Кирилл В (vakhnenko) wrote,
Кирилл В
vakhnenko

О дивный новый мир

Давно уже хотел написать пост о синтетической геномике, а также о большом пизд потенциальных опасностях ожидающих человечество из-за прогресса в этой области.

Дла начала краткий ликбез о ДНК. Те кто помнят школьную программу могут пропустить это параграф. Итак, наследственная информация человека закодирована в цепочках ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), которые упакованы в хромосомы. Базовый информационный кирпичик ДНК это нуклеотид, их в ДНК четыре вида (т.е. один нуклеотид ДНК можно смоделировать как сочетание двух битов). Определенная последовательность этих кирпичиков является набором информации, необходимой для построения организма и поддержания его жизнедеятельности. В двойной цепи ДНК один такой кирпичик информации называют "базовая пара". В человеческом геноме содержится примерно три миллиарда базовых пар, и где-то двадцать тысяч генов. Подробнее о ДНК можно почитать тут, например.

Взглянем на этот график. Фиолетовая прямая это закон Мура. Зеленая кривая это изменение стоимости полного секвенирования одного человеческого генома, т.е. определения точной последовательности базовых пар во всей ДНК отдельно взятого человека.



Видите как сильно упала стоимость секвенирования всего за полторы декады, и насколько она опережает рост производительности компьютеров в последние лет восемь? Вот немного цифр, дабы было лучше понятно. Секвенирование первого человеческого генома заняло 15 лет и стоило три миллиарда долларов. Уже в этом году в свободной продаже появится автомат HiSeqX10, способный менее чем за день секвенировать один человеческий геном где-то за тысячу долларов.

Или вот еще весьма любопытный аппарат, который грозятся начать продавать к концу этого года. Все что надо -- воткнуть его в USB порт компьютера, и поместить на встроенный сенсор каплю крови. Штучка секвенирует 150 миллионов базовых пар в час, и способна проработать в течении шести часов. Стоить она будет в районе 900 долларов. Всего пять лет назад это был бы уровень нехилой лабы, а теперь даже подросток сможет позволить себе быстренько узнать в домашних условиях нет ли у него повышенной вероятности стать алкоголиком, кем по национальности были его предки и является ли его папа его папой.



И секвенированием все не ограничивается, конечно. Также появляется все больше вариантов искусственного синтеза больших сегментов ДНК. Просто вкладываешь в компьютер произвольную последовательность базовых пар, и аппарат под его контролем самостоятельно шлепает с нуля цепочки ДНК. Например компания Synthetic Genomics грозится в этом году выпустить аппарат с предположительным названием GeneBot, который сможет при минимальном участии человека синтезировать цепочки ДНК/РНК длиной в сто тысяч базовых пар. Этого еще не хватит для создания полного генома бактерии кишечной палочки, например (там три миллиона базовых пар), но вот для сложного вируса уже хватит с головой. Причем при наличии средних навыков в молекулярной биологии, тот геном бактерии можно склеить и из фрагментов по сто тысяч базовых пар. Или можно подождать появления аппарата, который сможет с нуля синтезировать весь геном для микроорганизма -- прогресс в этой области идет очень быстро.

Далее этот "синтетический" геном можно вставить в некий микроорганизм заместо оригинального ДНК, и тот начнет размножаться уже с полностью новым синтетическим геномом. Примеры такого уже есть: первая искусственная форма жизни (кстати, я буквально две недели был на выступлении этого самого Крейга Вентера). Чем это опасно, спросите вы? Ну вот простой пример. Геномы всех микроорганизмов находятся в открытом доступе в интернете. Нужен вам полный ДНК код сибирской язвы? Не вопрос. А может вам нужен туберкулез? Да нет проблем, вот c десяток вариаций оного, включая и полностью устойчивые к антибиотикам. Бери да синтезируй.

Причем ладно еще существующие в природе микроорганизмы. Нынче стало весьма просто создавать в гражданских лабораториях такие вещи, что создатели биологического оружия времен холодной войны плакали бы от счастья. Например в далеком уже 1998 году исследователи с помощью т.н. "рекомбинации семейных генов" (см. иллюстрацию ниже) сумели всего за один цикл селекции вывести бактерию, которая была в 270-540 раз менее уязвимой к бета-лактамным антибиотикам. Еще раз -- за цикл селекции устойчивость бактерии к антибиотику выросла почти на три (!) порядка. Насколько я понял те ученые просто прекратили дальнейшие работы в этом направлении, ибо побоялись возможности того, что выведенная ими супер-бактерия вырвется из лаборатории.



Или вот еще пример, веселей. На основе бактериальной ДНК в прошлом году был создан аналог транзистора, названный транскриптором. Продемонстрировано что с помощью этого транскриптора в бактерии можно создавать логические вентили AND, NAND, OR, XOR, NOR и XNOR. Также продемонстрировано что транскрипторы довольно устойчивы, и передаются следующим поколениям бактерий. На иллюстрации ниже D и E изображают логический вентиль XOR.



С помощью транскриптеров, к примеру, в бактерию можно "вмонтировать" логический счетчик делений. Возьмем супер-устойчивую бактерию из предыдущего примера, да и встроим в нее до кучи максимально возможную летальность после прохождения N делений, скажем сотни тысяч. Если её распылить в нескольких крупных аэропортах мира, то представляете как сильно она успеет распространиться до момента активации "летальной программы" в большинстве эти бактерий? И это то что в принципе возможно сделать уже в ближайшие годы, и притом пришло мне в голову пока я писал пост -- а ведь я не слишком изобретательный человек.

Сделаю тут небольшое, но нужное отступление. Мне всегда импонировала довоенная американская концепция стратегических налетов. Нет, она отнюдь не состояла из ковровых бомбометаний по городам, как некоторые могут подумать. Американцы намеревались использовать свою стратегическую авиацию для выбивания ключевых точек экономики противника. Взять, например, шарикоподшипники. Они используются в массе машин и механизмов, от турбин до велосипедов. Выбей производство подшипников -- и вражеская военная экономика через какое-то время попросту заглохнет, что в войне моторов равнозначно проигрышу. Почему у американцев не получилось во Вторую мировую войну так сделать это другой вопрос; интересующиеся могут погуглить "Налёт на Швайнфурт", и т.п. Но для своего времени концепция очень смелая, и куда более гуманная нежели окопная бойня Первой мировой войны.

В наше же время государства стоящие на определенной ступени развития могут без всяких проблем обрушить чью-то экономику. Собственно, вся история холодной войны это балансирование на пороге такого взаимного уничтожения. Совокупного ядерного потенциала США или СССР хватило бы, например, на почти полное обнуление всех основных энергетических и топливных мощностей друг друга (да и вообще всего мира) -- с возвращением экономик пострадавших стран в лучшем случае где-то на уровень XVIII-XIX века.

А теперь такой вопрос: могут ли что-то подобное проделать всего лишь несколько обывателей? Ну, в настоящий момент это определенно невозможно. Все что может сделать решивший отомстить обществу индивид -- это взять дробовик или нож, и пойти в школу. Ну, максимум отравить городской водопровод, или там кинуть в водозабор ГЭС бомбу. И вот почему меня довольно сильно пугает синтетическая биология: с развитием оной эти самые недовольные индивиды гипотетически смогут наносить страшные по силе удары по глобализованной экономике. Представьте: нашел недовольный жизнью экономист некую серьезную системную уязвимость в современной экономике, сильным воздействием на которую может быть создан самоподдерживающийся процесс уничтожения, эдакая спираль смерти времен Депрессии в куда более серьезном масштабе. Далее под эту уязвимость не менее недовольный жизнью постдок-биолог создает специальный самовоспроизводящийся микрозавод, также известный как бактерия. ДНК этой бактерии до кучи можно выложить в интернете, дабы её могли воссоздавать и распространять всякие антиглобалисты и прочие выживальщики во всех уголках земного шара. То что такие люди найдутся для меня не вызывает никаких сомнений. Взять того же придурка из Колорадо Джеймса Холмса, который в кинотеатре убил 12 человек и ранил еще 70. Человек ненавидел окружающих его людей и мир настолько, что хладнокровно спланировал массовое убийство незнакомых ему зрителей. Причем заранее знал что после этого он либо будет убит/казнен, либо проведет в тюрьме остаток своей жизни. И ведь он в то время пытался получить кандидатскую степень в нейрологии -- т.е. хоть и выродок, но отнюдь не полный тупица.

В общем такие вот пироги. Нынешний террор типа атак 11 сентября по сравнению с этим возможным будущим будет смотрется невинной игрой в крысу. Естественно, что работающие в этой области биологи понимают всё это. В упомянутом выше синтезаторе ДНК GeneBot есть GPS, который деактивирует синтезатор если тот сдвинут хотя бы на метр. Перед включением аппарата оператор обязан пройти биометрическую аутентификацию. Все новые цепочки ДНК обязаны проходить проверку в головной конторе, прежде чем синтезатор начнет их делать. И т.д. Но сможет ли это предотвратить в этом веке биологические мегатеракты, могущие в худшем варианте развития событтий привести к падению современной человеческой цивилизации я не знаю. Надеюсь что смогут. Но условный автомат Калашникова я все-таки буду осваивать, на всякий случай.

P.S. А вот и первая ласточка.
Tags: биология, политика, футурология
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 32 comments