Дилеммы[2]

We use cookies. Read the Privacy and Cookie Policy

Дилеммы[2]

Благостная тишина сопутствовала публикации двух моих книг, упомянутых во вступлении. Сейчас, на пороге ХХI века, ситуация в сущности изменилась в худшую сторону, поскольку на проблемы, которые несколько десятков лет я рассматривал в одиночестве, торопливо набросились орды дилетантов и невежд, подогреваемых пламенем моды, так как слоганом наших дней стал приукрашенный лозунг автоэволюции человека. Сегодня мы имеем дело с информационным потопом, исходящим зачастую от авантюристов от науки. При этом легко потеряться в громадах вновь возникающих пространств биотехнологии, область исследования которой уже не ограничивается наследственной субстанцией человека, поскольку несомненным фактом признано всеобщее единство наследственного нуклеотидного кода, всегда состоящего из четырех нуклеиновых кислот в разнообразных комбинациях и управляющего возникновением и гибелью живых видов в биосфере. Таким образом, мы уже имеем дело с макрогенетикой, областью скорее проектируемой, чем существующей, с особой специализированной ветвью, направленной на создание карты человеческого генома вместе с его разновидностями, обуславливающими возникновение и существование фенотипно видимого многообразия (речь идет о чертах внешнего отличия, например, эскимоса от негра), а также и с микрогенетикой, определяющей развитие органов отдельных человеческих особей. С точки зрения гигантской сложности «рулевых жизни», каковыми являются геномы всех видов растений и животных, мне не остается ничего более, как представить несколько примеров, непосредственно не связанных со знанием о геноме человека.

Например, пауки (Araneida) благодаря группам специфических генов создают паутину из нитей намного более эластичных и более прочных на разрыв, чем волокна шелкопряда, нити стали и все синтетические полимеры, включая нейлон. Уже очень давно паутина используется в астрономических телескопах. Железы пауков вырабатывают эти нити, более прочные, чем все их технические аналоги, благодаря генам, отвечающим за синтез так называемого спидроина. Отдельная нить складывается из большого количества переплетенных молекул спидроина. Удивительно, что волокно, создаваемое из синтетического полимера, – гораздо более простая и примитивная конструкция по сравнению с паутиной. Нашими технологиями освоить методы создания нитей природной паутины невероятно трудно, но обширная научная литература описывает микрофибриллярное строение нити, благодаря чему уже начинает развиваться производство волокон, подобных паутине. Следует отдавать себе отчет по крайней мере в одном потребительском преимуществе такой продукции. Любой канат, спущенный с орбитального корабля на Землю, порвался бы под собственной тяжестью. В то же время, научившись у пауков, мы могли бы производить канаты настолько легкие и прочные, что смогли бы поднимать с их помощью на орбиту грузы, как на лифтах.

Это только один из множества примеров биотехнологического воспроизведения процессов, которые эволюция создавала в течение десятков миллионов лет. Вышеприведенный пример позволяет нам понять безрассудность глашатаев скорого возникновения «искусственного мозга». Никто не знает точно, сколько нейронов насчитывает средний человеческий мозг. Когда-то меня учили, что их около десяти миллиардов, сегодня же допускается, что их в несколько раз больше. Если учесть, что клетка отдельного нейрона соединена так называемыми синапсами по меньшей мере с сотнями, а иногда с тысячами других нейронов, то возникает образ, по сравнению с которым компьютер Deep Blue, победивший Каспарова в шахматном поединке, представляется попросту полуторатонным чурбаном. Вполне возможно, что человеческий мозг создан по закону, сформулированному Джоном фон Нейманом: «Надежная система из ненадежных элементов». Любителей и энтузиастов создания искусственного разума ждет долгая дорога, полная преград и ловушек.

Возможно, искусственный интеллект удастся создать с помощью нанотехнологии. Ученые, работающие в ведущих американских лабораториях, убеждены, что мы находимся в преддверии новой эры электроники. Буквально несколько месяцев назад удалось сконструировать отдельные элементы компьютерных систем, так называемые логические вентили, из одной молекулы. Следовательно, молекулярная электроника не является уже предсказанием в общем виде, ибо первые шаги на этом пути уже сделаны. Более того, удалось не только перейти на подобный двоичному альфа-цифровой уровень, применяя соответствующим образом сгруппированные атомы, но и создать проводники толщиной всего лишь в десяток атомов, что и увенчало успех новой технологии. Молекулярные переключатели или вентили должны соединяться такими же микроскопическими проводниками. Поэтому идет работа над созданием систем типа RAM (Random-Access Memory), которые будут в сотни раз меньше современных, причем и стоимость их производства колоссально уменьшится. На основе кремниевой электроники создаются компоненты размером в одну тысячную толщины человеческого волоса: это около ста нанометров, или сто миллиардных частей метра. Несмотря на то что и это немного, в молекулярной электронике становится возможным уменьшение размеров компонентов до одного нанометра. Уже через пять лет у нас появится совершенно новая технология создания компьютеров, которая ознаменует собой начало такой же грандиозной индустриальной революции, как та, что произошла в пятидесятые годы при переходе от катодных ламп к транзисторам. Если удастся преодолеть все трудности (а новая цифровая техника должна уже будет преодолевать проблемы квантовой механики), мы окажемся на пороге истинной революции, которая перевернет вверх ногами производство полупроводников во всем мире.

До настоящего времени чипы производятся методом гравировки на кремниевых пластинах. Стоимость таких чипов обратно пропорциональна их размерам: чем меньше становятся чипы, тем дороже их производство. Деятельность огромных производственных коллективов, которые используют лазер для гравировки каналов связи на кремниевых пластинах, окажется устаревшей. Эксперты уже говорят о совершенно ином методе – химических реакциях, при помощи которых из определенного числа молекул будут получаться элементарные соединения, и это будет очень дешево. У крупных производителей компьютеров может наступить настоящий коллапс, поскольку их дорогостоящее оснащение окажется чем-то вроде оборудования по производству свечей в сравнении с производством люминесцентных ламп. В настоящее время администрация Клинтона рассматривает возможность принятия уже в 2000 году программы National Nanotechnology Initiative для организации и контроля исследований в развивающейся области, каковой становится молекулярная архитектоника. Может быть, то, что еще не имеет названия, кроме предложенного мной – квантехнология, – вскоре переместится из лабораторий на промышленные предприятия.

Кремниевая эра, вероятно, подходит к концу. Я думаю, что следующим шагом в микроминиатюризации будет приближение к той конструктивной технологии, которую несколько миллиардов лет использует живая природа, так как наследование биологически обусловленных черт опирается на молекулярную архитектуру нуклеотидов как фундамент всего живого в процессе эволюции.

Следует также учесть, что до сих пор никто не знает, каким образом возникла жизнь, а диапазон мнений по этому вопросу простирается от гипотезы, что жизнь появилась в кипящих неорганических глубинах Земли, до предположения, что прабиологические конгломераты сложились в ледовом холоде. Я бы сказал, что нынешняя ситуация напоминает гениальную мысль дикаря, который, открыв принципы рогатки, понял, что ему недалеко уже до космических полетов. Этот образ сопровождает известная в научных кругах поговорка, что нет настолько сложного явления, которое бы при ближайшем рассмотрении не оказалось бы еще более сложным. Достаточно раздражают ведущиеся сейчас, в том числе и философами, разговоры о скором взятии человеком в свои руки руля собственной эволюции. Клонирование знаменитой овцы Долли, выполненное после почти трехсот неудачных экспериментов, уже принесло плоды в виде целых шеренг Эйнштейнов или умерших телевизионных звезд, которых будто бы удастся почти конвейерно «производить». Однако дикарь, о котором я упоминал выше, ближе к конструированию космической ракеты, чем самозваный биоинженер – к клонированию людей на заказ. Одновременно не только политики, но и множество лиц других профессий до такой степени испугались перспективы копирования людей, что с помощью законодательства начали блокировать пути к экспериментальному использованию эмбриональных клеток. Эти действия так же преждевременны, как было бы преждевременным запрещение древним китайцам запускать змеев из опасения, что вскоре последствием этого станут смертоносные катастрофы сверхзвуковых истребителей.

Иначе обстоит дело с медицинской терапией, основанной на современных знаниях в области генетики. Как можно узнать из опубликованных в настоящее время материалов, а во времена СССР – секретных, в Советском Союзе еще в 20-е годы были предприняты попытки скрещивания человекообразных обезьян с людьми. К счастью, из этого ничего не вышло. Это правда, что между геномом шимпанзе и человека различие составляет всего два процента, но в действительности – это миллиарды пар нуклеотидов. Вопрос в том, можно ли, возможно ли и следует ли удалять гены, которые в процессе развития организма приводят к наследственным дефектам, поставлен хорошо, но до сих пор нет на него однозначного ответа, поскольку оказывается, что для всех генетических недостатков человека в целом ни «да», ни «нет» ответить нельзя. Мне кажется, есть весьма острая необходимость нового, значительно усовершенствованного издания «Энциклопедии неведомого», устаревшей за последние двадцать лет. В ней вообще не было и речи о биотехнологии, а тем более – ни слова об этических проблемах, возникающих при подобном экспериментировании. Различные трансгенетические эксперименты позволили вывести многие виды растений с новыми потребительскими свойствами, однако эти эксперименты сопровождает страх перед непредсказуемыми результатами распространения и использования измененных таким образом растительных продуктов. С уверенностью можно сказать одно: вся эта область неимоверно запутанна и сложна – сверх человеческого понимания.

Появилась также новая, пока только экспериментальная, ветвь медицинской терапии, которая наряду с паутиной является еще одним примером того невероятного, что можно ожидать при осуществлении лозунга «догнать и перегнать жизненные процессы». Этот лозунг, провозглашенный мной в 1963 году, не только призрачная мечта, но и действительность, становящаяся как многообещающей, так и угрожающей.

На бактериях паразитируют фаги (например, палочка, развивающаяся и в нашем кишечнике), которые в несколько сотен раз меньше, чем отдельный эритроцит. Биологи утверждают, что это создание не живое и не мертвое. Оно не живое, поскольку в нем не происходит никаких процессов обмена веществ. Такой фаг имеет «голову», под которой при надлежащем увеличении видны расставленные «ножки». Найдя бактерию Escherichia coli[3] и распознав ее биохимически, он всовывает свою «голову» внутрь бактерии. С этой минуты он становится хозяином происходящих внутри бактерии жизненных процессов и так переключает их биохимические стрелки, что бактерия превращается в фабрику сотен фагов, после чего она лопается, а потомство фагов движется в поиске новых «жертв». Многие биологи считали, что встрече со своей «жертвой-бактерией» фаг обязан случаю. Однако в настоящее время процесс такого «поиска» считается более телеологическим. В основном путь фага соответствует зигзагообразной траектории частиц, подверженных броуновскому движению. Бактерия же выделяет в окружающую ее жидкую среду конечные молекулы обмена веществ. Происходит асимметричная концентрация таких выделений, и тем самым возникает след, который и использует фаг при поиске бактерийных клеток. Биологи склонны называть такого рода фаги химическими неживыми машинками, которые размножаются только внутри бактерийных клеток, завладев их обменом веществ.

Представленные выше явления направленного движения фагов биофизика причисляет к броуновскому движению, управляемому слабыми асимметричными полями. Такие процессы часто происходят там, где мы имеем дело с так называемыми фибриллярными белками. На сетке фибриллярных волокон происходят процессы энергетического наполнения живых тканей. Вдоль такого волокна движется так называемый ферментный мотор и, следовательно, управляемая генами микрочастица, которая проявляет асимметрию. Большие (в клеточном масштабе – многомикронных размеров) группы такого рода могут в ходе строительства генетической информации транспортировать различные субстанции, например рибонуклеиновые полимеразы. На основе управляемого броуновского движения можно представить картину развития будущих биотехнологий, которые позволили бы нам использовать абсолютно новые методики доставки активных соединений в глубь организма. Например, так называемая основа-матка, заполненная необходимым для организма веществом, движется в соответствии с кровообращением или обращением лимфы, и это не просто фантазия. Первые относительно простые варианты этой микромашинной технологии уже появляются. Например, заменители крови, переносящие газы. Их действие основано на том, что очень маленькие молекулы производных фторида углерода переносят кислород от эритроцитов к тканям. В артериальной крови эритроцит, который примерно в сто раз больше, чем молекулы эмульсии, выполняет, собственно, функции основы, насыщенной кислородом. Периодически циркулируя между эритроцитами и тканью, хорошо растворяющей в себе кислород, молекулы фторида углерода переносят его от эритроцитов к кровеносным сосудам, и таким образом кислород проникает из сосудов в ткани. Такого рода прикладная биотехнология позволяет нам пересылать лечебные субстанции в глубь организма к определенным органам-адресатам. До сих пор естественным считается то, что самые разнообразные виды лекарств принимаются внутрь через рот, в результате чего они распространяются по всему организму скорее хаотично и стихийно. Новый вид терапии будет осуществлять адресную ориентацию на органы, требующие медикаментозной или, проще говоря, жизненной поддержки.

Итак, хотя мы все еще далеки от познания процессов биогенеза, мы уже знаем, что, кроме нанотехнологии, достойной названия молекулярной архитектоники, в пределах биосферы также существует пикоархитектоника. Приставка «нано» означает одну миллиардную, а «пико» – одну биллионную часть метра. Заключение данного раздела книги должно тогда звучать, к сожалению, так: все значительно сложнее, чем способен понять разум человека, который, сторонясь экспериментальной науки, мечтает скрыться в царстве философского размышления.