Простое начало. Как четыре закона физики формируют живой мир

Для достижения целей этой книги, однако, важнее то, как произошедшее подчеркивает значимость образования в наши времена. Что значит «информированное согласие» в эпоху секвенирования генома и редактирования генов? Чтобы осознанно участвовать в любой передовой биотехнологической процедуре, необходимо иметь хоть какое-то представление о природе и регуляции генов, о вероятностях и вариациях, а также о том, как все это вносит вклад в здоровье и болезнь. Несложно вообразить, как без должного понимания до фантастических высот взлетают ожидания, или любые генетические технологии автоматически отвергаются, или же пациенты просто подчиняются воле врачей либо государства. Просвещать людей ничуть не проще, чем решать технические задачи по выращиванию органов на чипе или переписыванию геномов иммуноцитов. Но примеры достижения цели уже есть. В частности, микробная теория болезней проникла в глубины нашего сознания, и сегодня почти все человечество на базовом механистическом уровне понимает, что микробы существуют, размножаются, могут заражать других существ и вызывать болезни. Как я отмечал в главе 14, теперь мало кого ужасает мысль об искусственном оплодотворении: понимание механики зачатия тоже стало общим местом. Такая же осведомленность может – и должна – сопровождать более свежие прорывы на пути проникновения в суть жизни.

Неестественный мир

Модификация растений – вопрос спорный. Ведь это же неестественно. Мы уже познакомились с рисом и томатами, теперь давайте посмотрим на морковь, а точнее на «мини-морковь», которую вы наверняка встречали в магазине. Это маленькая, гладкая, пожалуй, даже очаровательная морковка, на долю которой приходится около 70 % продаж моркови в США. Можно подумать, что это просто молодая морковь, или, как следует из названия, миниатюрная разновидность обычной моркови, примерно как пони – миниатюрная разновидность лошади. Но ни то ни другое не верно. На самом деле это кривая и морщинистая морковь обычного размера, из которой на специальных аппаратах вытачивают маленькие конусы. Оставшуюся стружку при этом выбрасывают⁶. Здесь мы могли бы вооружиться провокационным термином и назвать мини-морковь неестественной. Если бы кто-то решил с помощью биоинженерии создать реально миниатюрную морковь, закладывая в ее геном нужные размеры, форму и очарование, она тоже была бы неестественной. А мы могли бы ломать головы над вопросом, какой из типов неестественности более приемлем и почему.

Существование мини-моркови приводит нас к более широкому утверждению: наш мир пребывает далеко не в таком первозданном состоянии, как считают многие. Взять, к примеру, азот, обязательный компонент многих ключевых молекул жизни, в том числе белков и ДНК. Азота в природе много: в виде газа он составляет около 78 % атмосферы. Однако в такой форме он недоступен растениям и животным – ни один из этих организмов не способен усваивать азот из воздуха. Зато с этим справляются некоторые бактерии – особенно в симбиозе с растениями из специфических семейств: микробы создают азот-содержащие химические вещества – предшественники молекул, которые служат растению строительными материалами, а после его смерти удобряют почву, снабжая азотом другие растения и, следовательно, растительноядных животных. Процесс этот медленный, и недостаток азота часто становится причиной низкой продуктивности сельскохозяйственных угодий. В начале XX века немецкие химики Фриц Габер[72] и Карл Бош разработали искусственный процесс извлечения азота из воздуха и заложили фундамент для производства азотных удобрений. Это открытие оказало колоссальное влияние на производство продуктов питания и нашу цивилизацию в целом⁷. Процесс Габера – Боша стал главным независимым фактором взрывного роста численности населения Земли, и без него, по оценкам ученых, половины людей на планете просто не было бы. (Сейчас нас чуть меньше 8 миллиардов; в 1900 году землян было в районе 1,6 миллиарда.) Как ни удивительно, целых 50 % атомов азота в составе нитей ДНК, аминокислотных цепочек и других компонентов вашего тела получены благодаря процессу Габера – Боша, а не естественной бактериальной активности.

Неестественные процессы оставляют следы не только в виде набора атомов в наших телах. Около 40 % суши на нашей планете используется для ведения сельского хозяйства, и эта доля будет еще выше, если исключить из знаменателя, то есть из общей площади, бесплодные пространства вроде Сахары и Антарктики⁸. Атмосфера тоже изменяется: в последние 10 тысяч лет концентрация углекислого газа в ней колебалась в диапазоне от 250 до 280 частей на миллион. Теперь, благодаря интенсивному сжиганию ископаемого топлива, она превышает 400 частей на миллион. В соответствии с хорошо изученными законами теплового излучения, повышение содержания углекислого газа ведет к общему повышению температуры на Земле.