геном. Штаммы бактерий и вирусов в ближайшем будущем, возможно, будут так изменены, что их фактически заменят другие штаммы, но человеку они уже не причинят вреда. Люди смогут получить иммунитет против опасных заболеваний. При удачном развитии событий «генетические ножницы» и другие методы генной инженерии смогут дать отпор надвигающейся катастрофе резистентности к антибиотикам.
Медицинские возможности многочисленны, но тут много неизвестных. Сегодня никто не может с полной ответственностью утверждать, что изменение генов, выключив одну болезнь, не сделает возможной другую. «Генетические ножницы» как терапевтическое средство еще далеки от того, чтобы их использовали регулярно, но первые попытки применять их на человеческих стволовых клетках уже идут. В конце 2018 года китайский исследователь Хе Янкуи провозгласил рождение первых детей с отредактированным геномом. По его собственному утверждению, еще до эмбриональной стадии он «выключил» у близнецов Лулу и Нана рецептор CCR-5, чтобы защитить детей от ВИЧ. Для этого потребовалось относительно простое вмешательство, поскольку ген CCR-5 хорошо изучен. Но причин делать это было не много, потому что ВИЧ встречается в Китае относительно редко, к тому же вирус очень хорошо контролируется
Никто сегодня не может всерьез оценить, будет ли это вмешательство иметь для близнецов нежелательные последствия в долгосрочной перспективе. Медицинский потенциал метода CRISPR/Cas, бесспорно, огромен, как и вероятность того, что если использовать его без основательной оценки риска, он может оказывать медвежьи услуги.
Как бы то ни было, общественная реакция по всему миру, в том числе в самом Китае, показала, что в основном научное сообщество готово к этическим дебатам, готово и к тому, чтобы согласовывать свои действия с итогами этих дебатов. Вероятно, Лулу и Нана пробудили мир от заколдованного сна и положили начало обсуждениям, которые уже давно должны были вестись.
Темные стороны новых технологий очевидны. Когда становится возможным идентифицировать все больше генетических факторов, среди них уже оказываются не только те, что отвечают за болезни, но и те, что определяют такие характеристики, как интеллект, размеры тела или личностные особенности. Благодаря этому появление на свет «дизайнерского ребенка» может заметно ускориться. Уже сегодня успешная генная диагностика позволяет вычислить нерожденных детей с риском трисомии 21 (лишней хромосомы) и сделать аборт. Метод «генетических ножниц» может показаться в этом случае этически предпочтительным, ведь речь идет не о том, чтобы прервать жизнь еще не рожденного ребенка, а о том, чтобы вообще не позволить ей возникнуть. Желание родить здорового ребенка абсолютно понятно, и благодаря CRISPR/Cas его можно было бы осуществить. Но разве гены, которые позволят ребенку стать более интеллектуальным, не столь же понятное родительское желание? А заполучить внешний вид, который способствует продвижению в обществе большинства, например, более светлую кожу или голубые глаза?
Переход от здорового общества к искусственно сформированному может быть плавным. Большинство западных государств выстраивают многочисленные этические и законодательные барьеры, чтобы препятствовать осуществлению подобных сценариев, по крайней мере пока. Найти способ контролировать еще не оцененные шансы и возможности человеческого самоуправления — для нас это определенно одна из самых больших задач на грядущие годы и десятилетия. Легко нам точно не будет. В конце концов, всё не может свестись к простым запретам новых методик, тем более что такие запреты, как показывает пример китайских близнецов, неосуществимы. При этом любое бездействие должно быть обосновано, особенно в случаях, когда метод «генетических ножниц» может спасти жизнь или принести большое облегчение. Вопрос о том, можно ли с помощью методов генной инженерии защитить людей от малярии, в большинстве западных стран порождает этические дебаты, а во многих африканских — экзистенциальные.
Кажется, в генетическом путешествии человек стал своим собственным экскурсоводом. Насколько быстрый темп взяла группа путешественников, наиболее отчетливо демонстрирует развитие, произошедшее за последние сто лет. За это время население Земли увеличилось в четыре раза — было меньше двух миллиардов, а стало семь с половиной. С 1970 года оно выросло так же, как примерно за два миллиона предыдущих лет. И хотя численность людей не может служить единственным мерилом, таким впечатляющим образом проявляется напористость нашего вида. Однако этот успех — источник почти всех экзистенциальных вызовов, которые нам сегодня брошены. Большему количеству людей требуется большее количество ресурсов, повышенная выработка парниковых газов обостряет проблему с изменением климата. Все больше регионов мира могли бы стать необитаемыми, и практически все они отличаются тем, что непропорционально много людей борются там за непропорционально малые ресурсы. Достаточно посмотреть новости, чтобы понять: опасности таких диспропорций не преувеличены. И все же, хоть некоторым сложно в это поверить, человечество по-прежнему плывет против течения: почти по всем направлениям наши дела от года к году все лучше. По всему миру растет благосостояние людей, падает доля голодающих в общей численности населения, падают уровни смертельных заболеваний, материнской и младенческой смертности, и это лишь часть показателей.
Прогресс будет идти дальше, и не в последнюю очередь этому способствует стремление к мобильности и выстраиванию связей, лежащее в природе человека. Своим распространением по всему миру он заложил фундамент глобального общества, которое за последнюю тысячу лет приобретало всё более четкий облик и формировалось с невероятной скоростью. Сегодня почти каждый второй человек в мире использует интернет, объем хранящихся данных стремительно растет, равно как и знания, доступные с помощью любого смартфона. В ближайшие десятилетия дигитализация будет пронизывать почти все общественные сферы. И большие надежды, которые медицина возлагает на генетику, тоже основаны на дигитализации и всё ускоряющейся обработке больших объемов данных. К этим данным относится и наследственный материал человека со своими миллиардами пар оснований, и мы будем разгадывать всё больше связанных с ними тайн. Всё это с одной целью: понять самих себя и суть своей природы.
Мир будущего будет миром сетей, глобального общества. Человечество продолжает идти по пути, на который встало с самого начала. Где он заканчивается — вопрос открытый. Ясным кажется лишь то, что догма и раскладывание всего по полочкам ведут в тупик. Такого упорядоченного мира никогда не существовало. Путешествие человечества продолжится. Мы будем сталкиваться с границами. И не признавать эти границы. Смиряться мы не приспособлены.
Источники
Чтобы упростить чтение книги, мы отказались от сносок с указанием источников внизу страницы. Далее приводятся публикации, книги и другие источники, используемые для каждой главы. Некоторые данные, приведенные в книге, основаны на разговорах с учеными — коллегами, чьи оценки и интерпретации разделяются авторами. От постоянного перечисления имен мы решили отказаться.
1. Mullis, К., et al., Specific enzymatic amplification ofDNA in vitro: the polymerase chain reaction. Cold Spring Harb Symp Quant Biol, 1986. 51 Pt 1: p. 263–73.
2. Venter, J. C., et al., The sequence of the human genome. Science, 2001. 291 (5507): p. 1304–51.
3. International Human Genome Sequencing, C., Finishing the euchromatic sequence of the human genome. Nature, 2004. 431 (7011): p. 931–45.
4. Reich, D., Who we are and how we got here: ancient DNA revolution and the new science of the human past. First edition, ed. 2018, New York: Pantheon Books. XXV, 335 p.
5. Paabo, S., Uber den Nachweis von DNA in altagyptischen Mumien. Das Altertum, 1984. 30 (213–218).
6. Paabo, S., Neanderthal man: in search of lost genomes. 2014, New York: Basic Books, a member of the Perseus Books Group. IX, 275 p.
7. Krause, J., et al., The complete mitochondrial DNA genome of an unknown hominin from southern Siberia. Nature, 2010. 464 (7290): p. 894–7.
8. Gregory, T. R., The evolution of the genome. 2005, Burlington,
9. Nystedt, B., et al., The Norway spruce genome sequence and conifer genome evolution. Nature, 2013. 497 (7451): p. 579–84.
10. Consortium, E. P., An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome. Nature, 2012. 489 (7414): p. 57–74.
11. Kimura, М., Evolutionary rate at the molecular level. Nature, 1968. 217 (5129): p. 624–6.
12. Posth, C., et al., Deeply divergent archaic mitochondrial genome provides lower time boundary for African gene flow into Neanderthals. Nat Commun, 2017. 8: p. 16046.
13. Kuhlwilm, М., et al., Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals. Nature, 2016. 530 (7591): p. 429–33.
14. Meyer, M., et al., Nuclear DNA sequences from the Middle Pleistocene Sima de los Huesos hominins. Nature, 2 016 531 (7595): p. 504–7.
15. Reich, D., et al., Genetic history of an archaic hominin group from Denisova Cave in Siberia. Nature, 2010. 468 (7327): p. 1053–60.
16. Krings, М., et al., Neandertal DNA sequences and the origin of modern humans. Cell, 1997. 90 (1): p. 19–30.
17. Krause, J. and S. Paabo, Genetic Time Travel. Genetics, 2016. 203 (I): p. 9–12.
18. Krause, J., et al., A complete mtDNA genome of an early modern human from Kostenki, Russia. Curr Biol, 2010. 20 (3): p. 231–6.
19. Lazaridis, I., et al., Ancient human genomes suggest three ancestral populations for present-day Europeans. Nature, 2014. 513 (7518): p. 409–13.
20. Haak, W., et al., Massive migration from the steppe was a source for Indo-European languages in Europe. Nature, 2015. 522 (7555): p. 207–11.
21. Andrades Valtuena, A., et al., The Stone Age Plague and Its Persistence in Eurasia. Curr Biol, 2017. 27 (23): p. 3683–3691 e8.
22. Key, F. M., et al., Mining Metagenomic Data Sets for Ancient DNA: Recommended Protocols for Authentication. Trends Genet, 2017. 33 (8): p. 508–520.
23. Rasmussen, S., et al., Early divergent strains of Yersinia pestis in Eurasia 5,000 years ago. Cell, 2015. 163 (3): p. 571–82.
1. Green, R. E., et al., A draft sequence of the Neandertal genome. Science, 2010. 328 (5979): p. 710–22.
2. Kuhlwilm, М., et al., Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals. Nature, 2016. 530 (7591): p. 429–33.
3. Meyer, М., et al., Nuclear DNA sequences from the Middle Pleistocene Sima de los Huesos hominins. Nature, 2016. 531 (7595): p. 504–7.
4. Posth, C., et al., Deeply divergent archaic mitochondrial genome provides lower time boundary for African gene flow into Neanderthals. Nat Commun, 2017. 8: p. 16 046.
5. Prufer, К., et al., The complete genome sequence of a Neanderthal from the Altai Mountains. Nature, 2014. 505 (7481): p. 43–9.
6. Stringer, C. and P. Andrews, The complete world of human evolution. Rev. ed. 2011, London; New York: Thames & Hudson, Inc., 240 p.
7. Meyer, М., et al., A high-coverage genome sequence from an archaic Denisovan individual. Science, 2012. 338 (6104): p. 222–6.
8. Faupl, P., W. Richter, and C. Urbanek, Geochronology: dating of the Herto hominin fossils. Nature, 2003. 426 (6967): p. 621–2; discussion 622.
9. Krause, J., et al., Neanderthals in central Asia and Siberia. Nature, 2007. 449 (7164): p. 902–4.
10. Enard, W., et al., Intra- and interspecific variation in primate gene expression patterns. Science, 2002. 296 (5566): p. 340–3.
11. Krause, J., et al., The derived FOXP2 variant of modern humans was shared with Neandertals. Curr Biol, 2007. 17 (21): p. 1908–12.
12. De Queiroz, K., Species concepts and species delimitation. Syst Biol, 2007. 56 (6): p. 879–86.
13. Dannemann, М., K. Prufer, and J. Kelso, Functional implications of Neandertal introgression in modern humans. Genome Biol, 2017. 18 (I): p. 61.
14. Fu, Q., et al., Genome sequence of a 45,000-year-old modern human from western Siberia. Nature, 2014. 514 (7523): p. 445–9.
15. Fu, Q., et al., An early modern human from Romania with a recent Neanderthal ancestor. Nature, 2015. 524 (7564): p. 216–9.
16. Fu, Q., et al., The genetic history of Ice Age Europe. Nature, 2016. 534 (7606): p. 200–5.
17. Kind, N. C. K.-J., Als der Mensch die Kunst erfand: Eiszeithohlen der Schwabischen Alb. 2017: Konrad Theiss.
18. Conard, N. J., A female figurine from the basal Aurignacian ofHohle Fels Cave in southwestern Germany. Nature, 2009. 459 (7244): p. 248–52.
19. Conard, N. J., M. Malina, and S. C. Munzel, New flutes document the earliest musical tradition in southwestern Germany. Nature, 2009. 460 (7256): p. 737–40.
20. Lieberman, D., The story of the human body: evolution, health, and disease. First edition, ed. 2013, New York: Pantheon Books. XII, 460 p.
21. Grine, F. E., J. G. Fleagle, and R. E. Leakey, The first humans: origin and early evolution of the genus Homo: contributions from the third Stony Brook Human Evolution Symposium and Workshop, October 3-October 7, 2006. Vertebrate paleobiology and paleoanthropology series. 2009, Dordrecht: Springer. XI, 218 p.
22. Giaccio, B., et al., High-precision (14)C and (40)Ar/(39) Ar dating of the Campanian Ignimbrite (Y-5) reconciles the time-scales of climatic-cultural processes at 40 ka. Sci Rep, 2017. 7: p. 45940.
23. Marti, A., et al., Reconstructing theplinian and co-ignimbrite sources of large volcanic eruptions: A novel approach for the Campanian Ignimbrite. Sci Rep, 2016. 6: p. 21 220.
24. Marom, A., et al., Single amino acid radiocarbon dating of Upper Paleolithic modern humans. Proc Natl Acad Sci USA, 2012. 109 (18): p. 6878–81.
25. Krause, J., et al., A complete mtDNA genome of an early modern human from Kostenki, Russia. Curr Biol, 2010. 20 (3): p. 231–6.
26. Fellows Yates, J. A., et al., Central European Woolly Mammoth Population Dynamics: Insights from Late Pleistocene Mitochondrial Genomes. Sci Rep, 2017. 7 (1): p. 17714.
27. Mittnik, A., et al., A Molecular Approach to the Sexing of the Triple Burial at the Upper Paleolithic Site of Dolni Vestonice. PLoS One, 2016. 11(10): p. e0163019.
28. Forni, F., et al., Long-term magmatic evolution reveals the beginning of a new caldera cycle at Campi Flegrei. Science Advances, 2018. Vol. 4, no. 11, eaat9401.