- -
- 100%
- +
Для обычного человека фенотип оказывается намного значимее генотипа. Гены – штука незаметная, а то, во что генетические инструкции уже вылились, – мимо этого не пройдешь.
В основном общество так «перемалывает» генотип, что гены дарят нам лишь внешность, здоровье и тип реакции на события. А остальное – от черта, то есть от фенотипа и социальной адаптации.
Как общество закрепляет результаты отбора
Естественный генетический отбор человек давно подменил искусственным. И это не евгеника, не улучшение человечества. Это жизнь – капкан фенотипических приоритетов.
Вы никогда не задумывались над простым вопросом: почему мы стараемся выглядеть как все? Почему мы так легко управляемы? Почему мы боимся выделяться из общества? Почему существует такое понятие, как мода? Почему все стремятся этой моде соответствовать? Это, если хотите, связано с заложенной в нас потребностью подражания. В стае молодые самки подражают старым, детеныши – матерям, матери – своим матерям и т. д. Без единства, без узнаваемости стая перестает быть стаей. Точно так же, на этом же принципе, построено и человеческое общество. В нем существует аналогичная иерархия, в нем работают законы «подобия», в нем играются стандартные роли. Так что мы со своими законами, бытом, поведением образуем стаю более высокого уровня. И только.
Фенотип заставляет придерживаться «идеалов предков». Мы называем их традициями, устоями и т. п. На самом деле – это заложенные в памяти фенотипические модели, доставшиеся от родителей. Вся линия поведения приверженца восточной культуры будет отличаться от линии поведения западного человека. Манера речи, характер одежды подчеркивают нашу принадлежность к тому или иному фенотипу. Смуглая кожа, темные глаза, темные волосы – вы безошибочно определите этот фенотип как «южный». В зависимости от дополнительных, более мелких отличий, вы сможете понять, к какой национальности принадлежит тот или другой человек. Так что нации – естественный отбор генетических признаков, оформившихся в единый фенотип. Если немного шире посмотреть на вещи, то фенотип нации складывался, конечно, из неоднородного генетического материала, но отбирался (на уровне интуиции) лишь «родной», «сходный», чтобы образовать устойчивые, передающиеся по наследству внешние черты. Иногда даже расовые признаки значат меньше, чем фенотип, внутри которого сформировался тот или иной человек. Конечно, скандинав не станет таким же смуглым и узкоглазым, как азиат, но если он воспитывался в культуре азиатского фенотипа, жил в тех же климатических условиях, соблюдал обычаи местных жителей, то будет гораздо ближе к ним, чем к своим биологическим родственникам из Норвегии или Швеции.
К тому же нередко в понятие фенотипа включается и модель психологической реакции на раздражители. Это тоже проявление генетических инструкций – но на уровне психики. И эти инструкции «заказывают» наши социальные роли. Мы часто употребляем слова «хороший» или «плохой». Есть «хорошие парни», которые точно исполняют свои социальные функции: рабочие должны работать, банкиры – делать деньги, ученые – совершать открытия. Есть «плохие парни», которые не хотят работать, не любят соблюдать правила, установленные «хорошими парнями», отнимают у них «добычу», и потому они отвергаются обществом. Однако если «плохой парень» добывает свои деньги и начинает придерживаться рамок, установленных для «хороших парней», он тоже становится «хорошим парнем». Это деление на своих и чужих, друзей и врагов, хороших и плохих тоже определяется на уровне нашего восприятия другого фенотипа. Внешность, поведение, реакции западного человека могут показаться «нецивилизованными», «нелепыми», «неприличными» на островах Океании.
Человечество не является чем-то единым, хотя мы постоянно пытаемся доказать себе обратное. Несмотря на то что мы практически не отличаемся генотипом, мы совершенно различны по фенотипу и ответам нашей психики на раздражители. Эти различия вписаны в наши хромосомы. И не только в хромосомы. На уровне подсознания каждая нация создает свой идеальный образ. Каждый тип цивилизации проецирует свою модель восприятия соседей. Для европейцев кочевые народы Аравии – дикие племена. Для полунищих арабов – американцы живут в грехе и лжи. У европейцев национальный фенотип аравийцев не вызывает приязни. Для жителей арабского мира объединенный фенотип «цивилизованного белого человека» тоже достаточно отвратителен. Все время идет борьба генов за выживание, и она проецируется в борьбу за выживание фенотипов.
Кроме того, в каждом обществе существует некая условная шкала, по которой оцениваются достижения каждого из его членов. Помню, меня всегда потрясало, что в большинстве американских фильмов хороший американец обязательно добивается успеха, уважает закон и верит в Бога. У него есть еще масса особых качеств, но основные – успешность, обязательное уважение к закону и вера. Внешне он гладок лицом, имеет широкую улыбку, открытый взгляд, сильные мускулы и хорошую осанку. Если хоть чего-то одного нет, то ему не занять достойного места в обществе. Хороший американец – это янки с рекламного плаката.
На самом деле полное соответствие национальному фенотипу – это полное обезличивание, отказ от индивидуальности. Но в обществе как раз и отбираются не индивидуальности, а коллективисты, то есть те, кто способен «не выделяться» или «выделяться, но по правилам». Обычно «вожак стаи», «столп общества», «лидер» тоже из этой среды, он просто лучший в своем фенотипе: самый соответствующий, он имеет все качества, которые ценятся этим обществом, плюс активность, которой недостаточно у других. «Другие» – это молчаливое большинство, стремящееся подняться вверх по шкале соответствия.
Представьте себе нашу страну в годы строительства ее светлого будущего. Это было общество с жестко регламентированными кастами. На марках, плакатах, со страниц газет на нас смотрели лица «представителей каст», нам показывали, как должен выглядеть молодой боец, девушка-швея, торговый работник, секретарь горкома и т. п. Каждому «разряду» полагалось иметь внешние отличительные признаки. Эти внешние атрибуты нам декларировали в прессе и по телевидению, они воплощались в образах героев экрана. Генетические данные в таком структурированном обществе нивелировались. Но по фенотипу в ту или иную среду вербовались новые рекруты. Те, кто хотел занять свою социальную нишу, «подтягивал» внешние данные, «обманывал» гены. То есть мимикрировал. Достаточно вспомнить миллионера Корейко, имеющего вид типичного счетовода. И так происходит не только в отдельно взятом обществе, это всемирный закон, по которому формируются «социальные типы».
В природе, стараясь выжить и передать себя потомкам, гены тоже пользуются обманом. Той же самой мимикрией, только не социальной, а видовой. Многие безобидные бабочки раскрашиваются ярко и броско, чтобы сообщить птицам: «я невкусная», «ядовитая». Съедобные гусеницы подделываются под отравительниц птичьего рода. Некоторые мухи «надевают» полосатое, как у осы, брюшко. Бабочки, сложив крылья, становятся «сухими листками». Богомолы, застыв на кусте, неотличимы от веточек. Хамелеоны легко перекрашиваются под любую поверхность и сливаются с нею. Многие рыбы тоже превосходно умеют менять окраску. В природе мимикрия – способ генов продолжаться и продолжаться. А продолжаться и продолжаться можно лишь скрыв правду, что ты безобиден. И слабые подражают агрессивным, ядовитым, хищным.
В обществе никто ничего не скрывает. В обществе (которое просто большой садок стремящихся выжить генов) создается жизнеспособная (государственная, национальная, политическая) структура. И уже она диктует, кто и как должен выглядеть внешне, как себя правильно вести и как правильно думать, чтобы соответствовать… лучшей для употребления генетической модели.
Стоит ли бояться химер
Еще один вопрос: кто такие химеры? В греческой мифологии химера – это существо с головой и шеей льва, туловищем козы и хвостом дракона. В реальности скрещивание между разными биологическими видами у животных невозможны. Поэтому химеры получаются только искусственным путем – в лаборатории.
Последние годы принесли нам первые опыты по созданию таких животных. Правда, часто используются не внешние данные, а ген, заведующий какой-то функцией. Но если добропорядочная коза начинает давать молоко, из которого можно ткать шелк – это уже не коза, а химера. Если в геном мыши ввели ген медузы и получили мышат со светящейся зеленой шерсткой – это тоже химера. Биолог Энтони Перри утверждает, что теперь можно производить слонов с крыльями, зайцев с львиной гривой, крокодилов с ушами зайца и т. п.
Можно. И, вероятно, такие эксперименты будут. Хотя наука сейчас больше ориентирована на животноводство и легкую промышленность. Шелк – это сразу в разработку, серийное производство козьего шелка сулит большие выгоды. Четырехлапый цыпленок – подарок любителям «ножек Буша».
Обычная технология получения животных-химер – введение чужих генов проколом клеточного ядра. Это сложная и дорогая технология. Гораздо эффективнее использование безвредного штамма вируса иммунодефицита человека. Почему именно ВИЧ, а не какой-то другой вирус? ВИЧ гораздо активнее, он прочно встраивает в геном химерные гены. В случае использования более «лояльных» вирусов встроенные гены быстро теряли экспрессию (то есть переставали включаться) и эксперименты проваливались.
Включение и выключение генов – самая сложная задача, которую должна решить генетика. Если она этого не сделает, то все мечты о клонировании и генной инженерии можно забыть. Сейчас уже нащупываются пути решения этой проблемы. Прежде пробовали «щелкать выключателем» при помощи направленного оптического луча, с помощью доставки хромофор – молекул, чувствительных к свету, – к молекуле ДНК. Но этот метод слишком сложен и малоэффективен. Американцы использовали для включения и выключения заданных генов механизм денатурации (метод плавления биополимеров). Известно, что под сильным внешним воздействием молекула ДНК разворачивается из спирали и распадается на две цепочки. Ученые прикрепляли к цепочкам крохотные кристаллы золота (1,4 нанометра в диаметре) и включали высокочастотное электромагнитное поле. Нанокристалл нагревался, ДНК на короткий промежуток времени «расстегивалась». Вызывалось искусственное деление ДНК, которое автоматически включало нужный ген (или выключало его). Поле отключали, и ДНК снова «приводила себя в порядок». Конечно, чтобы полностью освоить управление выключателем, потребуется не один год. Но, используя этот рубильник, можно заставить встроенные гены работать так, как требуется.
Конечно, никто не собирается делать из живых существ монстров. Генетических ошибок хватает и в природе. Даже у людей без всякого научного вмешательства рождаются дети с двумя головами, без рук или ног, с лицами, напоминающими звериные, и прочими дефектами. Век назад их показывали в цирке и на ярмарках как диковины природы. Рождаются и подобные животные. После чернобыльской аварии увеличилось количество мутаций, вызывающих неправильное формирование скелета, изменение формы лап, бесшерстность и прочее. Нет, создание химер из мифологических книжек, вероятно, останется только невоплощенной идеей. Но изменением функций, усовершенствованием тех или иных органов занимаются сейчас во всем мире. Например, в лаборатории Колд-Спринг-Харбор (США) работают с мушками-дрозофилами. Ученым известно, что мышиный ген РКМ заведует у грызунов работой долговременной памяти. У мушек такой памяти нет. Исследователи вставили мышиный ген в геном мухи и получили потомство дрозофил, которые решали задачи лабиринта лучше, чем мыши. Немодифицированные мухи запоминали «запретную зону», но через день о ней уже не помнили. Мухи с геном мыши не забывали о «запретке, где бьет током» и через день. Дрозофила, получив мышиный ген, конечно, не стала мухомышью, но по типу формирования памяти она на какую-то часть – мышь.
Можно, вообще, создавать не химерных животных, а химерные комбинации клеток. Коза, дающая молоко, из которого ткут шелк, – хорошо. Но можно обойтись и без козы. Генетики из провинции Квебек (Канада) взяли клетки легких коровы, клетки почек хомяка, вставили в них гены двух видов шелкопрядов и создали «клеточные фабрики» по производству шелка. Сообщается, что шелк производится в лабораторных условиях: волокна образуются из концентрированного раствора протеина в воде. Волокно, полученное путем генной инженерии, столь же плотное, как натуральный шелк, но не такое эластичное. На новый вид шелка уже есть спрос: в нем заинтересованы и промышленность, и медицина, и армия. К тому же при полном освоении метода этот шелк станет дешевым. Компания Nexia, которой принадлежат лаборатории, назвала свое детище BioSteel – биологическая сталь. Это соответствует истине: шелк намного прочнее обычного.
Как видите, по определению – это химеры. Создания, собранные из частей. Но использования биотехнологий на животных бояться не стоит. На самом деле создание химер – ступень к освоению правильной сборки «венца природы» – человека.
Часть 2
Полигон для генов
И отступят болезни
В последнее десятилетие биотехнологии развиваются бешеными темпами, и можно смело говорить, что уже в этом веке сбудется мечта человечества: мы окажемся способны победить болезни. В Англии сегодня собираются провести поголовное ДНК-сканирование и хранить результаты генетических анализов в «досье» на каждого жителя островов. Это вполне необходимый и очень разумный шаг. Именно такую политику, вероятно, нужно будет вести в любой стране – богатой или бедной. Банк генетических данных сразу решает несколько задач: диагностируются известные наследственные заболевания и прогнозируются болезни, которые человек может получить в течение жизни. Зная, как будет развиваться организм человека, мы реально сумеем ему помочь. А когда врач вооружен не только результатами обычных лабораторных анализов, а может заглянуть в жизнь клетки и программу ДНК – ему легче назначить правильное лечение или предупредить какой-то недуг. Скоро английские врачи получат возможность, принимая пациентов, соотносить их симптомы с генетической картой. Это позволит более точно подобрать метод лечения, нужные препараты, диету, физические нагрузки.
Ни для кого не секрет, что один и тот же препарат оказывает на людей разное воздействие. И это справедливо: ведь генетическая предрасположенность, переносимость лекарств у каждого индивидуальна. Сейчас против одного и того же заболевания разрабатываются сразу несколько лекарств. Какое из них применить? Какую дозу назначить? Анализ крови и мочи этого не подскажет. А генетический анализ даст точный ответ. Поможет банк генетических данных и в экстремальных ситуациях. Например, случилась авария, в которой пострадало много людей. Времени для проведения каких-то лабораторных исследований нет, счет идет на часы или минуты. И тут генетическая карта решает все. Ориентируясь на эти беспристрастные данные, врач не ошибется. Он выберет оптимальный путь спасения. А если потребуется срочная трансплантация органов, пострадавшему найдут подходящие, которые его организм не отвергнет. В будущем у людей появится не только карта данных, но и замороженный генетический материал, который можно будет использовать в критических случаях.
Пока, конечно, больных лечат обычные врачи. И у них нет данных по ДНК. Вот почему они иногда ошибаются. Но мы все больше учимся оперировать достижениями генетики и биоинженерии. Применяются новые методы лечения с использованием генной инженерии, создаются работоспособные искусственные органы.
Шотландские биотехнологи создали искусственную печень. Они разработали специальную технологию обработки гепатоцитов (клеток печени) на биосовместимые мембраны. Потом такой гепатоцеллюлярный блок вживляется в больную печень. Современная медицина пока не знает иного способа спасти больных с тяжелой формой хронической печеночной недостаточности, кроме трансплантации всей печени или ее части. Но это не всегда возможно. Если же использовать вживление клеточных блоков, то клетки печени смогут получить «эталон правильного устройства» и улучшить свою работу. Печень регенерируют, и она станет нормально очищать организм. Создатель нового метода доктор Хелен Гранд говорит: «Единственный способ спасти умирающую печень – это ввести в нее новые клетки. Разработанный нами метод позволяет создавать специальные банки гепатоцеллюлярных блоков, которые могут храниться в морозильных камерах до двадцати восьми дней и использоваться при поступлении тяжелых больных. А если нам удастся использовать для создания таких блоков эмбриональные стволовые клетки, то проблема донорской печени может быть решена». Это спасет жизнь тем, кому нужна немедленная помощь.
Вполне вероятно, пройдет еще десятилетие, и отступит слепота. Врачи и биоинженеры учатся выращивать глазное яблоко, так что в новом веке поврежденный глаз смогут быстро заменить новым. Пока эксперименты ведутся на примитивном материале – на лягушках.
Японские специалисты из Токийского университета успешно вырастили глазное яблоко из эмбриональных клеток амфибии и вживили его экспериментальному головастику. Для этого, правда, собственный глаз головастика пришлось удалить. Прошла неделя – и тесты показали, что новый глаз прижился полностью. Самое главное – он был принят нервной системой головастика и вполне способен реагировать на нервные импульсы. Профессор Макото Асашимо, глава разработчиков, смог добиться этого, воздействуя на клетки ретиноевой кислотой. Причем разная концентрация этой кислоты дает жизнь разным типам клеток: одна концентрация требуется для «выращивания» органов слуха, другая – для кожи. Самая низкая концентрация применялась для создания глаза. Профессор вырастил в лаборатории множество органов слуха и зрения, прежде чем искусственный глаз был пересажен головастику. Скоро в Японии планируют перейти к опытам на более высоко организованных животных, а потом и на человеке.
Опыты по выращиванию тканей и целых органов ведутся во всем мире. Уже вполне реально растить в пробирке редкие виды клеток (так называемые донорские клетки), которые способны не вступать в конфликт с нашей иммунной системой. Американцы благополучно вырастили внутри мыши человеческое ухо. Ухо как ухо. По большому счету могли бы растить и не используя мышь. В другом центре выращивают носы. Носы эти получаются тоже вполне нормальными. Теперь на очереди искусственно созданные почка, печень, молочная железа, сердце. Пройдет не более полувека, и мы сможем растить все, что пожелаем. Единственное, что будет нам еще неподвластно, – замена мозга. А так… организм будет разбираться и собираться, как любая машина. Мы ведь тоже механизм, но не железный, а из органических тканей и крови. Уже известно, как заставить клетки произвести костную ткань (а это очень важно для травматологии). Американские генетики научились заставлять клетки производить двадцать видов белков, которые и надзирают за ростом костной ткани. Был даже проведен потрясающий эксперимент, в ходе которого двенадцати добровольцам, имеющим большие потери костной ткани в верхней челюсти, нарастили утраченную кость! Воздействием на белки была послана команда: «Клетки ткани, измените свое назначение!» И мягкая ткань стала твердой костью.
Так что недалек тот день, когда протезирование станет простой и успешной процедурой. Основная проблема искусственных органов – приживление. Но органы, выращенные из родных клеток, не будут отторгаться. Другая проблема – встраивание в работу нервной системы. Как видите, этот барьер уже преодолен (пусть на лягушке). Новая технология придет на помощь инвалидам. И тогда не нужно будет создавать сложные механические конструкции, чтобы заменить руку или ногу. Искусственная нога, состоящая из «своих» костей и мышц, сможет заменить потерянную вследствие несчастного случая. Представьте, сколько людей, лишенных подвижности, смогут вновь обрести здоровье! Они, пожалуй, составят население небольшой страны.
Лекарство против СПИДа
Конец прошедшего века кроме множества грандиозных открытий принес и страшные инфекции. Мирно дремавший тысячелетиями вирус неожиданно стал причиной гибели и страданий миллионов людей. Самое страшное для врача – чувствовать собственное бессилие, и потому проблемой ВИЧ-инфекций занимаются многочисленные клиники и институты. Постоянно появляются новые идеи, новые лекарства, новые данные о смертельной болезни.
Не так давно около пятнадцати тысяч зеленых насаждений близ Павлодара погибло от ценногеноза. Это грибковое заболевание возникает после частых засух. Экологи окрестили болезнь древесным СПИДом. Грибок, который образуется на коре растения, убивает иммунитет. Налицо все признаки развития ВИЧ. Сначала у деревьев опадают листья, потом слезает кора. Тот год из-за повышенной солнечной активности выдался очень засушливым. И деревья, которые не сгорели в лесных пожарах, пострадали от ценногеноза.
По прогнозам экологов, в ближайшие пять лет окрестности Павлодара могут стать абсолютно «лысыми». Уже сейчас вместо пышной зелени повсюду стоят скелеты умирающих от СПИДа деревьев.
Американцы недавно идентифицировали белок, который вырабатывает вирус СПИДа. Теперь они заняты созданием лекарства, которое сможет блокировать работу белка и его производство. Если такое средство будет найдено, то вирус «посадят в тюрьму»: он так и останется в зараженной клетке и не сможет ее покинуть. Если белок не уйдет из клетки, то не будет распространяться и болезнь.
Пока же пробуют «законсервировать» болезнь, не дать ей поразить все органы человека. Но у вируса непростой характер. За десять лет было предложено много сильных препаратов. Первоначально они работали, а потом вдруг начинали давать сбои.
Специалисты из научно-исследовательского центра в Теннеси, изучая характер этих сбоев, пришли к выводу, что сбои вызывает не сам вирус, а повышенная активность нашего собственного гена MRP4. Именно он нейтрализует действие лекарств, занятых ремонтом больных клеток. Ген «выгоняет» лекарство до того, как оно сможет остановить размножение вируса. И препарат выводится из клетки. А вирус остается. Выяснилось, что чем активнее этот ген в лимфоцитах больного, тем меньше результатов дает лечение.
С такими «подарками» генома ученые сталкивались и раньше. В нашей ДНК есть гены-извращенцы. Они так активно борются за «чистоту» клеток, что либо полностью устраняют химическое воздействие (а медикаменты – химические вещества), либо изменяют действие лекарств. Эти гены виноваты в том, что, проглотив таблетку, человек может… умереть. Хорошо хоть, что такие злокозненные блюстители порядка есть не у каждого человека. Но ген MRP4, к несчастью, явление распространенное. Его охрана и мешает лечить больных СПИДом, иначе те препараты, которые уже существуют, действовали бы безотказно.
Это одновременно и хорошая новость, и плохая. Хорошая, потому что теперь генетики знают врага в лицо, это облегчает выбор правильной стратегии борьбы. Плохая, так как придется бороться не только со СПИДом, но и с геном. И чем раньше будет разработано средство, устраняющее усилия гена, тем быстрее мы победим СПИД.
На сегодняшний день нет препаратов, которые полностью уничтожают вирус. Есть лекарства, которые могут замедлить течение болезни и продлить жизнь. Тут тоже реально поможет генетика. Если больной пройдет полное молекулярно-генетическое тестирование и у него выявят парадоксальный ген, то ему будут назначать сразу же наиболее мощные антивирусные средства. Конечно, это хуже, чем блокада гена, но лучше, чем бесполезное лечение. Может быть, именно на вирусе иммунодефицита ученым и удастся наиболее полно применить генную терапию. Во всяком случае, есть несколько обнадеживающих примеров.
В сентябре 1990 года специалистам Национального института здоровья США удалось остановить разрушительный процесс у маленькой пациентки, которая появилась на свет с первичным иммунодефицитом. У ребенка взяли клетки иммунной системы, ввели в них здоровые гены, прикрепив к вирусу лейкемии мыши, и снова ввели в организм. Подобную «подсадку» генов провели и другой девочке с подобным заболеванием. Американским девочкам пришлось пройти двенадцать процедур. Конечно, вирус СПИДа в их телах не полностью уничтожен, но болезнь «законсервирована», измененные клетки у них выживают и вырабатывают необходимый фермент.
По методу ученых из Национального института здоровья США можно лечить болезни, с которыми организм не справляется самостоятельно. Достаточно указать клеткам, как нужно работать правильно. Иначе: взять «свои» клетки, добавить в них правильный генетический код и вернуть их на место.
Такая процедура у медиков называется ex vivo, «вне тела». Есть и другой метод – in vivo, «внутри тела». В этом случае гены встраивают (обычно при помощи ослабленных вирусов) напрямую, вводя в организм. Но тут есть много сложностей и побочных эффектов. Никто не сможет сказать точно, как поведут себя введенные в организм гены. Никто не сможет поклясться, что слабый вирус не принесет вреда.