Искусственные генетические системы. Том 1 - Патрушев Л.И.
Скачать (прямая ссылка):
К сожалению, правда жизни такова, что из-за беспрецедентной сложности генетических систем, занимаясь их исследованием и конструированием, мы слабо представляем себе, что же происходит в таких системах на самом деле. Даже “простейшая” полимеразная цепная реакция, в которой одновременно участвуют три миллиарда пар нуклеотидов ДНК человека, на мой взгляд, является довольно темным ящиком, который будет еще долго удивлять вдумчивого экспериментатора. Что же говорить о клонировании многоклеточных организмов, вокруг которого сегодня так много шумных дискуссий и больше поражений, чем по-
бед? Играя в эти опасные игры, мы напоминаем специалистов по компьютерам, которых так много на Савеловском и Митинском радиорынках г. Москвы. Они вполне успешно собирают работающую машину, смутно представляя себе, как устроены и функционируют ее отдельные составные части, в том числе, и центральный процессор. При этом, по большому счету, рискуют такие специалисты значительно меньше, чем генетики. Успех же коммерческой деятельности подобных фирм определен однозначным соответствием отдельных блоков компьютеров друг-другу, что определяется международными стандартами, которым строго следуют при конструировании отдельных плат расширения, а также открытым характером архитектуры вычислительных машин. Последнее свойство современных компьютеров, предусмотренное пионерами их разработки, позволяет с помощью относительно независимых электронных модулей легко изменять технические возможности базовых конструкций.
Несмотря на то, что все известные живые системы объединены общими законами функционирования на молекулярном уровне, в отличие от компьютеров, им не свойственна открытость. Перенос генов между организмами разных таксономических групп в природе резко ограничен. А успешный обмен комплексами дифференцированных геномов в составе клеток, тканей или органов еще более проблематичен. Конкретные живые системы создаются и поддерживаются уникальными системами генов, которые составляют единое целое с контролируемым этими генами фенотипами. Относится это не только к организмам разных видов, но и отдельным особям многоклеточных организмов одного вида, неповторимый фенотип которых определяется многочисленными аллельными вариантами генов популяции и генетическими особенностями онтогенеза. Поэтому наши попытки замены одних генов на другие в геномах живых существ (а именно эти попытки одухотворяют генную инженерию в широком смысле этого термина) неизбежно нарушают систему гомеостаза трансгенного организма, ослабляют его жизненные силы. С учетом таких соображений я весьма скептически отношусь к возможности осуществления скачкообразной генно-инженерной эволюции существующего биологического вида многоклеточных организмов, конечным результатом которой, на мой взгляд, может быть лишь создание курьезных “домашних” животных и растений, нежизнеспособных в природных условиях. Давайте вспомним, что из-за несопоставимой выживаемости в экстремальных условиях для космического полета всегда отбирают дворовых собак, а не породистых красавцев с искусно подогнанными аллелями.
Программой-максимумом генной инженерии является создание полностью искусственного организма на основе проектов, разработанных в лаборатории, конструирование жизнеспособного организма de novo. Но, как видно из второй части этой книги, рациональный дизайн даже одной белковой молекулы с заранее заданными свойствами сегодня является неразрешимой задачей. Более плодотворными оказываются подходы, основанные на направленной эволюции белков, когда среди огромного числа случайных вариантов полипептидных цепей с помощью изощренных методов отбора удается находить полипептиды с требуемой активностью. Однако крупномасштабное использование таких методов ограничивается комбинаторной проблемой белковой инженерии: из-за чисто физических препятствий мы можем работать лишь в весьма ограниченном пространстве аминокислотных (и нуклеотидных) последовательностей. Прорыв в этой области можно ожидать в результате качественного изменения возможностей вычислительной техники, новым поколениям которой окажется по силам моделировать виртуальные (потенциально жизнеспособные) клетки, их ансамбли и многоклеточные организмы. Но не стоит забывать и о том, что в этом подходе нельзя полностью полагаться на аксиому молекулярного детерминизма: даже после синтеза правильных молекул, их будет не просто однозначно уложить в результате самосборки в задуманные структуры. В сложных биологических системах всегда будут существовать альтернативные варианты реализации потенциальных возможностей объединения молекул, окончательный выбор между которыми еще (очень) долго будем определять не мы.
Наглядным подтверждением правдоподобия вышеизложенных рассуждений является, на мой взгляд, то, что даже при наличии большого желания мне не удалось состыковать главы, параграфы, абзацы, предложения и слова этой книги именно так, как этого хотелось изначально, в соответствии с четким планом, в лучших традициях школьных сочинений. Идеи, воплощенные в генной и белковой инженерии, проявили упорное стремление са-моорганизовываться, и стоило большого труда хотя бы отчасти удержать их в задуманных рамках. Ведь автор и его произведение являются неразрывной искусственной генетической системой, а книга - это виртуальный плод функционирования макромолекул в соответствии с законами молекулярной биологии и генетики, далекими от наивного детерминизма. Поэтому, выставляя на суд читателей своего искусственного, хотя и старательно причесанного монстра, хочется рассчитывать на снисхождение строгих критиков - в конце концов (и как всегда) во всем виноваты идеи.
