АНАЛИЗЫ: Homo modificans. Часть вторая: Серпом по крыльям

Например, для обеспечения синтеза хлорофилла нужно много азота и магния. Будем принимать таблетки минеральных удобрений? Для начала вам обеспечен непрерывный понос (соли магния, в том числе всем известная английская, или горькая, соль, – прекрасное слабительное). Нитраты и нитриты в крови разрушают гемоглобин, а в кишечнике под действием желчных кислот превращаются в канцерогенные нитрозамины. Значит, в пищеварительном тракте нужно обеспечить быстрое связывание минеральных солей в нейтральные соединения, их направленный транспорт к коже и высвобождение в хлоропластах (и на все это понадобится дополнительный расход энергии). А кишечник придется радикально перестроить – может быть, вырастить в нем небольшие корешки?

И остальную анатомию придется менять. В частности, на коже придется понаделать устьиц. Это такие сложно устроенные дырочки, через которые растения ночью дышат (совсем как мы – поглощают кислород и выделяют углекислый газ), а днем – и дышат (так же, как ночью), и поглощают необходимый для фотосинтеза углекислый газ, выводят выделяющийся при этом кислород и испаряют воду, чтобы отвести избыток тепла. Солнце не только освещает, но и перегревает растения, плюс при возбуждении молекулы хлорофилла квантом света происходит локальное повышение температуры на несколько десятков градусов. Воду этот гуманоид будет пить ведрами и на яркое солнце не высовываться – иначе сработают те же механизмы, которые у растений прекращают фотосинтез при нехватке влаги, перегреве и избыточном освещении. Кстати, придется перестроить и весь водно-солевой обмен, включая строение почек. Потовые железы – убрать: пот зальет устьица, да еще и сработает как линзы, сжигающие клетки (на солнцепеке растения, как известно, не поливают). А для компенсации в жару мы будем часто-часто дышать, высунув язык – как собаки. И так далее.

Но предположим, какая-то сверхцивилизация все же создаст таких зеленых человечков. Да над ними ж вся Галактика смеяться будет! Тут не нужно ни биологии, ни даже калькулятора: посчитать результат можно на пальцах. Предположим, эти чуды-юды будут проводить весь световой день на открытом воздухе и голыми. Поверхность тела мы им увеличим за счет ушей-зонтиков или крыльев (хотя сделать гуманоида еще и летающим – отдельная и не менее сложная задача). В результате несчастный уродец нафотосинтезирует в год столько же запасов калорий, что и грядка пшеницы или кукурузы той же площади – примерно как в одном-двух батонах. И на сколько же процентов снизятся расходы на его питание? Да они еще и повысятся! Хотя бы потому, что голый организм требует повышенного расхода энергии для обогрева (а кожу при этом надо охлаждать до температуры, оптимальной для фотосинтеза, – 12–20 градусов). Приятного фотосинтеза, фантазеры!

Единственная в мире генетически модифицированная обезьяна родилась в 2001 году в Орегонском региональном центре изучения приматов. При этом «потери» были примерно такими же, как при модификации других животных:

• ген зеленого флуоресцирующего белка, который часто используют как маркер – для проверки, внедрился ли в хромосому целевой ген (или, как в этом случае, просто для отработки методики) ввели в 224 обезьяньи яйцеклетки;

• после оплодотворения "в пробирке" 126 из них начали развиваться в зародыши;

• суррогатных матерей-мартышек у исследователей оказалось только двадцать, и в их матки ввели сорок эмбрионов;

• полноценная беременность наступила только у пяти самок – у остальных эмбрионы не прижились;

• живых детенышей родилось всего трое;

• и только у одной обезьянки проявился желаемый признак: ее шерстка в ультрафиолете светилась зеленым.

Об этической стороне аналогичных экспериментов на людях говорить не будем – рассмотрим чисто техническую часть.

Чтобы перенести один-единственный целевой ген в организм одного-единственного животного, нужны огромные деньги и многолетний труд коллектива квалифицированных специалистов. Удаление или добавление даже одного гена может изменить очень многое (об этом – позже). Но создание на базе Homo sapiens летающих или водоплавающих гуманоидов потребует принципиально других подходов.

От наших кузенов шимпанзе нас отличает всего 4–5% генома, и большая часть различий не имеет существенного значения. Чтобы получить Адама и Еву альтернативной версии Человека Разумного, взяв за основу пару яйцеклеток какого-нибудь дрио– или австралопитека, все той же гипотетической сверхцивилизации потребовалось бы убрать, добавить и заменить в человекообразном геноме всего несколько сотен генов. Для радикальных изменений человеческой биохимии, физиологии и анатомии порядок величин будет примерно таким же. Но количество здесь перейдет в качество настолько, что ограничиваться надстройкой флигеля к старому зданию человеческого организма просто глупо: при таких возможностях можно выполнить и капитальный ремонт.

Для начала придется перевести все 3 млрд. букв человеческого генома в связный текст, понять смысл каждого слова, каждого предложения и главы, да еще и разобраться с многочисленными гиперссылками – например, пятью тысячами генов, дирижирующих развитием зародыша. Считается, что около 30 тысяч работающих генов (структурных – кодирующих белки, и регуляторных – управляющих работой других генов) занимают 5% нашего генома. Остальную ДНК называют «мусорной» – очень условно: кроме явно ненужных участков, в ней есть и множество таких, которые хоть и не кодируют ни белков, ни РНК, но выполняют другие важные функции – например, обеспечивают сворачивание нитей ДНК в спирали первого, второго и третьего порядков. Чтобы провести "чистку и дефрагментацию диска", следует разобраться не только в функциях каждого гена, но и в деталях их взаимодействия и регуляции их активности на всех уровнях – от молекул до целого организма, от зачатия до смерти. Простейший пример: все клетки организма содержат абсолютно одинаковый набор генов, но нейроны не производят соляную кислоту, а клеткам слизистой желудка не нужны медиаторы для передачи нервных импульсов.

Искусственные хромосомы дрожжей уже давно стали обычным инструментом для исследований в молекулярной биологии. Чаще всего их применяют для клонирования генов других эукариотических организмов – например, для создания геномных библиотек. В мае текущего года ученые Университета штата Миссури разработали метод создания полноценных мини-хромосом растений, несущих функционирующие гены.

Первые искусственные мини-хромосомы человека создали в 1997 году ученые из компании Athersys и Кливлендского университета (штат Огайо). Такая хромосома состоит только из служебных элементов: центромеры (структуры, к которым при делении клетки прикрепляются нити, растягивающие парные хромосомы), точки инициации репликации (удвоения хромосом) и теломер (концевых участков, играющих важную роль в репликации ДНК). На эту чистую болванку можно поместить сколько угодно генов и ввести дополнительную пару хромосом в стволовые клетки, а их – в организм больного. Когда технология создания мини-хромосом человека будет отработана до конца, ее можно будет применять для генотерапии – например, чтобы обеспечить синтез белка, ген которого у больного не работает из-за мутации. Возможно, когда-нибудь с помощью дополнительных хромосом будут создавать новые породы и даже виды животных. А насчет людей с лишней парой хромосом поговорим лет через пятьдесят.