Взломать Дарвина: генная инженерия и будущее человечества: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Как мы помним, на IQ влияют сотни или даже тысячи генов и в большинстве случаев каждый из них оказывает сравнительное небольшое влияние. Также мы узнали, что люди с более высоким IQ, как правило, живут дольше, зарабатывают больше и создают более полноценные отношения. Поэтому вполне вероятно, что некоторые родители захотят наделить своих детей максимально высоким IQ, если будет возможность сделать это без рисков.

В своей философской статье «Отбор эмбрионов для улучшения когнитивных способностей: любопытство или способ изменить правила игры?» оксфордские профессоры Карл Шульман и Ник Бостром пытаются определить, насколько можно усилить интеллект, скрещивая неимплантированных эмбрионов друг с другом[122].

IQ традиционно зачатого младенца (n единицы) содержит генетический компонент интеллекта, с которым рождается ребенок. Поскольку генетический компонент IQ среди эмбрионов от общих родителей не одинаков (кроме однояйцевых близнецов), можно смело предположить, что чем больше эмбрионов, тем шире будет диапазон значений IQ. Это означает, что при большем объеме эмбрионов у нас будет больше шансов выбрать неимплантированный эмбрион с более высоким IQ.

По подсчетам Шульмана и Бострома, средняя разность между наивысшим и низшим IQ в выборке из 15 эмбрионов, зачатых при ЭКО от общих родителей (как это делается сегодня), составляет около 12 баллов. Но если мы прибегнем к индуцированию стволовых клеток для формирования 100 оплодотворенных яйцеклеток вместо 10–15, то средняя разница между высшим и низшим IQ у этих 100 эмбрионов составит около 20 баллов. Создание 1000 эмбрионов может увеличить среднюю разницу между IQ всех эмбрионов на 25 баллов.

По шкале IQ 25 баллов кажутся незначительными при создании и тестировании 1000 предымплантированных эмбрионов. Однако в среднем эта разница обусловливает совершенно разный жизненный опыт. Считается, что IQ Эйнштейна равнялся 160. У Арнольда Шварценеггера – явно не Эйнштейна, но и не самого глупого человека, примерный IQ равен 135. Цифры говорят лучше слов.

Если исследовать математику скрещивания этих тщательно отобранных эмбрионов, полученные цифры начинают впечатлять. По расчетам Шульмана и Бострома, скрещивание 5 поколений эмбрионов, отобранных из 10 групп за высший IQ, может привести к увеличению среднего IQ на 65 баллов, а после 10 поколений – к приросту в 130 баллов. По шкале IQ 130 баллов – это разница между интеллектом Эйнштейна и человека с серьезной умственной отсталостью, которому требуется постоянный уход. С другой стороны, 130 баллов – это разница между интеллектом Эйнштейна и самого умного из когда-либо известных людей.

Стивен Хсу оценивает возможный скачок в развитии IQ еще более оптимистично. Как правило, ряд генов человека оказывает либо положительное, либо отрицательное влияние на развитие умственных способностей, что приводит к кривой «нормального» распределения интеллекта. Если каждый из этих генов оказывает незначительный положительный эффект на IQ, то в совокупности это даст одного человека с необычайно высоким интеллектом, по сравнению со 100 стандартными и усредненными IQ. Хсу полагает, что в течение 10 лет мы, скорее всего, сможем расшифровать большинство генов, влияющих на интеллект. Поэтому родители в будущем начнут отбирать предымплантированные эмбрионы по проявлению генов, влияющих на умственные способности, тем самым создавая сверхразумных людей с IQ около 1000.

В этих вычислениях дельт и диапазонов значений сокрыта растущая вероятность того, что будущие дети с действительно выдающимися способностями (например, гениальностью в математике, талантом к музыкальному творчеству или созданию сложного компьютерного кода) изменят наш образ мышления даже больше, чем такие величайшие гении, как Эйнштейн, Конфуций, Мария Кюри, Исаак Ньютон, Шекспир и Дэвид Хассельхофф. «Мы можем ждать людей с незаурядными умственными способностями, – пишет Хсу, – которые в своем максимуме могут проявиться одновременно: идеальное запоминание языка и образов, сверхбыстрое мышление и вычислительная способность, ярчайшая визуализация геометрического пространства и других измерений, способность к множественному анализу и параллельному размышлению… и т. д.»[123].

Конечно же, мы понятия не имеем, что будет означать IQ в 1000 баллов для отдельного человека. Эволюция полна альтернатив, защитных механизмов и компромиссов. Вполне возможно, человек с модифицированным IQ в 1000 баллов может сойти с ума, стать опасным психопатом или развить неизвестное нам неврологическое заболевание. Еще труднее определить, какие вредные мутации передавались сквозь поколения скрещивающихся эмбрионов до рождения самого ребенка. И, конечно же, создание сверхразумных людей существенно затронет социальные и этические аспекты.

Сама мысль о том, что IQ людей в будущем будет превышать показатели величайших умов в истории, кажется безумной и пугает многих. Однако нет ничего странного в том, чтобы верить, что текущий диапазон IQ человека делает нас похожими на диких кур, несущих по яйцу в месяц. Быть может, наша сегодняшняя эволюция стремится сбалансировать наш интеллект с другими составляющими выживания, а высокий IQ потребовал бы более крупного мозга, что физически невозможно в ограниченном пространстве нашей черепной коробки.[124]

Если это так, то одним из возможных решений этой проблемы стала бы модификация нашего потомства таким образом, чтобы череп у них был более крупным. Такие футуристы, как Рэй Курцвейл, предсказывают, что ограниченные возможности мозга заставят нас слиться с машинами. Так мы сможем в разы увеличить свои умственные способности, перенеся интеллектуальную составляющую в вычислительное облако и обойдя возможные пространственные ограничения. Но даже тогда нашему виду потребуются некие сверхбиологические гении с IQ, выходящим за пределы текущих стандартов, чтобы писать код для обучения ИИ (как минимум пока искусственный интеллект не научится писать собственный код) или сделать этот рост понимания и осознания доступным для всех.[125]

Как минимум следующие несколько десятилетий человеческие женщины еще не смогут выбирать из сотен предымплантированных эмбрионов, а человеческие эмбрионы не начнут скрещивать значительно дольше. Но если – и когда – это станет возможным, мы столкнемся с множеством чрезвычайно острых этических вопросов. Будет ли ответственность матери, которая родила своего прапрапраправнука, отличаться от ответственности за своего биологического ребенка? Есть ли какие-либо права у неимплантированных эмбрионы в пробирке? Является ли скрещивание эмбрионов без их согласия формой рабства?

Но какими бы странными не казались эти виды взламывания человеческой репродукции сегодня, у любого ребенка, рожденного подобным образом, будет на 100 % неизмененная человеческая ДНК. Если этот факт кажется слабым утешением, то только потому, что мы еще не начали обсуждать методы генной инженерии с еще большим потенциалом для фундаментальной трансформации нашего вида.

Глава 5

Божьи искры и пыльца фей

Революционные идеи и прогрессивные технологии часто развиваются сообща.

Проводя эксперименты с семенами гороха, Грегор Мендель едва ли представлял, насколько сложные вычисления компьютеры смогут выполнять столетие спустя. Уотсон, Крик, Франклин и Уилкинс никогда бы не открыли двойную спираль ДНК без помощи микроскопа и рентгенографии. А Фред Сэнгер, Алан Коулсон, Лерой Худ и другие не смогли бы изобрести секвенирование генома без микропроцессора. Армия исследователей по всему миру, стремящихся лучше понять человеческий геном, не сдвинулась бы с мертвой точки без сложных алгоритмов и усовершенствованных микросхем для обработки данных.

Это танго между совместно развивающимися идеями и ресурсами навсегда меняет наше восприятие себя как вида. В то время как наши предки отождествляли себя с плодами любви, рожденными из божественной искры или пыльцы фей, современные мы склонны рассматривать себя как результат выполнения кода. Чтобы описывать работу наших машин, мы придумали язык, который стал метафорой процессов внутри нас. Это не только научный, но и новаторский скачок. После миллиардов лет дарвиновской эволюции за счет случайных мутаций и естественного отбора смена парадигм позволяет нам увидеть новое будущее, в котором мы не просто выбираем себе детей, но также взламываем и переписываем их генетический код.

Как только ученые начали раскрывать тайны генома, они стали думать о его возможных изменениях. В 1960-х годах ученые стали использовать излучение, чтобы стимулировать случайные генетические мутации в простых организмах и растениях – медленный, дорогой, неточный и кропотливый процесс. Но на каждую из выделенных полезных мутаций могли приходиться сотни, тысячи и даже миллионы незамеченных или вредных отклонений. В 1980-х и 1990-х годах был придуман альтернативный способ для более точного переноса генов из одного организма в другой, который стал большим шагом вперед. Но поиски более быстрого, качественного и целенаправленного способа изменять гены не закончились. Не так давно этот процесс переключился на усиление переноса.

В важном исследовании 2009 года американские генетики Арон Гертс и Говард Джейкоб наглядно представили, как класс белков под названием «цинковопальцевые нуклеазы», или ZFN, которые созданы, чтобы связываться с ДНК, можно использовать для точного редактирования геномов. ZFN-белки спроектированы таким образом, что могут связываться с ДНК и создавать локализированные разрывы в двух ее цепочках. Если представить себе спираль ДНК как винтовую лестницу, то ZFN разрежет ту ее часть, за которую вы держитесь при подъеме.

Вскоре этот способ начали применять для редактирования геномов мышей, крыс, коров, свиней и других не являющихся людьми млекопитающих, чтобы проводить различные лабораторные исследования с небывалой точностью. Довольно быстро ZFN превратилась в лидирующую технологию по редактированию геномов в лабораторных исследованиях по всему миру. Однако лидерство ZFN длилось недолго.

В 2011 году был открыт еще более удобный инструмент. Этим малоизвестным, но многообещающим направлением стали эффекторные нуклеазы, подобные активаторам транскрипции (TALEN, или Transcription activator-like effector nucleases). TALEN также делали двойной разрез на ДНК-маркере, но, по сравнению с ZFN, эти белки были более гибкими и универсальными; они могли использоваться для редактирования более широкого спектра генных зон-мишеней с большей специфичностью.

В те древние времена – каких-то несколько лет назад – TALEN казались настоящей магией. Они позволили смоделировать множество человеческих заболеваний более рационально и эффективно, а также создать модифицированных мышей, крупный рогатый скот, свиней, коз, овец и даже обезьян с отредактированным геномом. Когда процесс улучшился, методику применили, чтобы искоренить генетическое заболевания глаз у мышей, и перспективы помочь в лечении заболеваний человека казались многообещающими. В 2011 году влиятельный журнал Nature Methods признал важность TALEN и назвал их «методом года»[126]. Хотя, в отличие от ZFN, TALEN были сверхбыстрыми и простыми в использовании, они не годились в подметки новому инструменту генной инженерии, созданному за четверть века или миллиарды лет – в зависимости от того, с какой стороны посмотреть, – и ожидающему своего места в лучах славы.

Этот новый инструмент начинается с самых крошечных организмов.

Бактерия – это одна из самых ранних форм жизни на Земле, выживаемости которой можно только позавидовать. Вот уже более миллиарда лет вирусы в бесконечном поиске новых хозяев атакуют бактерии, чтобы встроить крошечный набор своей вирусной ДНК. Вирусы делают это не со зла. Проникнуть в клетки хозяина и превратить их в аппараты по выработке вируса – это единственная стратегия выживания вируса. Вирусы агрессивны. Но сами бактерии не прожили бы так долго, если бы не сумели выработать защитные механизмы.

В 1987 году исследователи из японского университета в Осаке, изучающие последовательность хромосомной ДНК, обнаружили в группе кода серию повторов. Несколькими годами позже молодой испанский исследователь по имени Франсиско Мохика, изучавший секвенированные бактерии с предельной солеустойчивостью, увидел те же типы скоплений палиндромного, или повторяющегося (например, «дом мод»), кода, которые проявлялись в бактериальной ДНК.

Когда Мохика сравнил эти последовательности с данными других исследователей из общей базы GenBank, то заметил, что палиндромные скопления совпадали с одними и теми же группами кода в некоторых вирусах. В то время никто не знал, для чего нужны – и нужны ли – эти группы кода. Тогда Мохика и ряд других исследователей, включая Жиля Вирно и Александра Болотина из Франции, высказали гениальные и обоснованные предположения, что бактерии использовали скопления кода в качестве своего рода иммунной системы[127]. Позже голландский исследователь Рууд Янсен назвал эти последовательности короткими палиндромными повторами регулярно расположенных групп. Из-за длины Мохика сократил название до более удобной аббревиатуры CRISPR.

Примерно в это же время о работе Болотина узнали ученые из Danisco – крупнейшей мировой компании по производству йогуртов. В основе процесса по превращению молока в йогурт лежит бактерия Streptococcus thermophilus. Поэтому ученые из Danisco Филипп Хорват и Родольф Барангу задались вопросом: можно ли предотвратить случайное разрушение сырных и йогуртовых культур, если понять, как бактерии реагируют на атаку вирусов?

Используя знания, полученные Мохика, Болотиным и другими, Хорват и Барангу подвергали бактерии воздействию вирусов, и это убивало большую часть бактериальных колоний. Но когда ученые многократно культивировали выжившие бактерии и сталкивали их с одними и теми же вирусами, бактерии защищались от них все лучше и лучше. В результате, как и предсказывали Вирно и Болотин, у бактерий вырабатывался иммунитет к вирусам – точно так же, как мы после заболевания получаем иммунитет к ветрянке. Чтобы понять, откуда появились эти CRISPR и как они работали раньше, ученым пришлось заглянуть в древнюю историю зарождения микробной формы жизни на Земле.

И хотя битва между вирусами и бактериями велась уже давно, ученые практически ничего не знали о ней до тех пор, пока не появились новые инструменты секвенирования генома. Открытие CRISPR произошло на стыке секвенирования генома и аналитики больших данных. «Героями» CRISPR стали настоящие хакеры, сумевшими взломать генетический код защиты бактерий от вирусов.

CRISPR похожи на листовку самого разыскиваемого преступника из старых вестернов. Только бактерии сохраняют ее в своем генетическом коде после первого взаимодействия. После контакта с вирусом бактерии архивируют фрагменты вирусной ДНК в своем коде и создают своего рода генетические «ориентировки» на опасных вирусов.

[122] Carl Shulman, Nick Bostrom. Embryo Selection for Cognitive Enhancement: Curiosity or Game-Changer? // Global Policy. – No. 5 (2014). PP: 85–92. URL: https://nickbostrom.com/papers/embryo.pdf.

[123] Stephen Hsu. Super-Intelligent Humans Are Coming // Nautilus, 16 октября 2014 года. URL: http://nautil.us/issue/18/genius/super_intelligent-humans-are-coming.

[124] Вот почему у высокоразвитых пришельцев во многих научно-фантастических фильмах такие большие головы.

[125] А еще эти люди могут стать высокомерными мерзавцами-угнетателями.

[126] Method of the Year 2011 // Nature Methods. – No. 9 (2012). P: 1. URL: https://www.nature.com/articles/nmeth.1852.

[127] Eric S. Lander. The Heroes of CRISPR // Cell – No. 164 (2016). PP: 18–28.