Наука может выяснить лишь то, что есть, а не то, что должно быть, и вне ее сферы по-прежнему необходимы всевозможные ценностные суждения.

Веками люди стремились проникнуть в тайны биологических систем, поставить их скрытую энергию себе на службу и улучшить, таким образом, свою жизнь и окружающий мир. Некоторые утверждают, что биотехнология возникла тысячи лет назад, когда впервые были выведены растения с определенными свойствами, а микроорганизмы использованы для варки пива. Другие определяют начало биотехнологии как появление методов, позволяющих исследователям точно манипулировать генами и передавать их от одного организма к другому. Наступление этой эры отмечено открытием структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в 1950-е годы. Гены состоят из ДНК и выражаются в белках, которые участвуют в химических реакциях и образуют структуры, придающие нам определенные черты. В 1970-е ученые открыли и использовали силу природных "ножниц" - белков, называемых ферментами рестрикции, - для удаления определенного гена из одного типа организма и помещения его в родственные или не связанные с ним организмы. Так родилась технология рекомбинантных ДНК, которую большинство экспертов сейчас именует современной биотехнологией.

Пионеры биотехнологии не могли предусмотреть наших нынешних способностей создавать растения, стойкие к заболеваниям, животных, дающих в своем молоке лекарства, и малые частицы, нацеленные на уничтожение раковых клеток. Однако биотехнология - это не просто инженерия, а еще и набор инструментов, позволяющих понимать биологические системы. На этих инструментах основана геномика - наука о генах и их функциях. С помощью биотехнологии мы определили последовательность, иными словами секвенировали, весь набор генов для людей и нескольких других организмов. Геномная информация помогает нам точнее оценивать черты сходства и различия между организмами и людьми, понимать и лечить заболевания, и даже осуществлять адаптацию лечения к нуждам конкретного больного.

Биотехнология, как и любая другая технология, существует не в вакууме. Она обусловлена усилиями людей и подвержена влиянию социальной, культурной и политической обстановки. Общество движет и регулирует технологию, пытаясь свести к минимуму ее недостатки и максимально увеличить выгоды. Многие представители точных наук предпочли бы строгое разграничение между социально-этическими и научно-техническими вопросами. Недавняя полемика вокруг использования организмов, созданных методами генной инженерии, в пищу и в сельском хозяйстве показала, что эта граница не очень ясна. Налицо не только соображения безопасности в связи с модифицированными генной инженерией организмами, но и культурные различия в отношении к этим продуктам.

Важную роль играет также международный контекст развития технологий, который следует учитывать. Биотехнология - не панацея для решения глобальных проблем, а инструмент, сулящий большие перспективы при его правильном использовании. С другой стороны, есть социальные системы, подверженные влиянию новых технологий, и опасения в связи с усилением разрыва между богатыми и бедными, если технология не будет доступна всем слоям общества. С учетом этого контекста в данной статье рассматриваются несколько глобальных проблем и анализируется то, как можно систематически использовать биотехнологию, чтобы разрешить их справедливым образом.

ПРОБЛЕМА ЭНЕРГИИ, ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Ископаемые виды топлива представляют собой конечный энергоресурс, и мы тратим их быстрее, чем природа может их пополнять. Биотехнология может сыграть свою роль в использовании большего объема возобновляемых источников энергии. Например, энергия биомассы - нейтральный по отношению к углероду источник энергии, поскольку растения, в конечном счете, забирают из атмосферы столько же углерода, сколько в нее выбрасывают. Исследователи создают более качественные целлюлазы - ферменты, способные преобразовать растительный материал в биологическое топливо, в том числе этанол. Более качественные целлюлазы в итоге приведут к экономически более эффективному производству устойчивых биоэнергетических продуктов.

Некоторые считают, что изменение климата окажет наиболее сильное воздействие на малоимущих, у которых нет ресурсов для перемещения или адаптации в случае стихийных бедствий или изменения условий существования. Переход к энергии биомассы не только оказал бы положительное воздействие на окружающую среду - он мог бы также обеспечить экономическое развитие в сельских общинах по всему миру. Крестьяне могли бы выращивать сельскохозяйственные культуры для удовлетворения своих потребностей в пище, кормах и энергии. Однако они должны иметь доступ к технологии, позволяющей перерабатывать биомассу. Внедрять такие технологии в сельской местности и создавать возможности для их использования будет трудно.

Другие примеры применения биотехнологии в энергетике и охране окружающей среды включают в себя микроорганизмы, созданные методами генной инженерии для получения водорода из органических отходов, растения для производства биологически разлагаемых полимеров, молекулярные машины, основанные на растительных фотосинтетических белках, для использования солнечной энергии, бактерии, синтезированные для расщепления веществ, загрязняющих окружающую среду, и биодатчики, разработанные для быстрого обнаружения вредных загрязняющих веществ в окружающей среде. Экологические приложения биотехнологии часто упускаются из виду и недостаточно финансируются, однако поддержание жизнеспособности нашей планеты на фоне роста населения - вопрос первостепенной важности.

СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО, КАЧЕСТВО ПРОДОВОЛЬСТВИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ

Биотехнология зародилась в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. Например, методами генной инженерии выводятся хлопок, соя, кукуруза и другие культуры, содержащие белки из бактерии Bacillus thuringiensis (Bt), которые защищают их от насекомых-вредителей. Культуры на основе Bt широко выращиваются во многих странах. Культивация Bt-хлопка в Китае значительно сократила применение химических пестицидов, опасных для здоровья людей, что идет на пользу земледельцам.

С другой стороны, в связи с культурами на основе Bt возникают и опасения. Кукурузный сорт "Старлинк" с Bt был утвержден в Соединенных Штатах только в качестве кормового из-за опасений, что он может вызывать аллергию у человека. Однако со временем он загрязнил некоторые используемые в пищу изделия из кукурузы. Кроме того, гены белков Bt были обнаружены в мексиканских сортах кукурузы, хотя в Мексике действует мораторий на выращивание кукурузы с Bt. Это загрязнение вызвало озабоченность, поскольку Мексика служит географическим центром разнообразия кукурузы, и многие хотят сохранить в неприкосновенности местные сорта по культурным и агрономическим причинам. Поэтому, чтобы пожинать плоды генной инженерии в растениеводстве, важно налаживать хорошие международные режимы биологической безопасности, позволяющие избегать неудачи в будущем и более уверенно использовать эти культуры.

Более здоровая и питательная пища также создается с помощью биотехнологии. Например, число людей, страдающих от недостатка витамина А, превышает 100 млн. человек. Этот недостаток вызывает сотни тысяч случаев слепоты. Исследователи создали сорт риса, содержащий метаболический предшественник витамина А. Этот "золотой рис" разводится с местными сортами для усиления его ростовых свойств в развивающихся странах. Чтобы было можно бесплатно распространять этот рис среди крестьян-земледельцев, преодолены преграды в части соблюдения законов о правах на интеллектуальную собственность. Это особенно важно, потому что в противном случае внедрению нового сорта препятствовала бы высокая стоимость семян. Исследователи создают другие культуры с повышенным содержанием железа, витамина Е, основных аминокислот и более полезных масел.

В будущем могут оказаться полезными дополнительные приложения биотехнологии в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. Программа ООН по окружающей среде считает второй по значимости экологической проблемой 21-ого века - после изменения климата - дефицит пресной воды. Стойкие к засухам и засолению сельскохозяйственные культуры, адаптированные для развивающихся стран, могли бы значительно укрепить продовольственную безопасность в районах, где сочетание стихийных бедствий и малоплодородных земель время от времени обязательно приводит к голоду. Благодаря геномике и современной биотехнологии, мы приближаемся к пониманию, выявлению и созданию многих черт, определяющих потребление воды и соли у растений.

ЗДОРОВЬЕ И МЕДИЦИНА

Люди более знакомы с медицинскими приложениями биотехнологии. Стволовые клетки и клонирование заняли весьма заметное место в национальной и международной политике. Стволовые клетки - это формирующиеся в организме на ранних стадиях клетки, которые, развиваясь, становятся различными тканями. Они успешно заменяют или ремонтируют поврежденную ткань на животных моделях и сулят большие перспективы в лечении таких заболеваний человека, как болезнь Альцгеймера и диабет. Хотя подавляющее большинство людей согласно, что клонирование для воспроизводства людей (репродуктивное клонирование) неприемлемо, терапевтическое клонирование, при котором процесс клонирования используется только для сбора стволовых клеток, горячо обсуждается. Терапевтическое клонирование может обеспечить стволовые клетки, идеально подходящие пациенту, что сводит к минимуму серьезный риск, связанный с отторжением тканей. Эти методы очень перспективны. Однако связанные с ними этические, культурные и политические проблемы будут продолжать занимать ученых и политиков в обозримом будущем.

Фундаментальное медицинское приложение биотехнологии - открытие лекарств. Начиная с древних времен, люди находили лекарства в природе методом проб и ошибок. Сейчас геномика и параллельная ей область, которая изучает белки - протеомика - позволяют нам открывать лекарства более целенаправленно. Автоматизация проб биохимического связывания в малых чипах, называемых микроматрицами, позволяет ученым за очень короткое время сортировать тысячи химических соединений по их эффективности против белков, вызывающих заболевания. Этот высокопроизводительный отбор был бы невозможен без многолетних серьезных инвестиций в фундаментальные исследования по биотехнологии.

Анализируя микроматрицы, можно быстро измерить активность тысяч генов. Многие исследователи используют этот инструмент для определения ранней генной активности, когда люди инфицируются патогенами. В будущем будут разработаны быстрые нехирургические проверки, особенно важные при инфекциях, когда необходимо немедленное лечение, чтобы сократить их распространение и спасти жизнь людям, в том числе при инфекциях вследствие биологических терактов. Разрабатываются нанодатчики из частиц, которые примерно в 50 000 раз меньше диаметра человеческого волоса, для определения белковой и генной экспрессии в отдельных клетках организма, что позволяет оценивать здоровье клеток на ранних стадиях заболевания. Правительство США тратит миллионы долларов на нанодатчики, которые можно помещать в кровь астронавтов для постоянного мониторинга их подверженности воздействию космической радиации.

Еще одно перспективное направление - генная терапия, при которой гены вводятся в заболевшие органы или ткани организма для преодоления метаболического дефицита или иного заболевания. Применение вирусов для доставки генов оказалось рискованным для здоровья людей, так что опыты с этими вирусами спорны. Соединение нанотехнологии с биотехнологией обеспечит более безопасные методы доставки генов, не основанные на вирусах. Химически синтезированные наночастицы, несущие гены или препараты непосредственно в пораженные клетки, в настоящее время испытываются на животных.

Биотехнология также играет важную роль в профилактике заболеваний. Вакцины, полученные методами рекомбинантных ДНК, обычно безопаснее традиционных вакцин, поскольку они содержат изолированные вирусные или бактериальные белки, а не убитые или ослабленные болезнетворные вещества. Однако многим жителям развивающихся стран недоступны вообще никакие вакцины, не говоря уже о полученных с помощью биотехнологии. В настоящее время большинство вакцин требует хранения при низких температурах и профессионального инъекционного введения. Поэтому исследователи работают над генетически модифицированными растениями для приема вакцин с пищей. Стоимость перорально вводимой вакцины растительного происхождения против гепатита В, по оценке, составляет одну шестую стоимости применяемых сейчас вакцин от гепатита В. Достаточное количество антигена для иммунизации всех грудных детей в мире каждый год можно вырастить приблизительно на 80 гектарах земли. Однако, как и в случае с Bt-культурами, возникают опасения и в связи с фармацевтическими культурами, поскольку возможно их перекрестное опыление с продовольственными культурами в поле. Особенно важно создать режимы биологической безопасности, при которых либо используются культуры, у которых нет перекрестного опыления (например, мужские стерильные), либо фармацевтические культуры изолируются (например, в парниках).

ВАЖНЕЙШИЕ ПРОБЛЕМЫ, КОТОРЫЕ ПРЕДСТОИТ РЕШИТЬ

Поразительно, что ряд приведенных выше примеров относится к Декларации тысячелетия - соглашению о преодолении бедности, экономическом развитии и охране окружающей среды, подписанному в 2000 году более чем 170 странами. И все же наука и техника редко увязываются с международными программами, ориентированными на социально-экономическое развитие. Достигнут значительный прогресс на пути к целям, поставленным в Декларации тысячелетия, таким как сокращение бедности, развитие начального образования и равенства между полами, снижение детской смертности. Однако меньший прогресс наблюдается в области борьбы с глобальными заболеваниями и укреплении устойчивости окружающей среды. В решении этих задач свою роль может сыграть биотехнология.

Инвестиции в науку и технику, осуществляемые любой страной, в конечном счете, принесут экономические плоды. Однако столь же важны инвестиции в решение социальных, политических, культурных и этнических проблем, связанных с применением биотехнологии. Существуют хорошие возможности наладить открытый диалог по таким вопросам. Возможно, мы никогда не достигнем согласия по некоторым областям применения биотехнологии, таким как терапевтическое клонирование, но диалог позволяет лучше понять взгляды друг друга и с уважением отнестись к нашим разногласиям.

Мы не должны принижать потенциальный риск биотехнологии для здоровья и окружающей среды. Надо финансировать исследования по этим проблемам, проводимые независимыми организациями. Следует оптимизировать системы регулирования, чтобы они были действенными, эффективными и прозрачными. В настоящее время еще мало стимулов для независимого исследования нормативных систем и политики регулирования.

Наконец, нам необходимо вкладывать средства в технологии, ориентированные на оказание помощи развивающимся странам и наращивание местного потенциала через образование, подготовку кадров и содействие в вопросах интеллектуальной собственности. Инвестиции в биотехнологию, в основном, делаются в развитых странах и в продукты, обещающие финансовую отдачу. Такая направленность естественна для частного сектора, но нужна более широкая программа. Правительства и другие организации должны подключаться и делать инвестиции развивающихся странах, а также в исследования и разработки, которые могут принести пользу этим странам. Если глубже понимать социальный контекст биотехнологии и попытаться решить существующие проблемы, можно проложить путь к будущему, в котором биотехнология используется ответственно, на благо всех стран и всех людей.

Мнения, высказываемые в этой статье, не обязательно отражают точку зрения или политику правительства США.