Биологическая революция: угрозы мнимые и реальные

Доктор биологических наук (1962 г.), профессор (1965 г.), действительный член Российской академии наук (1970 г.). Основатель и директор Института белка РАН (с 1967 г.). Заведующий кафедрой молекулярной биологии Московскогого Государственного университета им. М. В. Ломоносова (с 1973 г.). Член Президиума Российской академии наук (с 1990 г.). Основные научные работы – в области исследования рибонуклеиновых кислот, молекулярных механизмов биосинтеза белка и котрансляционного сворачивания белков. Ленинская премия за открытие и исследование информационных рибонуклеопротеидных частиц – информосом (1976 г.), Государственная премия СССР за исследования структуры и функции белок-синтезирующих частиц – рибосом (1988 г.).

Вредны ли трансгенные овощи

Сейчас много говорят о том, опасны или безопасны трансгенные сельскохозяйственные растения, следует ли разрешить их широкое внедрение, должна ли трансгенная продукция помечаться специальными значками, информирующими потребителя, что он покупает именно трансгенный картофель, и тому подобное. По моему мнению, это проблема не столько научная, сколько коммерческая. В борьбе с конкурентами не может не использоваться естественное недоверие людей к новому и незнакомому. Вопрос в том, располагают ли противники трансгенных растений мало мальски серьезными аргументами.

Разумеется, есть некоторые аспекты, которые надо иметь в виду и ученым, и сельскохозяйственным работникам. Так, если методами генной инженерии создан сорт, устойчивый к гербицидам, он может распространяться как сорняк, который будет очень трудно искоренить. Но при хорошо организованном контроле вероятность этого невелика. Для человека же трансгенные растения опасны не более, чем обычные, а скорее менее, именно потому, что их качество жестко контролируют.

Иногда приходится слышать такие вопросы: "Могут ли трансгенные растения при употреблении в пищу повлиять на геном человека?", "Если векторы, которые применяют для введения в геном растения новых генов, – это вирусы, то не заразят ли они людей?" Едва ли подобное возможно. Во всяком случае, привести научные обоснования того, что геном трансгенного растения может как-то повлиять на геном человека, пока еще никому не удавалось.

Вирусы, встроенные в трансгенные организмы, по определению не инфекционны и не патогенны: они не заражают при контакте и не вызывают симптомов болезни. Искусственно создать болезнетворный вирус – это совершенно другая и весьма сложная задача (ее решают создатели биологического оружия). Патогенность вируса зависит от обширного комплекса генов и признаков, который даже не изучен до конца. Чтобы новый патогенный вирус возник случайно, да еще из векторной конструкции, которую создавали с совершенно другими целями – то есть чтобы вектор, введенный в клетки сои, переместился в человека, – это очень маловероятно. Скорее новый патоген возникнет из какого-нибудь естественного вируса, но это время от времени происходит в ходе эволюции и без вмешательства генной инженерии.

Напоследок еще одно замечание. Многие помнят чрезвычайное происшествие с пчелами, имевшее место несколько лет назад: гибрид африканского дикого вида с медоносной пчелой неожиданно оказался агрессивным. Пчелы роились, покидали ульи, насмерть кусали животных и даже людей, захватывали новые территории, двигались с юга на север, – словом, творилось нечто в духе "Роковых яиц" М.Булгакова: непредсказуемое распространение опасного нового, пусть не вида, но гибрида. И причиной всех этих ужасов был не какой-то сложный генетический эксперимент, а обычная гибридизация. Конечно, подобное может произойти и при создании трансгенного организма, от случайностей не застрахован никто. Но генные инженеры в геном вводят один два новых гена, а при скрещивании может возникнуть огромное множество генных комбинаций и, следовательно, непредсказуемых признаков у потомства. Однако отказаться от традиционных методов селекции "зеленые" почему-то не предлагают.

Генная терапия: снова личность против общества?

Еще один больной вопрос, связанный с новыми возможностями биологии, – генная терапия. Насколько эффективны новые методы лечения, основанные на введении чужого гена в организм пациента? Хорошо ли мы осознаем, какие тут могут быть последствия? Вообще, допустимо ли с точки зрения этики применять генную терапию для лечения людей? (Здесь речь идет в основном о том, что пациент должен получать полную информацию о различных возможных путях лечения, об их трудности, эффективности, степени риска, с тем чтобы он мог осознанно сделать выбор. Но ни в коем случае не следует считать такие генно-терапевтические методики, как, например, лечение рака, "исправлением генома человеческой особи", ведь нужный ген вводится только в некоторые клетки, и это изменение ненаследуемо. Генно-инженерные эксперименты с человеческими яйцеклетками запрещены.)

В отличие от предыдущего, вопрос об опасности генной терапии вполне серьезен. Тем более что обычно из виду упускают один важный момент. Много говорится о том, какие последствия может иметь генная терапия для индивидуума, и ничего – о том, как она повлияет на будущее человечества в целом.

Никто не сомневается, что генетическое лекарство от рака, или безоперационный способ лечения инфаркта, который уже сейчас внедряют в медицинскую практику, или терапия наследственных заболеваний – благо. Но допустим, мы научились эффективно и в массовом порядке лечить наследственные заболевания. Отныне носители дефектных генов не страдают и не умирают, а живут нормальной жизнью. А это значит, что гены болезней передаются по наследству, от родителей к детям, и постепенно накапливаются в генофонде человечества. Через некоторое время значительная часть популяции просто не сможет существовать без генно-инженерных "костылей"; трансгенные операции станут так же распространены, как пломбирование зубов. Конечно, если у государства хватит на это денег.

Другая большая группа генно-терапевтических методов ориентирована на противодействие старению, продление человеческой жизни. (Сюда же можно отнести онкологию, поскольку большинство случаев рака так или иначе связано с возрастом.) В этой области достигнуты значительные успехи: генная терапия ликвидирует многие симптомы старости. Однако старение все же происходит. Человек переносится за пределы некоторых умственных и физических возможностей. Остановить этот процесс или обратить его вспять – сделать старика молодым – современная медицина не может и, вероятно, еще долго не сможет. В частности, старение мозга есть функция огромного числа генов, и едва ли реально под корректировать работу каждого из них. Все системы со временем изнашиваются, и затормозить множественные разрушения, происходящие с возрастом, становится труднее и труднее.

Каков будет результат? Прежде всего увеличится доля нетрудоспособного населения. Уже сегодня забота о пенсионерах в благополучной Западной Европе ложится тяжелейшим грузом на бюджет. Однако если благодаря успехам медицины побеждены проявления склероза, старческие раки и инфаркты, утомляемость и физическая слабость, то человек, достигший пенсионного возраста, может продолжать трудиться. Зачастую так и происходит. Но всегда ли это хорошо, если учесть, что полностью предотвратить старение невозможно?

С возрастом мозг дряхлеет, снижается умственная работоспособность, в определенной мере изменяется психология. Старые люди менее активны, более косны, они боятся новаций, хотят тишины и спокойствия. С биологической точки зрения это оправданно. Но надо иметь в виду, что именно они будут управлять обществом, по той простой причине, что старшее поколение всегда имеет и больше связей, и большую власть, чем младшее. Именно они заседают в законодательных собраниях и, ес тественно, принимают законы об отмене ограничения по возрасту, поскольку оно нарушает права человека. (Когда об этом заходит речь, я всегда задаю встречный вопрос: а возрастное ограничение по нижнему пределу не нарушает права человека? Почему четырнадцатилетний не может избирать и быть избранным? А если может, то чем хуже двенадцатилетние?) К чему это ведет, достаточно ясно. Гражданам бывшего СССР, помнящим эпоху Брежнева, хорошо знаком термин "геронтократия".

Таким образом, генная терапия – прекрасная вещь применительно к индивидууму, но в ней заложена колоссальная опасность для вида. Это очень серьезный вопрос, и у меня нет на него ответа. Понятно, что человечество не может отказаться от моральных ценностей, которые избрало для себя еще в античности, и принять решение жертвовать отдельными людьми во имя общественного блага. Мы не можем сказать: давайте не будем лечить рак, старческие заболевания, такие, как болезни Паркинсона и Альцгеймера, давайте откажемся от лечения наследственных болезней, например пороков сердца у детей. Это был бы шаг назад, в далекое прошлое, когда больных и слабых убивали, что бы они не обременяли здоровых. Опыт нацистских режимов показал, что современный человек не сможет жить в таком мире – подобная идеология никогда не станет нормой, а неминуемо будет восприниматься как нечто омерзительное. Но мы должны отчетливо сознавать, что по мере развития науки груз моральных ценностей гуманизма становится не легче, а тяжелее. Это не значит, что человечеству надо отказаться от гуманистической морали. Но если мы хотим и дальше следовать ей, нам придется много работать и еще больше думать.

Молекулярная биология – ядерная физика сегодня?

До сих пор речь шла о сугубо мирном использовании достижений молекулярной генетики. Однако все новые технологии и биотехнологии в том числе, по сути своей, "двойные". Те же генноинженерные методы, которые позволяют создавать лекарства, могут быть применены для создания оружия.

В советское время у нашей страны был такой сильный крен в сторону физики, техники и тяжелой промышленности, что про биологию почти забыли. Это пренебрежительное отношение сохранилось по сей день, и самое страшное, что сохранилось оно и в системе образования – в школах биологию преподают один-два часа в неделю. Ни российское общество, ни правительство словно бы не замечают, что мир изменился и мы живем в эпоху биологической революции. В 60-е годы все понимали, что атомная физика, ядерная энергетика – это бомба плюс электрификация всей страны. Биологическое оружие никогда не воспринималось как великая опасность или национальное достояние, его место было на уроках гражданской обороны. Но посмотрим, каково подлинное положение дел.

Действительно, биологическое оружие – не атомная бомба. В некотором смысле оно опаснее. Прежде всего его разработка и создание не требуют огромных ресурсов. Тем, кто за хочет его изготовить, будь это экстремистски настроенное правительство, оппозиционная партия или просто группа граждан, не понадобится строить институт с полигоном. Одна хорошо оснащенная лаборатория, в которой будет работать десяток человек, вполне в состоянии сделать генетическое оружие – например, ввести ген апоптоза в природный патоген. Конечно, для этого нужны знания, специалисты высокого класса. Но знания засекретить невозможно, именно потому, что те же методики используются и в медицине, и в генной инжене рии. А относительно специалистов – хотелось бы верить, что мы сумели внушить всем нашим студентам высокие моральные принципы...

Кроме того, патогены распространять легко,сделать это можно так, чтобы источник инфекции остался неизвестным. Открывается возможность "тихой биологической войны", в которой противник даже не узнает, откуда исходит опасность. Кроме того, в нынешние времена вполне реально однонаправленное биологическое оружие – болезнь, которая поразит противника, но не нападавших. Исчезает последний сдерживающий фактор.

Следовательно, у государства должны быть эффективные методы противостояния. Очень важно не остаться безоружными. Государство не может поставить перед учеными и медиками конкретные задачи наподобие "сделать вакцину против всех извест ных болезней", "разработать методы экспресс-диагностики всех возбудителей, а также их производных". Если рано или поздно мы встретимся с не известной болезнью, дальнейшая наша судьба станет зависеть от того, насколько оперативно будет организовано противодействие.

Поэтому ответ на вопрос "что делать, чтобы выжить?" весьма банален: необходимо держать высокий уровень фундаментальной науки. Но сегодня в нашей стране происходит нечто прямо противоположное. В так называемый период стагнации уровень биологической науки был достаточно высок. Сейчас мы этот уровень теряем. До какой степени мы стали беспомощны, ясно показывают вспышки обычных природных инфекций, подобные геморрагической лихорадке в прошлом году. Тогда следить за телерепортажами было просто страшно: в течение двух недель не был даже поставлен диагноз, хотя для этого всего лишь требовалось сделать анализ ДНК, то есть воспользоваться рутинной методикой.

Назову вещи своими именами: прикладная молекулярная и особенно клеточная биология в нашей стране сегодня находятся на первобытном уровне. Генная терапия, о которой говорилось в предыдущей главе, – безоперационное лечение инфарктов, лечение рака и наследственных заболеваний – все это происходит за рубежом. У нас отсутствует даже минимум, необходимый для выживания нации.

Между тем разрушение науки идет лавинообразно: еще пять лет, и мы потеряем половину того, что имеем сейчас. Сегодня у нас исчезает поколение квалифицированных людей. Средний возраст почти весь эмигрировал, старшие понемногу уходят. Есть молодые, которых мы пока еще учим. Когда сегодняшние молодые ученые станут средним поколением и разъедутся, российская биология кончится.

Сегодня этот процесс еще можно остановить: создать сеть лабораторий, которые могут работать по-прежнему (кстати, их не так много осталось), разработать президентскую или правительственную программу, которая обеспечила бы им целевую поддержку и по могла бы, по крайней мере, сохранить высокий уровень в течение нескольких лет, а потом, может быть, и перейти к постепенному росту. Как трудно восста новить утраченный научный потенциал, показывает опыт Германии. Я уже приводил этот пример на страницах "Химии и жизни": после нацистских расправ немецкой науке понадобились десятилетия, чтобы достичь приличного уровня. Беда в том, что национальная наука относится к невосполнимым ресурсам. Сейчас мы рискуем потерять то, чего в гипотетическом стабильном будущем не вернут никакие, пусть самые щедрые, вложения.

Наша проблема в недооценке одних факторов и переоценке других. Простые граждане и власть имущие готовы вести длительные споры о том, разрешить ли клонирование человека или чем опасна трансгенная кукуруза, но не принимают в расчет, что в нашей стране сегодня отсутствуют и эти опасности, подлинные и мнимые, и, главное, способы защиты от них. Они не появятся из ничего, пока у нас не будет настоящей сильной науки. Без преувеличения можно сказать, что от того, поймем ли мы это, зависит будущее страны.

Составляя эту подборку, мы консультировались со специалистами в области биологической безопасности. Мы не будем называть имен и организации, но отсюда не следует, что речь идет о закрытой информации.Все сведения, приведенные ниже, или почти все можно получить из Интернета, научных журналов и энциклопедий. Другое дело, что подобную информацию проще игнорировать, чем принимать во внимание.

Бактериологическое оружие, основанное на применении возбудителей особо опасных инфекций (чумы, сибирской язвы, геморрагических лихорадок и других) было запрещено Конвенцией 1972 года. Участниками ее к 1 января 1995 года стали 134 государства (в том числе и Россия). Однако Конвенция позволяет осуществлять зффективный контроль только при проведении работ на оборонных или государственных предприятиях, которые финансируются из государственного бюджета, но не в коммерческих структурах. Кроме того, Конвенция не оговаривает применимость биологического оружия нового поколения (например, генетического).

Существует несколько классов генов, которые становятся смертоносными, после того как встраиваются в клетку хозяина. Подобные гены запускают в клетках синтез веществ белковой природы, разрушающих защитную и регуляторную системы, или просто крайне токсичных. Среди них онкогены, гены апоптоза; гены, способные включать в различных тканях синтез белков, вызывающих аутоиммунную реакцию; регуляторы, запускающие извращенные метаболические процесы (например, прион-белки); генетические конструкции, кодирующие токсины белковой природы (рицин, токсины кобры, бледной поганки, ботуло токсин и др.). Инфицированный организм сам синтезирует яд, который его и убивает.

Для генетического оружия характерны длительный латентный период и общность симптомов при огромном разнооб разии возможных причин патологии. Все это крайне затрудняет диагностику, лечение и профилактику. При использовании генетических конструкций, идентичных фрагментам человеческого генома, которые в определенных условиях вызывают заболевания, доказать внешнее воздействие вообще невозможно.

В настоящее время возможно создание однонаправленного биологического оружия, безопасного для агрессора, например на основе "медленных" и "спящих" вирусов с большими латентными периодами. Вполне вероятно использование модифицированных возбудителей широко распространенных или особо опасных инфекций (затрудненное опознавание, повышенная вирулентность, устойчивость к антибиотикам и тому подобное).

Опасность бактериологи ческой войны существует и сегодня. На первое место в списке потенциальных агентов массового пораже ния Центр по контролю и предотвращению болеэней США ставит оспу. До 1980 года, когда Генеральная Ассамблея ВОЗ ратифици ровала декларацию о полной ликвидации оспы, вакцинацию в большинстве стран проводили начиная с первого года жизни каждые 5 – 7 лет. Гарантиро ванный иммунитет после прививки сохраняется 8 – 4 года. В настоящее время в США, по оценкам специалис тов, не более 10 – 15% популяции имеет устойчивый иммунитет к оспе; очевидно, в России ситуация анало гичная, если не более тяжелая. Существуют стратегические запасы противооспенных вакцин, антител и антивирусов, однако они могут оказаться недоста точными в случае эпидемии.

Смертность от оспы, вызванной штаммом Variola major среди вакцинированных пациентов составляет 3%, среди невакцинированных – 30% (то есть умирает каждый третий). Для натуральной оспы характерен высокий процент заражений при контакте с больным и длительный инкубационный период, затрудняющий диагностику.

Лабораторные штаммы возбудителя оспы находятся в двух хранилищах, в США и в России. Эти штаммы будут уничтожены не ранее 2002 года, так как исследование этого вируса, в частности расшифровка его генома, имеет большое научное и медицинское значение. Однако нельзя исключить возможность существования нелегальных запасов вируса. Вероятно также использование для биотерроризма вируса оспы обезьян (это заболевание похоже на оспу, но менее контагиозно) или его производных.

Российские молекулярно биологические исследования (включая генную инженерию) сосредоточены в Отделении физико химической биологии РАН и МГУ им.Ломоносова. Микробиологические технологии приоритетны для РАО "Биопрепарат" и институтов Министерства обороны. Медицинские приложения разрабатываются в основном в РАМН.

Финансирование науки в ОФХБ РАН составляет 1/20 средств, выделяемых на аналогичную структуру в СССР. Последние полтора года средства из бюджета поступают только на заработную плату. Коммунальные услуги, транспорт, связь, материальное обеспечение научного процесса практически не финансируются.

Уровень жизни ученых биологов в России крайне низок. Заработная плата научного сотрудника эквивалентна 17 – 30 долларов США в месяц (для сравнения: в США это 2000-3000 долларов для сотрудников такого класса в университетах и 6000 – 7000 долларов в фирмах).