Дугал Диксон - Человек после человека

• Название: Человек после человека
• Автор: Дугал Диксон
• Жанр: Биология

Два существа — один предок. Каждое из них — продукт 5 миллионов лет генетических преобразований и эволюционного развития. Каждое прошло через изменения — искусственные и естественные — действовавшие извне и изнутри — до тех пор, пока ни одно из них не перестало сколько-нибудь напоминать общее предковое существо. Имя предкового вида было Homo sapiens. Это были мы.

---

Похожим явлением является параллельная эволюция. В этом случае две ветви одного и того же генеалогического дерева развиваются в сходном направлении независимо друг от друга. Например, американская лисица из Северной Америки и фенек из Африки — обе мелкие, со шкуркой песочного цвета и с большими ушами. Уши действуют как охлаждающие устройства и предотвращают перегрев у каждого из животных в его пустынном местообитании, а шкурка служит для камуфляжа. Оба вида происходят от более стандартно выглядящего лисоподобного животного, но каждое независимо друг от друга эволюционировало для жизни в различных пустынях.

Различные цвета и узор покровов у животных также могут быть соотнесены с эволюционными процессами. Узоры окраски животных могут камуфлировать их; с другой стороны они, как скунс, могут иметь бросающуюся в глаза окраску, которая предупреждает возможного нападающего, что её обладатель ядовит. Некоторые животные подражают другим, как в случае, когда безопасная королевская змея приобретает броскую расцветку ядовитой коралловой змеи и благодаря этому отпугивает потенциальных врагов. Всё это появилось, потому что животные, которых это затрагивало, получали от этого выгоду, выживали и продолжали размножаться.

Во всём мире всё время животные и растения менялись в ответ на изменения окружающей среды.

Один вид порвал с этой традицией. На протяжении последнего миллиона лет или около того эволюционировал человеческий вид Homo sapiens. Он прошёл весь путь от молекул до своего нынешнего облика на протяжении 3500 миллионов лет работы эволюции. Теперь, на протяжении немногих последних тысячелетий, развился разум, а вместе с ним культура и цивилизация. Вид распространился, но не изменяясь, чтобы приспособиться к местообитаниям, которые он находил, а путём изменения окружающей среды таким образом, чтобы они соответствовали его нуждам. Вместо того, чтобы вырабатывать густой мех и слои теплоизолирующего жира для приспособления к холодным условиям, он изготавливает искусственные покровы и использует доступные источники энергии, чтобы создать высокую температуру для тела. Вместо развития теплоизлучающих образований вроде больших ушей для приспособления к жарким условиям, он производит охлаждающие и кондиционирующие установки, вновь используя доступные источники энергии. Вместо того, чтобы увеличивать скорость движения и вырабатывать стратегии убийства, которые позволяют ему охотиться на некую добычу, он создаёт механизмы, чтобы делать это. Используя свой интеллект, он может эксплуатировать все источники пищи во всех местообитаниях без необходимости изменять самого себя.

Медицинская наука устраняет многое из последствий действия естественного отбора: теперь индивидуум, не особенно хорошо приспособленный к окружающей среде, не гибнет до достижения способности к воспроизводству.

В естественных условиях не всё потомство вида выживает, и это отражается на уровне рождаемости. Благодаря медицинской науке выживает больше потомства Homo sapiens, чем когда-либо могло выжить до этого, но за этим не последовало соответствующего снижения рождаемости. В результате популяции Homo sapiens растут без очищающего и изменяющего действия естественного отбора.

Эволюция в том виде, в котором мы её знаем, остановилась в отношении Homo sapiens. Тем не менее, это не подразумевает того, что процесс изменения обязательно остановился.

По мере развития науки репродуктивные молекулы — гены — которые существуют внутри каждой клетки человеческого тела, становятся всё более и более понятными. Когда Homo sapiens, наконец, поймёт, какие части развитием какой особенности управляют, то открывается возможность для изменения процесса. Будет достигнута такая стадия, когда один ген может быть подавлен, другой стимулирован, а третий вообще создан с нуля. Из изменённых яйцеклеток и сперматозоидов может быть рождено человеческое существо со специфическими особенностями, соответствующее особому заранее разработанному плану. Без естественных процессов модификации этот неестественный процесс — единственный путь развития вида в новые формы, чтобы встретить проблемы, которые ждут его в будущем: проблемы, созданные перенаселением, чрезмерным использованием природных ресурсов и загрязнением окружающей среды.

Генная инженерия

Приёмы генной инженерии уже сложны, хотя в своём нынешнем состоянии они являются примитивными по сравнению с тем, что, несомненно, станет возможным в течение нескольких десятилетий.

Репродуктивные молекулы, которые лежат в ядре каждой клетки живого организма, находятся в форме длинных структур, называемых хромосомами. Эти хромосомы составлены из химического вещества ДНК. Его форму лучше всего представить как длинную лестница, которая была скручена вдоль своей длины. Каждая ступенька этой лестницы состоит из двух компонентов, называемых азотистыми основаниями, соединённых вместе. Существует лишь четыре различных вида азотистых оснований: тимин, цитозин, аденин и гуанин, соответственно Т, Ц, А и Г. T всегда соединяется с A, а Ц всегда с Г[[4] ]. Последовательность этих пар оснований вдоль скрученной лесенки может варьировать почти до бесконечности — в полном наборе человеческих хромосом существует около 6,000,000,000 оснований.

Хромосому часто сравнивают со страницей в инструкции. Каждая пара оснований, или ступенька в лестнице, представляет букву алфавита, а расположение вдоль лестницы даёт «слова» и «предложения». Каждая распознаваемая инструкция, образованная таким путём, даёт ген. Гены в одной клетке производят полную информацию, необходимую для роста целого организма

Когда организм растёт и развивается, это происходит путём размножения клеток. Каждая клетка разделяется на две полноценных клетки. Когда это происходит, каждая хромосома в клетке фактически расщепляется посередине. Витки скрученной лесенки отходят друг от друга, поскольку ступени раскалываются вдоль соединений между основаниями. В дальнейшем происходит так, что эти две «полулестницы» образуют две полных лесенки, присоединяя свободные азотистые основания, создающиеся из химических веществ, плавающих в клетке. В результате этого, когда клетка разделяется надвое, каждая новая клетка несёт совершенно одинаковый набор генных «инструкций».

Исключение из этого процесса имеет место при половом размножении. Репродуктивные клетки несут половину нормального числа хромосом. Две полуклетки[[5] ] объединяются во время оплодотворения, чтобы произвести одну клетку с полным набором. Эта новая клетка — уникальное соединение генов, половины от матери и половины от отца. Затем эта клетка делится обычным образом, пока, следуя инструкции, которую несёт каждая клетка, не будет построен полный организм.

Вот какова нынешняя великая загадка: как гены — последовательность пар азотистых оснований вдоль хромосомы — работают в действительности? Как они управляют постройкой организма?

Идея, лежащая в основе генной инженерии, состоит в том, чтобы управлять естественными процессами. Каким-то способом генетические инструкции, находящиеся вдоль хромосом в клетке, должны быть идентифицированы, а затем изменены таким образом, чтобы в процессе роста организм следовал новому набору инструкций. Поскольку все вовлечённые в этот процесс материалы (клетки, хромосомы, молекулы) имеют микроскопические размеры, должна применяться совершенно новая технология.

Вирусы могут делать это. Вирусы по сути своей состоят из массы их собственной ДНК, заключённой в оболочку. Инфицируя клетку, они прикрепляются к клеточной стенке и вводят сквозь неё свою ДНК. Во внутренней среде клетки чужеродная ДНК разрушает хромосомы клетки и заново выстраивает этот материал в виде собственных копий.

Чтобы генные инженеры сделали то же самое, они должны были бы прежде всего пробиться через клеточную стенку, затем разрушить ДНК в ядре и повторно собрать её желаемым образом. В ином случае они могли вырезать сегменты цепочки ДНК, фрагменты, которые соответствуют тем или иным генам, и заменяют их уже подготовленными фрагментами ДНК. Это было бы сделано химическими веществами, которые дают определенные биохимические реакции — ферментами — для части которых было обнаружено наличие способности резать нить ДНК.

Самые большие успехи в экспериментах пока были сделаны на бактериях[[6] ]. Эти одноклеточные существа обладают клеточными стенками, которые могут быть размягчены химическими растворами таким образом, чтобы новую ДНК можно было поместить внутрь. Двойная спираль исходной хромосомы может быть разрезана с использованием ферментов, и может быть вставлена новая ДНК. У разрушенных концов нитей ДНК одна сторона длиннее другой, оставляя свободной последовательность азотистых оснований. Если введённый фрагмент ДНК обладает соответствующими основаниями, которые остаются свободными на его конце, два фрагмента ДНК объединяются, Т к A, и Ц к Г, и образуют полную хромосому. Эта техника известна как сплайсинг генов.