Текст книги "Геном человека: Энциклопедия, написанная четырьмя буквами"

ЗАКОНЧЕНА ЛИ ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕКА?

Кто не идет вперед, тот идет назад: стоячего положения нет.

В. Г. Белинский

Уже самый факт происхождения человека из животного царства обуславливает собой то, что человек никогда не освободится полностью от свойств, присущих животному, и, следовательно, речь может идти только о различной степени животности или человечности.

Ф. Энгельс

Подавляющее большинство из нас безусловно ответит на вопрос, поставленный в заголовке, положительно и будет отвергать любую возможность естественной и тем более искусственной эволюции человека. В первую очередь, это люди верующие, согласно мировоззрению которых, они были созданы творцом в качестве венца и в таковом качестве в дальнейшем улучшении или развитии совершенно не нуждаются. Во–вторых, это люди, которые, даже не будучи религиозными, считают себя тем же венцом творения, просто потому, что человек объективно представляет собой самое высокоразвитое существо на планете. Вообще–то средний человек никогда даже не задумывается над такой проблемой, в его подсознании просто преобладает чувство довольства собой. Удивление и непонимание вызывают даже те, кто стремятся как–то развить свои умственные способности, поскольку это требует значительных усилий. В романе «Подросток» Ф. Достоевский устами своего героя Версилова выразил важную мысль: «А, и ты иногда страдаешь, что мысль не пошла в слова! Это благородное страдание, мой друг, и дается лишь избранным; дурак всегда доволен тем, что сказал».

По мнению многих антропологов, человек как вид практически не эволюционирует уже на протяжении 30 тысяч лет. Вместе с тем окружающая среда, экология, питание и образ жизни человека все время меняются. И это неизбежно на нем отражается. Например, отмечаются некоторые микроэволюционные изменения человека, такие, как грациализация скелета и редукция зубов. Общеизвестно, что всего за последние 200 лет средний рост европейцев увеличился на 30 см. В наше время изобилие жирной пищи поставило человечество еще перед одной проблемой – избыточным весом. Сейчас мы увеличиваемся не в росте, а в объеме. Так, согласно статистике, в 1980 году средний вес мужчин составлял 73,7 кг, женщин – 62,2. В 2000 году эти цифры составили соответственно 81,6 и 68,8 кг. Ученые считают, что все чаще встречающийся у населения многих стран избыточный вес принесет человечеству новые болезни и страдания.

Следует также иметь в виду, что в нашу эпоху генофонд человечества испытывает все увеличивающуюся нагрузку в виде радиационного, химического и электромагнитного загрязнения среды обитания, что влечет за собой увеличение количества мутаций, связанных с развитием различных патологий, в частности, опухолевых заболеваний. Ситуация меняется и в связи началом массового применения технологии генной инженерии и искусственных манипуляций со структурой ДНК. Совершенно очевидно, что от модификации ДНК модельных животных организмов до ее направленного изменения у человека, передающегося по наследству, не так много шагов. Следует также учитывать скрытую возможность влияния средств массовой информации и глобальной сети Internet на психическую сферу человека.

Таким образом, не подлежит сомнению, что эволюция человека как вида будет происходить и далее (хотя, естественно, очень медленно). Во–первых, нельзя отменить законы генетики. Как бы мы не хотели, но мутации будут время от времени возникать в нашем геноме (особенно в связи с ростом популяции и нарушением экологии). Естественный отбор в обществе происходил и будет продолжаться независимо от нашего желания, одобрения или гневного возражения. Другое дело, что это не тот искусственный отбор, который осуществляли, например, спартанцы. В современном мире значение мускульной силы приобрело второстепенное значение. Но отбор на интеллект как фактор самостоятельного выживания, отбор на здоровое тело и дух будет продолжаться. И это несмотря на огромные достижения как в области медицины, так и в социальной защите населения.

Человеку еще предстоит многое сделать для своего собственного будущего, для раскрытия своих истинных возможностей. До сих пор мы мечтали о том, как мы изменим окружающую действительность, и мало думали о том, как бы нам изменить самих себя. Однако закон эволюции требует от нас сознательного роста, преобразования своей собственной природы. И созданная учеными–генетиками Энциклопедия человека должна стать важным подспорьем в этом архиважном деле.

Некоторые представления о диапазоне способностей и возможностей современного человека, определяемых геномом в сочетании с внешними условиями, дают любопытные факты, собранные в хорошо известной Книге рекордов Гиннесса.

Вот отдельные из них.

Наш современник Бханданта Висичара (Бирма) способен прочесть наизусть 16 000 страниц буддийских текстов.

Китаянка Гу Янлинь обладает способностью помнить наизусть 15 000 номеров телефонов города Харбина.

Американка Барбара Мур за 19 дней исполнила по памяти 1852 песни от начала и до конца.

Самым высоким мужчиной на земле был американец Роберт Першинг Уодлоу (США) – 2 метра и 72 сантиметра.

Самой высокой женщиной была Сен Чунлинь (Китай). Ее рост достигал 2 метров 48 сантиметров.

Самым маленьким мужчиной считается Гал Мохаммед из Нью–Дели (Индия). Его рост составляет 57 сантиметров, а вес – 17 килограмм.

Самой маленькой женщиной была голландка Полин Мастерс. Рост ее едва достигал 61 сантиметров.

Самым толстым мужчиной был Джонс Бровер Миннок из Бейнб–ридж–Айленда (штат Вашингтон, США). Его рост составлял 1метр 85 сантиметров, а вес достигал более 635 килограмм.

Самой толстой женщиной была Розали Брэдфорд (США). Ее максимальный вес составлял 544 килограмма.

Самым худым мужчиной был Хопкинс Хопкинс (Великобритания). В 7 лет Хопкинс весил 8,6 килограмм. А к моменту смерти его вес составлял всего 6 килограмм.

Самой худой женщиной была Лючия Сарате (Мексика). В 17 лет она была лилипуткой, которая при росте 67 сантиметров весила всего лишь 2,13 килограмма.

Самую длинную шею имеют женщины из племени падаунг, наибольшая из них – 40 сантиметров.

Самую большую грудь имел Роберт Эрл Хьюс из США. Ширина его груди составляла 3 метра 15 сантиметров.

Самые большие бицепсы имеет Дэнис Сестер из Блуминпона (штат Миннесота, США). Его правый бицепс в расслабленном состоянии составляет 77,8 сантиметра.

И, наконец, последний рекорд: за пять секунд выпил кружку пива (1,42 литра) англичанин Питер Додсвелл.

Вот таков он, многоликий современный ЧЕЛОВЕК!

ЧАСТЬ IV
ЧТО ДЕНЬ ГРЯДУЩИЙ НАМ ГОТОВИТ?

Сделай первый шаг и ты поймешь, что все не так страшно.

Сенека

В настоящее время, отвечая на вопрос, поставленный в заголовке этой части книги, мы можем воспользоваться словами из известной оперы. Сегодня наш «взор напрасно ловит» полное понимание того, что нам даст в будущем Энциклопедия человека, к чему приведут дальнейшие успехи молекулярных генетиков. Тем не менее, некоторые тенденции, надежды и сопутствующие им опасения уже можно высказать сейчас.

ГЕНОМ ЧЕЛОВЕКА КАК ОБЪЕКТ ИСКУССТВЕННЫХ МАНИПУЛЯЦИЙ

В связи с секвенированием генома человека и впечатляющими результатами, достигнутыми при работе с геномами лабораторных и сельскохозяйственных животных, с неизбежностью встал вопрос об искусственном вмешательстве в геном человека. Сегодня, когда мы стали многое знать о геноме человека, наступило время подумать и об использовании этих знаний в практических целях. В первую очередь речь идет о лечении различных наследственных заболеваний человека. Выше уже говорилось о первых успехах генной терапии, проводимой на уровне соматических клеток, и о тех ограничениях, которые сопровождают этот подход. Теперь ученые начинают думать и о других возможностях.

Огромное количество экспериментов, проведенных на трансгенных мышах и других лабораторных животных объектах, показало, что различные сходные с человеком патологии могут быть успешно преодолены у них с помощью искусственного внедрения в генетический аппарат половых клеток новых генов или исправления в половых клетках имеющихся «больных» генов. Список таких про моделированных на животных заболеваний весьма широк: серповид–ноклеточная анемия, диабет, нейродегенеративные нарушения, разные виды рака, дефекты иммунной системы и др. Однако для человека этот подход пока неприемлем по целому ряду причин. В первую очередь это связано с непредсказуемостью тех последствий, которые могут быть вызваны такого рода манипуляциями с геномом. Не меньшую роль играют здесь и морально–этические проблемы, на которых мы подробнее остановимся в следующей главе.

Другой путь для лечения различных патологий человека, который сейчас широко обсуждается, – это использование так называемых стволовых клеток человека. Эти клетки имеются как у эмбрионов на самых начальных этапах развития (их называют эмбриональными стволовыми клетками), так и в разных органах уже взрослого организма. В процессе жизни стволовые клетки служат постоянным источником все новых и новых специализированных клеток организма (клеток крови, печени, почек, мозга и др.). На модели лабораторных животных уже показана высокая эффективность использования таких клеток для лечения целого ряда болезней, сходных с заболеваниями человека. Например, ученые вводили здоровые стволовые клетки в мозг мышей с дефектом, передающимся генетическим путем. Стволовые клетки перемещались туда, где нужно было восстановить погибшие клетки, там они развивались, приобретали необходимый вид и успешно работали, исправляя природный дефект.

Сейчас уже активно обсуждаются подходы к генетическим манипуляциям со стволовыми клетками человека, их «лечению» на генетическом уровне и последующему пересаживанию таких искусственно «излеченных» клеток человеку для преодоления ряда тяжелых заболеваний, таких, как болезнь Альцгеймера, инсульт, рассеянный склероз и других врожденных и приобретенных патологий.

Однако неоевгеники справедливо утверждают, что лечение генно–инженерными методами уже родившегося человека с дефектной наследственностью не в состоянии исправить дефектные гены в его половых клетках и, следовательно, спасение таких индивидуумов от судьбы, уготованной им естественным отбором, позволит им передавать дефектные гены своему потомству, что неминуемо будет приводить к прогрессирующему ухудшению человеческого генофонда. По этой причине предлагается осуществлять замену дефектного гена непосредственно в половых клетках или клетках самых ранних человеческих эмбрионов. В этом случае от наследственной болезни будет избавлен не только сам больной пациент, но и все его будущие потомки. Но вот тут–то и возникает главная проблема. (Об евгенике, как об одном из направлений в генетике, определенное представление у читателя может дать материал, приведенный в Приложении 2.)

Действительно, для принципиального решения вопроса о наследственной болезни потребуются манипуляции с половыми клетками человека или с эмбрионами ранних стадий развития. Однако такое вмешательство может не пройти бесследно. Вылечивая определенные заболевания, мы может параллельно создать такие непредсказуемые изменения в геноме, которые потенциально будут в отдаленном будущем иметь более серьезные негативные последствия, чем те, которые несут конкретные генетические дефекты. Одно дело трансгенные мыши и даже трансгенная обезьяна, совсем другое – трансгенный человек. Важно и то, что подобного рода манипуляции проводятся на уровне половых клеток и ранних эмбрионов, когда еще нет индивидуума как такового. А, родившись, трансгенный человек может и предъявить иск его непрошеным «целителям».

Еще более серьезная проблема, возникшая на рубеже двух тысячелетий, которая имеет отношение к искусственным манипуляциям с геномом человека, – клонирование людей. Эта проблема появилась в связи с успешной апробацией процедуры клонирования на различных лабораторных и сельскохозяйственных животных. К началу 2002 года было клонировано большое число мышей, 50 овец, 78 телят, 6 поросят и даже две обезьяны. И вот теперь подходит очередь человека.

Эта проблема имеет широкий резонанс в обществе, вокруг нее возник большой ажиотаж, появилось множество различных сенсационных сообщений. (Например, сообщалось, что некоторые американцы собираются «клонировать» Иисуса Христа, используя образец ДНК, полученный из одной христианской реликвии, которая, как считается, содержит частичку тела Иисуса.)

Дебаты о клонировании идут на разных уровнях: от обывателя на кухне до парламентов разных стран и даже Совета объединенной Европы. Но, что удивительно, далеко не все спорящие имеют четкое представление, как осуществляется процедура клонирования, в чем ее суть, к чему она может привести. Зачастую преобладают эмоции и обычная отрицательная реакция на все новое. Так, в свое время отрицали пересадку органов, затем боролись с искусственным оплодотворением в пробирке, пренатальной диагностикой и др. Теперь все это осталось позади. Общество приняло многое из того, что разработали ученые. В мире ежедневно пересаживается людям сотни чужих органов, ежедневно рождаются тысячи людей, зачатых в пробирках. И никакой трагедии для человечества нет. Теперь главный раздражитель – клонирование людей.

Имеются мнения, что придумал метод клонирования еще в 40–х годах советский биолог Георгий Викторович Лопашев. А в 50–е годы американские эмбриологи Брикс и Кинг «переоткрыли» этот метод. В конце 60–х гг. английский биолог Д. Гёрдон опубликовал работу, в которой описал опыты с ядрами, выделенными из клеток кишечного эпителия, почек, кожи и легкого уже взрослых шпорцевых лягушек. Сначала он уничтожал ультрафиолетом ядра икринок, а затем подсаживал в них ядра, выделенные из разных клеток головастиков. Работа была очень тонкая и кропотливая, большая часть полученных таким образом икринок погибала, и лишь совсем маленькая их доля (около 2,5%) развивалась в головастиков. Взрослых лягушек получить таким образом не удавалось. Тем не менее, это был определенный успех, и результаты этих опытов Д. Гёрдона уже давно попали во многие учебники и руководства по биологии.

Собственно с тех пор и начались разговоры о клонировании млекопитающих, включая человека. Упрощенная схема этой процедуры приведена на рис. 41. Завершилась вся эта длинная история в 1997 году, когда в лаборатории Вильмата в Шотландии появилась на свет овечка по имени Долли. В этом случае ученые пошли чуть–чуть другим путем: они не трансплантировали ядро, а сливали соматическую и половую клетки.

Для полной ясности следует отметить что, уже давно точные генетические копии организмов (клоны) получает на своих шести сотках любой огородник, размножая картошку клубнями или смородину отводками. Подавляющее большинство растений способно размножаться вегетативным способом, и ни у кого этот факт не вызывает удивления – он слишком для нас привычен, чтобы стать поводом для сенсаций. Но вот теперь дошла очередь до человека. Ясно, что сегодня клонирование человека вполне осуществимо с помощью имеющихся технологий и, может быть, оно технически не сложнее, чем клонирование какой–нибудь овцы. Но здесь главенствует этический вопрос.

В дальнейшем ситуация будет развиваться непредсказуемо. Однако следует помнить, о чем мы уже говорили раньше, – очень многое в биологии человека зависит от окружающей среды. И это одна из основных причин, почему полное клонирование человека невозможно. Можно создать человека, который будет выглядеть, как ваш близнец. Однако вероятность того, что у него будет такой же характер и такие же интересы, как и у вас, весьма мала. Клоны никогда не будут полностью идентичны своим прародителям. Даже овца Долли не

Рис. 41. Общая схема процедуры клонирования любых животных организмов (включая человека) с помощью пересадки ядер взрослых соматических клеток в женскую половую клетку (яйцеклетку)

есть точная копия овцы, клетки которой использовали для ее клонирования, так как она росла и развивалась совсем в другом окружении, в матке другой суррогатной овцы. Любой клонируемый организм не наследует гены митДНК своего «родителя», он будет нести митохондриальный геном того организма, который предоставил для клонирования свою яйцеклетку. Клонированного ребенка, вероятно, можно будет назвать «запоздалым» генетическим близнецом своего «родителя», однако содержащим множество (причем совершенно непредсказуемых) отличий.

Поэтому надежды на то, что с помощью генетической инженерии можно создавать и клонировать людей с определенными свойствами (Гегеля, Моцарта, Шварцнегера или Гитлера) пока явно не оправдываются. А ведь многие сторонники глубоко внутри лелеяли надежду чуть ли не на личное бессмертие, на панацею от всех бед и напастей человечества. Кто–то уже собирался нести в лабораторию свои собственные клетки или бережно сохраненные кусочки тканей умерших родственников… Дело дошло до того, что группа американских бизнесменов заявила о своем новом проекте: они собираются клонировать вампира графа Дракулу. Для этого они хотят выкопать останки Влада Дракулы, который жил в 15 веке в Трансильвании. Именно этот человек стал прототипом героя известного романа Брэма Стокера «Дракула». Нет предела человеческим желаниям и мечтам!

Таким образом, самое большое препятствие на пути к клонированию человека – вовсе не техническая подготовленность к эксперименту, а неопределенность результата и недостаточная оценка опасностей, таящихся в этой процедуре. Ясно, что клонирование опасно прежде всего тем, что может привести к определенному обеднению генетического фонда человека, повторяя дефекты генома и не давая при этом ему никаких новых качеств. Много неожиданных проблем может возникнуть с появлением человеческих уродцев как результата манипулирования с клетками эмбрионов, с преждевременным старением клонов, с онкологией, с иммунологией и др. Профессор Жан Доссе, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1980 г.), предупреждает: «В области генетики человека неразумное использование новых технологий может привести к катастрофическим последствиям».

Так что давайте посмотрим на все это в реальной плоскости. Первое, на что хотелось бы обратить внимание, это то, что клонируемый человек, как и любой зачатый естественным путем, сначала должен пройти все стадии нормального эмбрионального развития. В результате через 9 месяцев он появится на свет из утробы женщины, согласившейся принять в себя генетически модифицированную яйцеклетку (суррогатная мать). Потом пройдут долгие годы, пока новорожденный станет тем, что мы от него ждем. Если мы, например, пытаемся клонировать какую–то выдающеюся личность, то придется ждать очень долго, пока станет ясно, что результат достигнут или не реализовался. В реальности – скорее всего нет. Дело в том, что «близнец» в общем–то скорее всего вырастет внешне очень похожим на образец. Но на протяжении многих лет жизни генетической копии не возможно воспроизвести все те условия, которые сопутствовали в течение жизни его образца. На своеобразие психической деятельности человека, по современным данным, геном оказывает воздействие, которое оценивается максимум на 50%. А вот другие 50% зависят от очень многого, но не от генома. Здесь вносят свой вклад и окружение, и воспитание, и образование, и сопутствующие заболевания, и даже просто питание. Мы не зря выше говорили об однояйцовых близнецах – они нам демонстрируют результаты клонирования, которое осуществляет сама природа. Вернитесь к соответствующему разделу этой книге и вспомните о результатах многолетних исследований близнецов в генетике. По словам К. Вентера, можно создать человека, который будет выглядеть как ваш близнец, однако вероятность того, что у него будет такой же характер, такие же способности и такие же интересы, как и у вас, «близка к нулю». Ксерокопировать людей невозможно.

Далее. Никто особо не задумывается над тем, что у новорожденной «копии» с самого рождения не будет родителей в полном смысле этого слова. Точнее, конечно, он будет, но, в отличие от других, только один. Условным «родителем» служит донор клеточного ядра: условный «папа», если родился мальчик, или условная «мама», если родилась девочка. Сегодня клонирование себя могут себе позволить только очень состоятельные люди, которые, как правило, уже прожили свой век. Их генетическая копия с большой вероятностью большую часть жизни проведет без того человека, который решился на свое клонирование. Есть ли уверенность, что эта копия будет благодарной своим создателям, которые не пожалели сотни тысяч долларов на это? Не осудит ли она их, когда подрастет, не начнет ли она из чувства противоречия жить совершенно по другим правилам, нежли те, которыми руководствовалась ее исходная «матрица»? Предположим, родитель был великим спортсменом, а копия оказалась страшно ленивой или склонной к «богемной жизни» или к философствованию. Таков может быть совершенно не прогнозируемый результат «создателя». Поэтому надежды на то, что с помощью современных подходов можно создавать людей с определенными свойствами, пока явно не оправдываются. А ведь некоторые уже надеялись чуть ли не на личное бессмертие.

Не менее важными, а может быть, даже более важными, чем перечисленные выше, являются другие проблемы, связанные с клонированием человека. Технология клонирования отработана пока лишь только на животных (единичные указания на клонирование эмбрионов человека можно не принимать во внимание, и даже если появятся сообщения о клонировании одного–двух людей, это еще не решение вопроса). Дело в том, что даже с животными не все ясно. Не накоплено достаточно данных, чтобы исключить, что клонированные организмы могут иметь такие свойства, которые порой мало совместимы с нормальной жизнью, такие, например, как укороченное время жизни (ускоренное старение), предрасположенность к развитию у них различных патологий, включая нейродегенеративные заболевания, рак и иммунологические растройства.

Известно, что при клонировании животных часто возникают многочисленные уродцы, организмы, несущие различные патологии. Что же будут делать с такими «дефектными» копиями, которые с неизбежностью появятся на свет, особенно на начальных этапах клонирования человека? Задумываются ли об этом те, кто планирует или уже приступил к этому? Все вышесказанное однозначно указывает на то, что сегодня никто не имеет никакого морального права заниматься клонированием людей.

Однако следует понимать, что прогресс в науке продолжается и ничто и никто не может его остановить. И, видимо, не в столь уж отдаленном будущем мы с вами будем свидетелями рождения первого человеческого клона. (В начале 2003 года уже было объявлено, правда, без всяких научных доказательств, о появлении на свет первой клонированной девочки – Евы). Хочется надеяться лишь, что это реально произойдет только после всестороннего изучения возможных негативных последствий такого эксперимента, а не в результате действий какого–нибудь авантюриста, движимого или славой Герострата, или огромными деньгами. В перспективе можно ожидать, что клонирование поможет отдельным семейным парам, в которых кто–нибудь из родителей страдает тяжелыми генетическими болезнями, а особенно если больны оба родителя. Так, если ген, определяющий какую–либо патологию, содержится в хромосомах отца, то при клонировании в яйцеклетку матери можно пересаживать ядро ее собственной соматической клетки, – и тогда появится ребенок, лишенный опасных отцовских генов, который будет копией матери. Если дефектный ген содержится в хромосомах матери, то в ее яйцеклетку можно пересадить ядро соматической клетки отца – появится здоровый ребенок – копия отца.

Тем не менее, думается, что сегодня на повестке дня стоит не клонирование человека как целого организма (репродуктивное клонирование), а клонирование его отдельных клеток. Последняя процедура получила специальное название – терапевтическое клонирование. Суть этого перспективного направления вот в чем. У эмбрионов на ранних стадиях развития имеются уже упоминавшиеся эмбриональные стволовые клетки. Кроме того, практически во всех органах взрослого организма наряду с хорошо дифференцированными клетками, составляющими основную массу этого органа, в очень незначительном количестве присутствуют специальные стволовые клетки. Стволовые клетки в условиях in vitro под «руководством» экспериментатора могут быть превращены в любые другие типы клеток, имеющихся у взрослого организма. Далее они могут быть перенесены в тот или иной пораженный орган и способствовать восстановлению его функций. Являясь собственными клетками организма (т. е. иммунологически идентичными), искусственно перенесенные клетки не будут отторгаться. Теоретически все это относительно просто, но до реальной широкой практики дело пока не дошло.

Ясно, что кроме чисто научных проблем и опасений, существуют и многочисленные морально–этические проблемы, связанные как с геномом человека вообще, так и с искусственными манипуляциями с ним, и с клонированием человека. Теперь и поговорим об этом подробнее .