<< Предыдущая

стр. 30
(из 34 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>


Вопросы для обсуждения

1. Что понимают под клеточной инженерией и каково ее отличие от генной инженерии?
2. Каковы биологические основы выращивания растений из одной клетки?
3. Назовите методы клеточной инженерии в применении к растениям. Какова хозяйственная ценность растений, получаемых этими методами?
4. Назовите методы клеточной инженерии в применении к животным. Какова хозяйственная ценность животных, получаемых этими методами?
5. Дайте определение понятиям «трансгенные растения» и «трансгенные животные». Сохраняют ли трансгенные организмы свою видовую принадлежность или их можно считать организмами новых видов?
6. Что такое гибридомы и моноклональные антитела? Как их получают?
7. Применима ли клеточная инженерия к человеку?
8. Допустим, что инъекция чужеродной ДНК в яйцеклетку мыши и имплантация оплодотворенной таким путем яйцеклетки в организм мыши закончились ее беременностью и рождением мышат, содержащих в гено-ме копии инъецированной ДНК. Однако мышата оказались мозаиками, т. е. одни их клетки содержат копии инъецированной ДНК, другие лишены этой ДНК. Можете ли вы объяснить природу этого явления?

Литература

Альберте В., Брей Д., Льюис Дж„ Рэфф М., Роберте К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки. М.: Мир. 1994. Т. 1. 615 стр.
Пехов А. П., Щипков В. П., Кривская К. С. Новейшие биотехнологические процессы и система современного высшего образования. Вестник РУДН, серия «Фундаментальное естественнонаучное образование», 1999, стр. 120-128.











Глава XXI
НАПРАВЛЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ

Генетическая инженерия не только повысила эффективность старых отраслей биотехнологии, но и открыла новые направления в различных областях этой практической деятельности человека. Рассмотрим некоторые из этих направлений, начав с такого важнейшего направления для жизни людей, как производство пищи, тем более что именно в связи с острой необходимостью решения продовольственной проблемы в мире идет бурное развитие биологической технологии.

§ 113 Производство пищи

Рост народонаселения мира обостряет проблему обеспечения людей пищей. Как показывают расчеты, чтобы обеспечить хотя бы минимальные пищевые потребности населения мира, в ближайшие 20—25 лет необходимо удвоить количество продовольствия, резко увеличить производство пищевого белка, доведя его количество хотя бы до 40-50 млн тонн в год к началу XXI в. Например, по данным Всемирного продовольственного форума ООН, состоявшегося в ноябре 1996 г., производство только риса необходимо увеличить к 2030 г. на 70%.
Из биологических наук прямое отношение к производству пищи имели и имеют микробиология и биохимия, которые непосредственно вовлечены в разработку биотехнологических процессов, основанных на использовании биосинтезирующей способности микроорганизмов.
Уже давно в промышленных условиях осуществляется микробиологический синтез лимонной, щавелевой, итаконовой, глюко-новой и других органических кислот, которые используются в пищевой промышленности.
Как известно, белки растительного происхождения содержат отдельные аминокислоты в очень малых количествах. Это создает значительный дефицит качества кормов, потребляемых сельскохозяйственными животными и птицами. Поэтому еще в начале 60-х гг. в ряде стран был введен промышленный микробиологический синтез аминокислот, включая незаменимые. Сейчас микробиологическим путем получают лизин, аланин, аспараги-новую и глутаминовую кислоты, метионин, триптофан, лейцин и другие аминокислоты, которые широко используют для обогащения кормов.
Значительный удельный вес в микробиологической промышленности занимает производство ферментов. Промышленным путем производят амилолитические, протеолитические, пектиназы и другие ферменты, которые широко используют в пищевой промышленности с целью улучшения вкуса и аромата пищевых продуктов (изготовление сыров, различных кисломолочных продуктов), а также для ферментации соевых бобов и другого сырья.
Определенное значение имеет дешевое производство богатого незаменимыми аминокислотами кормового «одноклеточного» белка (кормовых дрожжей). Подсчитано, что тонны дрожжей, добавленной в корм кур, достаточно для получения дополнительно почти 35 тыс. яиц и 1,5 т куриного мяса. В больших количествах получают также биомассу хлореллы, пасты из которой идут в корм животных, птицы, шелковичного червя. Хлорелла используется также в качестве удобрения.
Микробиологическая промышленность производит в больших количествах различные витамины, которые добавляют в пищевые продукты, а в сочетании с белками добавляют и в корма (белково-витаминный комплекс) для повышения продуктивности животных. Наконец, отметим микробиологическое производство кормовых антибиотиков, используемых для добавки в корм скоту, а также гиб-берелинов и энтомопатогенных препаратов, применяемых в растениеводстве для регуляции роста растений и для защиты их от вредителей.
Сейчас все большее значение приобретают поиски культур микроорганизмов, которые позволили бы придать определенный (желаемый) вкус пищевым продуктам. По грубым подсчетам в мире имеется крупных домашних животных столько же, сколько и людей, т. е. на одного человека приходится одно крупное домашнее животное, а также одна домашняя птица (куры, гуси и Др.), что снижает белковые ресурсы биосферы. Поэтому возникла идея получения пищи из микроорганизмов, минуя животноводство и растениеводство. Специалисты считают вполне возможным получение различных продуктов из микроорганизмов, из которых при сочетании с традиционными видами пищи можно приготовить блюда, сбалансированные по количеству и аминокислотному составу белка и по другим соединениям.
Однако традиционных мер недостаточно в повышении количества и качества пищи. Именно по этой причине производство пищи стало важнейшим направлением генетической инженерии. Задачей этого направления является повышение на принципиально новой основе урожайности сельскохозяйственных растений и, в первую очередь, злаковых культур, как источника хлеба, а также повышение продуктивности сельскохозяйственных животных как источника мяса и мясопродуктов.
В течение длительного периода, начиная с доисторических времен, селекционеры отбирали и размножали растения со свойствами, имеющими агрономический интерес. Этот путь известен в качестве классической селекции. Однако и древние и современные селекционеры были всегда ограничены в своих успехах, ибо это ограничение определялось ограничениями используемых методов отбора.
Генетическая инженерия распространила свои претензии на создание условий для управления такими процессами, как фиксация азота атмосферы, фотосинтез, цветение растений, водный режим, минеральное питание, транспорт веществ и др., которые, как предполагают, имеют важное значение в формировании агрономически ценных признаков растений.
Говоря о фиксации азота, отметим, что ежегодно во всех странах для повышения урожайности полей в почву вносят около 6 млрд тонн удобрений. Высокоурожайные сорта пшеницы, риса и других культур, внедрение которых в практику в ряде стран вызвало в свое время так называемую «зеленую революцию», нуждаются в огромных количествах азотных удобрений. Однако их производство очень обременено для экономики. Недостатком их является и то, что они усваиваются растениями лишь на 40-50%. Значительная часть их смывается в водоемы дождями и вешними водами, что загрязняет питьевую воду и создает условия для развития в водоемах водорослей, поглощающих кислород. Между тем, атмосфера состоит на 70% из азота. Но, как известно, главный источник зерна, злаковые, не способны усваивать азот атмосферы. Поэтому возникла идея переноса генов фиксации азота от клубеньковых бактерий, являющихся симбионтами бобовых и способных фиксировать азот атмосферы, к почвенным микроорганизмам, способным обитать в ризосфере злаковых. Результаты уже выполненных генно-инженерных опытов показывают перспективность этой задачи и реальность ее решения в производственном масштабе.
Увеличение продуктивности растений посредством интенсификации фотосинтеза — это одна из старых идей сельскохозяйственной биологии. Однако на пути ее реализации даже генно-инженерным путем имеется много трудностей. Одна из них заключается в том, что мы ничего не знаем о механизмах, которые ограничивают фотосинтез. Именно это пока препятствует использованию генетических манипуляций применительно к фотосинтезу.
Важной задачей генной инженерии являются поиски путей обеспечения растений генами, контролирующими сроки цветения. Такие гены должны контролировать цветение растений лишь в определенное время года, что позволит уменьшить зависимость земледелия от климатических и метеорологических факторов. Этот вопрос решают введением генов от быстрозацветающих растений в клетки растений, зацветающих в более поздние сроки. Например, установлено, что введение генов, контролирующих цветение растений Arabidopsis, в клетки осины сопровождалось развитием трансгенных осин, зацветающих в 7-месячном возрасте. Осины обычно зацветают лишь в 8-летнем возрасте. Известно, что некоторые растения содержат гены резистентности (R-гены), которые обеспечивают их устойчивость к вирусам, бактериям или грибам, являющимся возбудителями болезней растений. Эти гены кодируют в растениях рецепторные белки. Связываясь с продуктами генов, обеспечивающими патогенность микроор1"анизмов, R-контролиру-емые рецепторные белки включают в действие факторы защиты растений. Однако естественной защиты недостаточно во всех случаях для предупреждения болезней культивируемых растений. Поэтому не меньший интерес представляют также генно-инженер-ные разработки с целью создания растений с повышенной устойчивостью к заболеваниям. Как известно, ресурсы пахотных земель в мире давно исчерпаны, а сейчас даже уменьшаются в связи с деятельностью человека. Между тем одну треть земной поверхности составляют пустыни, полупустыни и сухие саванны. Оскудение ресурсов и рост народонаселения заставляет искать новые сорта и виды сельскохозяйственных растений, которые можно было бы культивировать в пустыне, орошаемой морской водой (неопресненной). Поэтому уже давно ведутся работы, направленные на создание растений — галофитов, способных использовать морскую воду, или растений с меньшей потребностью в воде, когда их культивирование не связано с орошением.
На генетическую инженерию возлагают надежды в плане разработки способов обеспечения растений генами, которые контролируют их устойчивость к заморозкам, засухе и другим неблагоприятным факторам в сельском хозяйстве разных географических зон.
Одно из направлений генетической инженерии в области производства пищи связано с разработкой методов введения генов от животных в геном растений. Как предполагают, это позволит добиться качественного изменения хлеба, сходство его с продуктами животного происхождения. То, что уже удалось ввести гены ин-терферона в табачные и другие растения, делают это направление перспективным.
Как отмечено выше, генетические манипуляции с изолированными клетками растений (клональное микроразмножение растений) позволяют резко сократить сроки размножения многих видов растений, а также вопроизвести одно и то же растение в сотнях тысяч экземпляров, причем незараженных возбудителями болезней, что исключительно важно для сельскохозяйственной практики. Получение сельскохозяйственных растений из одной клетки и дальнейшее клонирование их обещает выведение сортов растений, устойчивых к вирусам, бактериям и грибам, способным вызывать болезни.
Известно, что в сельскохозяйственной практике давно и с успехом используют для повышения урожайности гибридизацию растений и, в частности, отдаленную гибридизацию, под которой понимают скрещивание растений, принадлежащих к разным видам и родам. В разработку теории отдаленной гибридизации и в получение практических результатов в этой области существенный вклад внесли русские ученые Н. И. Вавилов, Г. Д. Карпе-ченко, А. И. Державин, Н. В. Цицин и другие. Однако отдаленная гибридизация растений связана с затратой многих лет работы, ценность генетической инженерии здесь заключается в том, что она открыла перспективы для значительного сокращения сроков получения отдаленных гибридов, а также почти неограниченного использования видового И родового разнообразия растений в качестве исходных форм. Получение отдаленных гибридов стало возможным на основе слияния протопластов отдельных растительных клеток либо на основе трансформации клеток с помощью чужеродной ДНК или с помощью плазмид.
По существу, речь идет о чрезвычайно быстром преодолении генетической несовместимости растений, т. е. о перспективах гибридизации растений отдельных видов или родов с помощью современных методов. Реализация этих перспектив уже привела к некоторым результатам, в частности, к получению новых форм в виде так называемых соккура (соя + кукуруза), сотаба (соя + табак) и табапета (табак + петуния). Осуществлены также эксперименты по получению картомидора (картофель + помидор). Растения, развившиеся из отдельных гибридных клеток, еще не имеют той хозяйственной ценности, которой от них ожидают. Поэтому предстоит еще многое сделать для доработки как самих методов получения отдаленных гибридов, так и сохранения хозяйственно-полезных признаков этих гибридов. Но то, что в ряде стран уже культивируют на значительных площадях генно-инженерные сорта кукурузы, сои и томатов, порождает надежду, что в ближайшие годы в сельскохозяйственное производство войдут принципиально новые методы получения растений с заданными свойствами, включая такие растения, которые не существовали в природе раньше.
Поиски новых способов повышения продуктивности животноводства на основе методов генетической инженерии проходят в трех направлениях, а именно: «конструирование» животных с заданными свойствами путем пересадки генов, клонирование животных путем клонирования клеток после разделения эмбрионов и трансплантаций эмбрионов.
Возможность «конструирования» животных с заданными свойствами путем пересадки генов показана в экспериментах, в которых удалось пересадить крысиный ген гормона роста в оплодотворенные яйцеклетки мышей, которые затем были имплантированы в матки мышей — приемных матерей. Некоторые из появившихся на свет мышат продуцировали чужой гормон роста в очень больших количествах и по этой причине значительно переросли своих собратьев, став мышами-гигантами. Исследования в этом направлении углубляются с каждым годом, принося новые результаты. С помощью пересадки генов предполагают вывести коров, вес которых будет в несколько раз большим по сравнению с весом коров существующих пород, а удои будут достигать до 20 000 кг молока в год.
Большие возможности таит в себе метод клонирования животных, который уже применяют в случае крупного и мелкого рогатого скота. Обычно измельчают эмбрионы, состоящие из 60—80 клеток, которые имплантируют в организм приемных матерей. Следовательно, в принципе можно получать из одного эмбриона несколько десятков животных.
Трансплантации эмбрионов — это, вероятно, наиболее развитое направление в рассматриваемой области, успехи которого связаны, как уже отмечено выше, с разработкой способов индукции полиовуляции, искусственного оплодотворения клеток и имплантации эмбрионов в организм животных. С помощью этого метода уже произведены сотни тысяч телят.
Новые методы обладают чрезвычайно важными преимуществами, обеспечивающими несомненный прогресс в этой области. Они позволяют прежде всего ускорить разведение животных с высокими хозяйственными качествами. Кроме того, они позволят сохранить ценный генофонд, т. к. «вымытые» эмбрионы можно консервировать замораживанием и хранить неопределенно долгий срок. Этот способ удешевляет транспортировку животных, ибо рентабельнее транспортировать замороженные эмбрионы в пробирке, нежели самих животных.

§ 114 Производство источников энергии
и новых материалов

Это направление генетической инженерии связано с решением другой глобальной проблемы, которая касается производства энергии и материалов. В связи с неизбежным истощением мировых запасов природных энергоносителей исключительное значение приобрело создание индустрии, связанной с использованием растительного сырья для получения моторного топлива. В обозримом будущем, вероятно, будут найдены заменители нефтепродуктов. Предполагается, что бензин будет полностью заменен этиловым спиртом. Поэтому идут поиски микроорганизмов, пригодных для создания более эффективной технологии получения дешевого этилового спирта из растительного сырья на основе ферментации. Заметим, что дешевый этиловый спирт необходим также для производства растворителей, красок, смазочных и клеящих материалов, детергентов, смол для синтетических волокон, лекарственных веществ и т. д.
Известны попытки создать технологию получения этилового спирта из бумажной макулатуры с помощью генно-инженерных штаммов микроскопических грибов.
Генетическая инженерия вовлечена в разработку способов получения искусственной сырой нефти, а также способов получения «биогаза» из сырья различного происхождения.
С генетической инженерией связывают прогресс в области создания технологии новых материалов. Уже найдены микроорганизмы, которые размножаются в аэрируемой среде, представляющей собой смесь метилового спирта, аммония и других неорганических соединений.
Некоторые из утилизирующих метиловый спирт микроорганизмов способны синтезировать полимер, напоминающий синтетический полиэфир, но отличающийся от него хрупкостью. Сейчас проводятся исследования с целью «уподобить» структуру этого полимера структуре полиэфира и использовать затем этот полимер для изготовления из него тканей с особыми свойствами. Речь идет о реальной перспективе разработки научных и технологических основ текстильной промышленности нового типа, в которой производителями тканей станут микроорганизмы, сконструированные генно-инженерными методами.
В настоящее время ищут методы ферментативного синтеза окиси пропилена, необходимого в производстве пластических масс. Это направление имеет ряд преимуществ по сравнению с химическим синтезом. Уже найдены микроорганизмы, синтезирующие ферменты для этих целей.

§ 115 Генетическая инженерия и медицина

Генная инженерия оказалась очень перспективной для медицины, прежде всего, в создании новых технологий получения физиологически активных белков, используемых в качестве лекарств (инсулин, соматостатин, интерфероны, соматотропин и другие). Инсулин используют для лечения больных диабетом, который стоит на третьем месте (после болезней сердца и рака) по частоте вызываемых смертельных случаев. Мировая потребность инсулина составляет несколько десятков килограммов. Традиционно его получают из панкреатических желез свиней и коров, но гормоны этих животных слегка отличаются от инсулина человека. Инсулин свиней различается по одной аминокислоте, а коровий — по трем. Считают, что инсулин животных часто вызывает побочные эффекты. Хотя химический синтез инсулина осуществлен давно, но до сих пор промышленное производство гормона оставалось очень дорогим. Сейчас получают дешевый инсулин с помощью генно-инже-нерного метода путем химико-ферментативного синтеза гена инсулина с последующим введением этого гена в кишечную палочку, которая затем синтезирует гормон. Такой инсулин более «биологичен», т. к. химически идентичен инсулину, вырабатываемому клетками поджелудочной железы человека.
Интерфероны — белки, синтезируемые клетками главным образом в ответ на заражение организма вирусами. Интерфероны характеризуются видовой специфичностью. Например, у человека установлены три группы интерферонов, продуцируемых различными клетками под контролем соответствующих генов. Интерес к интерферонам определяется тем, что их широко используют в клинической практике для лечения многих болезней человека, особенно вирусных.
Имея крупные размеры, молекулы интерферона малодоступны для синтеза. Поэтому большинство интерферонов сейчас получают из крови человека, но выход их при таком способе получения небольшой. Между тем потребности в интерфероне исключительно велики. Это поставило задачу изыскать эффективный метод производства интерферона в промышленных количествах. Генетическая инженерия лежит в основе современного производства «бактериального» интерферона.
Усилилось влияние генетической инженерии на технологию тех лекарственных веществ, которые уже давно создаются по биологической технологии. Еще в 40-50-е годы была создана биологическая промышленность для производства антибиотиков, которые составляют наиболее эффективную часть лекарственного арсенала современной медицины. Однако в последние годы отмечается значительный рост лекарственной устойчивости бактерий, особенно к антибиотикам. Причина заключается в широком распространении в микробном мире плазмид, детерминирующих лекарственную устойчивость бактерий, именно поэтому многие знаменитые ранее антибиотики утратили свою былую эффективность Единственный пока путь преодоления резистентности бактерий к антибиотикам — это поиски новых антибиотиков. По оценкам специалистов в мире ежегодно создают около 300 новых антибиотиков. Однако большинство из них либо неэффективно, либо токсично. В практику же каждый год вводится лишь несколько антибиотиков, что заставляет не только сохранять, но и увеличивать мощности антибиотической промышленности на основе генно-инженерных разработок.
Для лечения паразитарных и многих неинфекционных болезней в течение длительного времени используют лекарственные вещества, полученные в процессе химического синтеза, однако некоторые из них вредны для организма. Поэтому наметилась тенденция расширить производство микробных метаболитов (других, кроме антибиотиков), перспективных в качестве лекарственных веществ. Еще в начале XX в. В. Л. Омелянский разработал теоретические основы учения о трансформирующей активности микроорганизмов. Вызывая окисление, восстановление, гидратацию, дегидратацию, полимеризацию и другие реакции, микроорганизмы многих видов способны изменять субстрат, на который они воздействуют, трансформировать химические соединения. В настоящее время на трансформирующей способности микроорганизмов основан ряд производств, выпускающих из стероидного сырья растительного происхождения вещества с фармакологическими свойствами. Например, с помощью микроскопических грибов трансформируют стероидные соединения в кортизон и гидрокортизон. Актиномицеты и бактерии используются для производства преднизолона, диакабола и т. д., имеющих большое значение в медицине.
Основные задачи генной инженерии в тех технологиях лекарственных веществ, в которых продуцентами лекарств являются микроорганизмы, определяются необходимостью генно-инженерной реконструкции последних с целью повышения их активности. В то же время началась реализация идеи создания лекарств в виде малых молекул, что способствует их большей эффективности.
Иммунная биотехнология связана с производством, прежде всего вакцин нового поколения для профилактики инфекционных болезней человека и животных.
Первыми коммерческими продуктами, созданными с помо1цью генетической инженерии, стали вакцины против гепатита людей', ящура животных и некоторые другие. Исключительно важное направление в этой области связано с производством моноклональных антител, реагентов, необходимых для диагностики возбудителей болезни, а также для очистки гормонов, витаминов, белков различной природы (ферментов, токсинов и других).
Значительный практический интерес представляет метод получения искусственного гемоглобина путем введения гемоглобино-вых генов в растения табака, где под контролем этих генов продуцируются а- и р-цепи глобина, которые объединяются в гемоглобин. Синтезируемый в клетках табачных растений гемоглобин полностью функционален (связывает кислород). Клеточная инженерия в применении к человеку связана не только с решением фундаментальных проблем биологии человека, но и с преодолением прежде всего женского бесплодия. Поскольку частота положительных случаев имплантации в матку женщин эмбрионов, полученных in vitro, является небольшой, то получение монозиготных близнецов-эмбрионов in vitro также имеет значение, поскольку увеличиваются возможности повторных имплантаций за счет «запасных» эмбрионов.
В использовании генетической инженерии применительно к проблемам медицины особое значение приобрела задача разработки генно-инженерных методов радикального лечения наследственных болезней, которые, к сожалению, еще не поддаются лечению существующими методами. Содержание этой задачи заключается в разработке способов исправления (нормализации) мутаций, результатом которых являются наследственные болезни, и в обеспечении передачи «исправлений» по наследству. Считают, что успешной разработке генно-инженерных методов лечения наследственных болезней будут способствовать данные о геноме человека, получаемые в результате выполнения международной научной программы «Геном человека».
§ 116 Экологические проблемы генетической
инженерии

Подняв на новый уровень биотехнологию, генетическая инженерия нашла также применение в разработке способов определения и устранения загрязнений окружающей среды. В частности, сконструированы штаммы бактерий, которые являются своеобразными индикаторами мутагенной активности химических загрязнителей. С другой стороны, генно-инженерным способом сконструированы штаммы бактерий, которые содержат плазмиды, под контролем которых происходит синтез ферментов, способных разрушать многие химические соединения-загрязнители среды обитания. В частности, некоторые плазмидосодержащие бактерии способны разлагать до безвредных соединений нефть и нефтепродукты, оказавшиеся в среде в результате различных аварий или других неблагоприятных причин.
Однако генетическая инженерия — это превращение генетического материала, которое в природе отсутствует. Следовательно, продукты генной инженерии — это абсолютно новые продукты, не существующие в природе. Поэтому она сама по себе из-за неизвестности ее продуктов таит опасность как для природы и среды обитания, так и для персонала, работающего в лабораториях, где используют методы генетической инженерии или работают со структурами, созданными в ходе генно-инженерных работ.
Поскольку возможности клонирования генов безграничны, то еще в самом начале этих исследований среди ученых возникли вопросы о природе создаваемых организмов. Одновременно были высказаны предположения о ряде нежелательных последствий этой методологии, причем эти предположения нашли поддержку и среди широкой общественности. В частности, появились вопросы о свойствах бактерий, получивших в генно-инженерных экспериментах гены животных. Например, сохраняют ли бактерии Е. coli свою видовую принадлежность из-за содержания введенных в них генов животного происхождения (например, гена инсулина) или их следует считать новым видом? Далее, насколько долговечны такие бактерии, в каких экологических нишах они могут существовать? Но самое главное стало заключаться в появлении опасений, что в ходе производства и манипуляций с рекомбинантными молекулами ДНК могут быть созданы генетические структуры со свойствами, непредвиденными и опасными для здоровья человека, для исторически сложившегося экологического равновесия. Тогда же начались и призывы к мораторию на генетическую инженерию. Эти призывы вызвали международный резонанс и повели к международной конференции, которая состоялась в 1975 г. в США и на которой широко обсуждались возможные последствия исследований в этой области. Затем в странах, в которых стала развиваться генетическая инженерия, были выработаны правила работы с рекомбинантными молекулами ДНК. Эти правила направлены на исключение попадания в среду обитания продуктов деятельности генно-инженерных лабораторий.
Другой аспект нежелательных последствий генно-инженерных работ связан с опасностью для здоровья персонала, работающего в лабораториях, где используют методы генетической инженерии, поскольку в таких лабораториях используют фенол, этидий бромид, УФ-излучение, которые являются вредными для здоровья факторами. Кроме того, в этих лабораториях существует возможность заражения бактериями, содержащими рекомбинантные молекулы ДНК, контролирующие нежелательные свойства, например, лекарственную резистентность бактерий. Эти и другие моменты определяют необходимость повышения уровня техники безопасности в генно-инженерных работах.

Вопросы для обсуждения

1. Каковы научные и социальные предпосылки формирования разных направлений в использовании генетической инженерии?
2. Что вы можете сказать о результативности генетической инженерии в растениеводстве?
3. Можно ли с помощью методов генетической инженерии повысить продуктивность животноводства? Если да, то каким образом?
4. Действительно ли реальны надежды на генную инженерию в создании новых источников энергии и новых материалов?
б. Что Вы знаете о роли генетической инженерии в создании лекарств и иммунопрепаратов? Приведите примеры успехов в этой области.
6. Каковы возможности генетической инженерии в охране среды обитания?
7. Существуют ли опасности в работе персонала генно-инженерных лабораторий? Если да, то назовите их.

Литература

Бирс Р.. Басит Э. (ред). Рекомбинантные молекулы: значение для науки и практики (пер. с англ.). М.: Мир. 1960. 624 стр.
Holland H.,Petersen U. Living Dangerously. Prinston University Press. 1995. 210 pp.
Hunter-Cevera J.. Belt A. Maintaining Cultures for Biotechnology and Industry. Academic Press. 1995. 242 pp.
Russo E., Cove D. Genetic Engineering. WH Freeman. 1995. 255 pp.












Глава XXII
ФИЛОСОФСКИЕ, СОЦИАЛЬНЫЕ
И ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ БИОЛОГИИ

На протяжении многих веков у всех, кто интересовался проблемами жизни, всегда были различия во взглядах на живой мир, в оценках свойств, характерных для живых существ, в обсуждении бытия человека, причем характер этих взглядов зависел от исторической эпохи, в которой они формировались.
Древнегреческие философы, будучи стихийными материалистами, рассматривали мир в качестве единого материального целого, которое находится в вечном возникновении и исчезновении, в непрерывном движении и в изменениях. Эти взгляды в истории философии получили название эллинского мировоззрения.
Особенно большое внимание в эллинском мировоззрении уделялось человеческой природе. Оценивая очень высоко человека вообще, древнегреческая философия придавала большое значение его телу и образу жизни. Греки отстаивали гармоничное развитие всех природных способностей, заложенных в человеке с целью формирования его нравственного поведения. Однако с упадком античной цивилизации оптимистический взгляд на природу человека уступил место новому взгляду, в соответствии с которым тело человека есть оболочка его души, причем тело ничтожно, но душа чиста.
Пренебрежение к телу и возвеличивание души стало одним из важнейших моментов христианства. В IV—V вв. н. э. высшим идеалом стремлений человека в христианстве стало подавление чувственной стороны природы человека. С этого времени латинская церковь ввела даже безбрачие, которое достигло высшего уровня к концу Х — началу XI в. В более поздние времена положение вновь изменилось. Эпоха реформации способствовала возрождению эллинских взглядов на природу и бытие человека. Стала провозглашаться необходимость развития всех естественных свойств человека. Природа человека для французских материалистов оказалась основой их учения о нравственности, причем одинаковой независимо от типа религиозных убеждений людей.
В XIX в. роль философии стала еще большей. Ч. Дарвин анало-гизировал нравственность с «общим благом», под которым он понимал развитие возможно большего числа здоровых и сильных особей, со всеми способностями, в наиболее совершенной степени развития. Однако из-за нерешенности проблема природы человека перешла и в наше время, превратившись в проблему взаимоотношений социальных и биологических факторов в развитии человека (см. ниже).
В древнейшие времена зародилось также учение, названное витализмом. Виталисты считали, что в основе жизни лежит особое сверхъестественное непознаваемое начало («жизненная сила», «органическая сила», «архей» и Др.), которое возникает раньше организма, но направляет его. Мысль о создании живого творцом перешла в средневековье (V-XV вв.). В то же время на основе идеализма возникает креационизм (от лат. creator — творец) — учение о создании живого путем акта творения и о неизменяемости всего живого. Исходя из того, что изначальность всего живого создана творцом, креационисты объясняли многообразие живых существ в соответствии с Библией и положениями теологии (от греч. teos — бог, logos — наука), тогда как органическую целесообразность они объясняли теологически (от греч. teleos — стремящийся к цели) — «мудрой предусмотрительностью», «высшей мудростью» творца. Теологические и телеологические взгляды в средневековье совпали с виталистическими представлениями о природе. Эти представления укрепились в период средневековья по той причине, что в то время сложность организации живых существ казалась не поддающейся объяснению. Однако, несмотря на господство креационизма, в средние века все же шла жестокая борьба между рациональными представлениями и теолого-мисти-ческими взглядами на природу, между проявлениями интересов к природе как реально существующей и символико-мистическим восприятием мира.
В XVII-XVIII вв. формируются материалистические взгляды на живую природу среди французских философов. Доказывая материальность души, зависимость психики от тела, т. е. отстаивая первичность материи и вторичность сознания, французские философы защищали материализм. В частности, Р. Декарт (1569-1650) ввел понятие о «животном-машине», считая, что животные являются механизмами, возникающими по законам механики, а Ж. Ламет-ри (1709-1751) ввел и обосновал понятие о «человеке-машине». Однако, понимая организмы в качестве суммы частей, действующих в соответствии с законами физики и химии, французские материалисты все же не замечали специфики живого. Несомненно, что их взгляды означали существенное продвижение вперед, но их материализм все же был механистическим.
Чрезвычайно быстрое накопление научных данных о живых организмах в XVII-XVIII вв. вело к дифференциации наук, которая была очень полезной в изучении природы вообще и сопровождалась выяснением закономерностей, которые были очень полезны для развития производительных сил. Но дифференциация наук имела тогда и негативные последствия, ибо вела к безвозвратному расчленению природы в сознании естествоиспытателей и философов. В рамках представлений, обусловленных дифференциацией наук, им казалось, что природа состоит из отдельных предметов и процессов, не связанных между собой, что между природными явлениями нет ни единства, ни взаимосвязи. В результате таких оценок возникали мысли о неизменяемости природы, об отсутствии в ней развития и, самое главное, о том, что природа всегда была такой, какой она есть сейчас. Так формировались метафизические представления. Сейчас можно отметить, что, возможно, это был самый трудный этап в развитии знаний о живой природе. Положение осложнилось еще и тем, что Ф. Бэкон (1561-1629) и Д. Локк (1632-1704) перенесли метафизический способ познания природы из естествознания в философию, а это означало укрепление метафизического способа мышления, который, как отмечал еще И. И. Мечников, ничего не имеет общего с наукой.
На основе креационизма в XVII-XVIII вв. возник и значительно распространился преформизм, сторонники которого полагали, что в яйцеклетке (или сперматозоиде) уже содержится преформи-рованный (полностью сформированный) организм и что в дальнейшем все сводится лишь к его росту, увеличению размеров. Будучи метафизическим от начала до конца, преформизм сразу же сомкнулся с распространенными тогда общими метафизическими представлениями о постоянстве (неизменяемости) видов, о неизменяемости органического мира. В практическом плане все это значительно тормозило развитие биологии.
В XVII-XVIII вв. широко распространилось учение и об эпигенезе, сторонники которого полагали, что организм возникает из гомогенной бесструктурной массы. Для своего времени учение об эпигенезе было прогрессивным, ибо близко подходило к материалистическому пониманию развития, что в значительной мере способствовало возникновению эволюционизма в биологии. Однако оно было односторонним, т. к. в нем не принималось во внимание взаимодействие внутреннего и внешнего в развитии зародышей (организмов).
В противоположность креационизму в XVII в. возник трансформизм (от лат. transformatio — развертываю), в соответствии с которым допускалась изменяемость живого, но вне связи с поступательным характером развития (от низших организмов к высшим). В XVIII в. и в первой половине XIX в. между креационизмом и трансформизмом проходила очень острая борьба, переросшая в борьбу креационизма с эволюционизмом. Поэтому во второй половине XIX в. борьба идей в биологии пошла в основном вокруг идеи развития вообще и дарвиновской теории эволюции, в частности. Благодаря Ч. Дарвину во второй половине XIX в. из биологии был изгнан креационизм или, по крайней мере, ему был нанесен сокрушительный удар, в результате которого была сокрушена господствовавшая веками метафизическая доктрина неизменяемости видов. Это сопровождалось тем, что идея развития проникла во все биологические науки, вызвав новые подходы к пониманию научной картины мира. Дарвинизм оказался мощнейшим естественнонаучным обоснованием диалектического материализма, который стал философским фундаментом биологии.
Однако в XIX в. значительное распространение получили и антидарвиновские концепции эволюции. С дарвинизмом стали конкурировать концепции неоламаркизма (механоламаркизм, орто-ламаркизм, психоламаркизм). Благодаря Э. Геккелю возник социал-дарвинизм, сторонники которого признавали роль естественного отбора в развитии человеческого общества и возникновении классов. Появилась также теологическая концепция эволюции, по которой органический мир является результатом развития, стремящегося к высшей цели и руководимого разумом (духовным началом).
В XX в. на смену витализма пришел неовитализм, основатель которого немецкий биолог Г. Дриш (1876-1941) считал, что строение и жизнедеятельность организма предопределяется и управляется особой жизненной силой, идеей, существующей вне пространства, но действующей в пространстве и названной заимствованным у Аристотеля термином «энтелехия». Г. Дриш утверждал также, что «энтелехия» является ведущей, если не единственной причиной эволюции. Новая вспышка неовитализма произошла в наше время в результате абсолютизации наиболее эффективных методов изучения молекулярного уровня организации живого, недооценки сущности этого уровня и специфики биологических макромолекул. Неовитализм стал проявляться в стремлении рассматривать макромолекулы нуклеиновых кислот и белков в качестве «живых» молекул. Переоценкой элементарных молекулярных структур современные неовиталисты стараются опровергнуть материалистическую сущность мира, т. е. извратить научную картину мира. На виталистической основе возникли представления о «жизненном плане», носителем которого является «номофор», представляющий собой нематериальный фактор организма. На виталистической основе в последние годы вновь стал проявляться и механицизм, заключающийся в сведении живой материи к простым элементам и в признании существования якобы единой унифицированной структуры материи, гомогенной по своим свойствам и не претерпевающей развития. Многообразие и единство мира механицистами превращается в единообразие, а качественные различия заменяются представлениями о простых количественных различиях в сочетаниях одинаковых молекулярных структур. Как видно, речь идет об отрицании идеи развития.
Виталистические и механистические толкования молекулярного уровня организации живой материи ведут к идеализму. Между тем современные естественно-научные данные подтверждают положение о материальном единстве мира. Структура, рост и размножение клеток происходит по тем же законам, которые определяют поведение различных молекул, находящихся в клетке. Но именно рост и размножение являются важнейшими свойствами живого.
Креационизм, как и витализм, тоже оказался очень живучим. В наше время он вновь возродился, причем даже возникли стремления придать креационизму статус официальной науки, сделать его «научным» и опять противопоставить теории эволюции. Современные креационисты полагают, что Земля и Вселенная (вещество, энергия и жизнь) возникли внезапно и относительно недавно (10 тыс. лет назад), причем «из ничего». Они придают большое значение в истории Земли катастрофам, включая всемирный потоп. Признавая недостаточность мутаций и естественного отбора в эволюции, считают, что она компенсируется действием сверхъестественных сил. «Научные» креационисты развивают положение о раздельном происхождении человека и обезьяны, чем пытаются опровергнуть положение о естественном происхождении человека. Недостатки биологического образования населения позволили в наше время довольно широкое распространение креационизма. Например, в США по опросам 1991 г. оказалось, что в креационизм верят около 47% опрошенных. Больше того, бывший президент США Р. Рейган в одной из своих речей высказал сомнения относительно справедливости даже теории эволюции. Между тем новейшие достижения биологических наук дали новые подтверждения справедливости теории эволюции, новые свидетельства в пользу естественного происхождения человека. ' Достижения биологических наук обострили ряд старых проблем и выдвинули новые проблемы социального значения. Если в конце XIX — начале XX в. в числе обсуждавшихся проблем социального звучания в нравственном аспекте называли целесообразность продления жизни человека, возможность или невозможность : экспериментов на животных и человеке, а также необходимость а лечения венерических болезней, то в наше время обострился ин-| терес к проблеме, связанной с ростом народонаселения и вытекающими из этого последствиями. На протяжении последнего тысячелетия и особенно в период новейшей истории население мира неуклонно росло. Например, если в 1961 г. оно составило более 3 млрд людей, то в 1996 г. оно уже достигло почти 6 млрд. Удвоение населения мира предполагается и в ближайшие 35 лет. Каковы последствия этого явления?
Еще до нашей эры выдающийся представитель греческой цивилизации Платон (около 428-348 гг. до н. э.) в своем сочинении «Законы» предлагал регулировать численность популяций (населения), устанавливая его количество соответственно размерам занимаемой территории и наличию достаточного количества жилищ. Платон рассматривал популяции людей в качестве структурных единиц, а граждан государства — в качестве структурных единиц популяции, причем предлагал регулировать численность популяции путем воздействия факторов, повышающих или понижающих размеры популяции. Повышение частоты рождаемости Платон считал «премией», а понижение рождаемости должно было быть результатом устанавливаемого общественным мнением «позора». С точки зрения современной науки рассуждения Платона представляют собой чистейшую спекуляцию, ибо они не могут быть подтверждены научным подходом в виде наблюдения или эксперимента. Тем не менее эта спекуляция оказалась полезной в позднейшие времена для формирования взглядов на структуру и свойства популяций людей.


Аристотель считал полезным принятие закона, ограничивающего рождаемость путем абортов. Следует вспомнить, что аборты не запрещались ни в Древней Греции, ни в Древнем Риме.
В христианском мире к регулированию народонаселения обращались неоднократно. Особенно интерес к регулированию народонаселения обострился, когда в 1798 г. англичанин Томас Мальтус (1766-1834) представил новый подход к пониманию природы популяций людей. Задавшись целью выяснить, всегда ли подвержены люди бедности, голоду, болезням и войнам и может ли человек улучшить свою жизнь, Т. Мальтус сформулировал представления о факторах (силах), которые регулируют размеры популяции людей, причем его представления основывались на признаниях двух важнейших допущений, а именно: человеку для существования необходима пища, с одной стороны, человек будет репродуцировать себя непрерывно, с другой. Руководствуясь этими допущениями, Т. Мальтус предположил, что репродукция популяции человека идет в геометрической прогрессии, тогда как количество пищи производится популяцией в арифметической прогрессии (рис. 231). В результате этого размеры популяции неизбежно оказываются ограниченными количеством пищи, т. е. из-за недостатка пищи размеры популяции не могут увеличиваться далее геометрически. В доказательство своих заключений Т. Мальтус приводил данные о росте населения в английской колонии (США) в Америке и в самой Великобритании. В английской колонии (США) население в период с 1643 г. по 1760 г. выросло с 21 200 человек до 500 тыс, причем размеры популяции удваивались каждые 25 лет, т. е. росли в геометрической прогрессии. Т. Мальтус подчеркивал, что это была популяция, имевшая достаточное жизненное пространство и достаточное количество пищи. За это же время популяция людей (население) на Британских островах увеличилась лишь незначительно, что определилось недостатком пищи и эмиграцией. Кроме того, проследив судьбу свыше 250 известнейших английских семей на протяжении длительного времени и увидев снижение их численности, Т. Мальтус заключил, что размеры популяции зависят от количества пищи, а рост популяции контролируется голодом и болезнями, т. е. идет борьба за существование.
Теория Т. Мальтуса была использована Дарвином для формирования представлений о роли борьбы за существование в естественном отборе. Тем не менее она все время вызывала возражения, т. к. не могла решить вопрос о последствиях роста населения.
В начале нашего века И. И. Мечников также пришел к заключению, что превышение потребностей организмов над средствами к их удовлетворению составляет основной разлад в. природе, который все же может гармонизироваться либо приспособлением организмов к новым условиям, либо уменьшением их плодовитости. Однако в случае человека эта гармонизация может достигаться сознательно либо путем увеличения средств к существованию, либо ограничением рождаемости. Как писал И. И. Мечников в 1907 г. «...по законам природы человек в состоянии очень сильно размножаться, однако идеал его благоденствия требует ограничения плодовитости».
В настоящее время достигнута ясность, что рост мирового народонаселения в современных масштабах, действительно, вызовет трудности в обеспечении людей продовольствием и доброкачественной водой. Важнейшая причина здесь заключается в том, что жизненное пространство (размеры Земли) никогда не увеличится, а рост производительности сельского хозяйства неизбежно будет остановлен на определенном уровне, поскольку конечная урожайность сортов растений и продуктивность пород животных, которая может быть достигнута в обозримом будущем, неизбежно будет ограничена их нормой реакции. Следовательно, если предположить даже максимально возможный уровень производства продовольствия, то этому уровню могут соответствовать лишь определенные размеры популяций людей. Следовательно, возникнет необходимость регулирования численности населения путем ограничения рождаемости. Между тем решение проблемы регулирования роста народонаселения мира путем ограничения рождаемости встречает серьезные затруднения. Одни считают регулирование нравственным, другие — безнравственным решением. В одних странах ограничение рождаемости невозможно из-за существующих стандартов жизни и образования, тогда как в других, напротив, по религиозным причинам рождаемость стимулируется.
Другой социальной проблемой глобального значения является проблема сохранения экологического равновесия на Земле (сохранения окружающей среды). Сейчас совершенно ясно, что индустриально развитые страны, используя достижения научно-технической революции и безудержно эксплуатируя природные ресурсы, смогли обеспечить высокий уровень потребления. Но при этом нарушение ими экологического равновесия поставило мир перед катастрофой. Стремясь решить свои проблемы, менее развитые страны также увеличивают активность в биосфере, что еще в большей мере повышает экологическую угрозу. Стало ясно, что все действия в мире должны осуществляться в свете понимания этой угрозы и разработки мер по ее недопущению.
В связи с непреодолимо углубляющейся деятельностью человека в биосфере возникла проблема, которая может быть определена как проблема «человек, природа и общество». Речь идет о том, как человек и общество в целом должны строить свои отношения с природой, чтобы не оказаться в какой-то момент лицом к лицу с безнадежно разрушенной природой. В разное время вопросы взаимоотношений человека (общества) с природой решались по-разному, но часто не в пользу природы.
Современные данные биологии вообще и экологии в частности помогают формированию мысли о том, что в наше время основной парадигмой мирового развития должно стать обеспечение экологической безопасности. Однако это может быть обеспечено только в результате тесного международного сотрудничества. Между тем разные страны подходят к этой проблеме по-разному. Поэтому их разрозненность сопровождается малой эффективностью, что не позволяет решать проблему на достаточном уровне. Необходимы новые международные отношения, ибо сохранение окружающей среды — это самая приоритетная задача человечества. Заглядывая в будущее человечества, можно сказать, что оно будет связано с качеством жизни, со здоровьем человека, с подлинным осуществлением мер по сокращению среды обитания.
Возвращаясь к природе человека, которая в наше время обсуждается на уровне определения роли биологических и социальных факторов в развитии человека, нельзя не отметить, что здесь по-прежнему существуют разные подходы к решению проблемы. Отдельные философские концепции человека (природы человека) основаны на преувеличении биологических факторов. В рамках этих концепций человек рассматривается часто в качестве иррационального животного, а социальные условия в качестве фона, способствующего развитию человека. Как и в старом социал-дарвинизме признается, что различия между классовыми группами людей также определяются биологическими факторами, в частности, естественным отбором. Сторонники превалирующего значения биологических факторов в развитии человека считают, что генетическая информация современных людей якобы недостаточна для программирования поколений, способных к полному овладению результатами, порожденными научно-технической революцией сейчас и ожидаемыми в будущем. Больше того, утверждается, что человек как биологический вид, подобно многим видам, вымершим в ходе эволюции, тоже угаснет. Однако чтобы это не произошло, человека необходимо «переделать» на биологической основе, используя достижения генетической инженерии. При этом речь идет не об ортобиозе по И. И. Мечникову, а о глубокой реконструкции генетического аппарата человека, последствия которой кажутся непредсказуемыми. Преувеличивая биологические особенности человека, сторонники биологизаторской идеи объясняют многие общественные пороки, включая преступность, биологическими недостатками людей, «звериными» генами, якобы унаследованными ими от своих далеких предков и от предыдущих поколений.
Напротив, в соответствии с другими взглядами, человек есть часть живого мира, есть существо, действующее в сфере общественной формы движения материи. «Живая природа» и социальная сущность человека взаимно связаны нерасторжимыми узами. Специфические человеческие действия и социальное положение человека не предопределяются только биологическими основами. Жизнь людей определяется не естественным отбором, а условиями жизни. Генетическая программа человека обладает не только устойчивостью, но и громадным потенциалом, обеспечивающим программирование поколений, способных к овладению результатами научно-технической революции, к социальному совершенствованию в интересах большинства. Следовательно, нет необходимости в глубокой генетической реконструкции современного человека. Напротив, важнейшим условием всестороннего развития и совершенствования человека является социальная основа и образ жизни, которые определяются общественным бытием и общественным сознанием.
Критически оценивая обе концепции и признавая выдающуюся роль социальных условий в развитии и поведении людей, в формировании личности, нельзя забывать при этом основополагающую роль биологических факторов, в частности, здоровья людей, их природных способностей. Объективное, адекватное современному уровню знаний заключение состоит в том, что природа человека является биосоциальной. Другими словами, человек есть биосоциальное существо.
В связи о появлением генетической инженерии, а также в связи с успехами молекулярно-генетического изучения генома человека возникли новые проблемы не только социального, но и этического звучания. Попытки разрешения этих проблем означают начало формирования нравственности в ядерный век, т. е. формирования совокупности принципов и норм поведения людей в условиях научных достижений, непосредственно затрагивающих их бытие. Одна из таких социально-этических проблем касается определения генетического статуса людей. Речь идет о введении в практику генетического обследования людей, создания их нуклеотидных карт и о стремлениях использовать молекулярно-генети-ческие карты для определения профессиональной ориентации и занятости людей. Поскольку создание нуклеотидных карт может выявить индивидов с неблагоприятными генотипами, в обществе возникли вопросы о степени гласности результатов генетического обследования и о защите лиц с неблагоприятными генотипами в плане выбора ими профессии или найма на работу. Лица, содержащие в генотипе мутации, не могут нести ответственность за эти мутации и, следовательно, не должны иметь ограничений в выборе профессии.
Следующая этическая проблема, заслуживающая обсуждения, касается этики экспериментов, связанных с оплодотворением в пробирке (in vitro) яйцеклеток и созданием «пробирочных» детей. Обсуждение этой проблемы идет по нескольким другим направлениям.
Во-первых, опираясь на принятый в 1947 г. Нюрнбергский кодекс медицинской этики, в соответствии с которым экспериментам на человеке должны предшествовать адекватные эксперименты на животных, а риск, связанный с экспериментами на человеке, должен быть полностью оправдан, многие считают, что преодоление бесплодия путем оплодотворения яйцеклеток в пробирке есть пример экспериментов на людях, которые осуждаются в течение многих веков. Следовательно, такие эксперименты не должны проводиться.
Во-вторых, по мнению многих специалистов оплодотворение яйцеклеток в пробирке может сопровождаться нарушениями количества или структуры половых хромосом, что будет сопровождаться некоторым повышением генетического груза человечества за счет вхождения в популяции человека «пробирочных» людей. Поскольку в пользу этого предположения уже есть некоторые доказательства, то оно также представляет собой возражение против этих экспериментов.
Далее, в соответствии с доктриной римско-католической церкви душа вселяется в эмбрион во время беременности в определенное, хотя и точно не установленное время.
Следовательно, оплодотворенная яйцеклетка уже представляет собой человеческую жизнь и даже личность. Между тем не все оплодотворенные яйцеклетки сохраняются при имплантации их в организм матерей. По ряду данных оплодотворенные яйцеклетки лишь в 40—50% случаев приживаются в матке матерей. Поэтому возник дополнительный довод против этих экспериментов, по которому неудачные результаты, связанные с прекращением жизни оплодотворенной яйцеклетки, есть грубейшее нарушение прав человека. Наконец, критики метода «пробирочных» детей считают, что этот метод таит в себе угрозу использования его для решения евгенических программ, которые давно не вызывают согласия в обществе. Рассмотрение всей проблематики, связанной с оплодотворением in vitro, показывает, что разработка способов оплодотворения яйцеклеток в пробирке и способов, обеспечивающих рождение «пробирочных» детей, является выдающимся достижением биологии XX в. Можно сказать, что биологи стали подлинными архитекторами жизни.
С другой стороны, решение такой фундаментальной задачи имеет практический результат, связанный с преодолением женского бесплодия. Поэтому сторонники технологии «пробирочных» детей выдвигают весьма важный довод в ее пользу, заключающийся в том, что таким путем решается большая общечеловеческая задача — любовь к ближнему. Что же касается аргументации нарушения прав человека в этой области, то приводимые контраргументы сводятся к тому, что у эмбрионов, образованных оплодотворением в пробирке, еще нет головного мозга и, следовательно, они не могут считаться человеческой жизнью. Следовательно, препятствий для экспериментирования на эмбрионах по этой причине не должно быть.
Итак, оценивая успехи в области оплодотворения яйцеклеток человека in vitro в качестве выдающегося научного достижения XX в., нельзя не отметить, что в этой области возникли серьезные социальные и этические проблемы, но они пока не поддаются решению.
В заключение важно обсудить проблему этики возможных экспериментов, направленных на создание с помощью генетической инженерии новых видов бактериологического оружия. Как известно, идеи использования массовых заболеваний для решения конфликтов уходят в глубокую древность. Например, еще в Ветхом завете сообщается о том, что Иегова наказал египетского фараона тем, что наслал на него мух, вшей и блох. Как повествуется в Ветхом завете, Иегова заслал к ассирийцам и ангела, который распространил чуму, что привело к гибели большого количества людей.
Известно также, что древние римляне забрасывали колодцы враждебной стороны трупами животных, павших от повальных болезней, а воины Александра Македонского перебрасывали трупы павших от повальных болезней животных и людей через стены осажденных ими крепостей.
В более поздние времена также отмечались случаи применения подобного оружия. Например, осаждая в XIV в. крепость Кафу, татары катапультировали через крепостные стены в крепость трупы своих воинов, погибших от бубонной чумы. В XVIII в. англичане в Индии для подавления сопротивления местного населения передавали им одеяла, зараженные возбудителем оспы, что вызвало значительную эпидемию.
С тех пор как было установлено, что инфекционные болезни человека и животных вызываются микроорганизмами, появилось стремление использовать в качестве оружия штаммы вирусов и бактерий, вызывающих особо опасные болезни человека и животных. Поэтому, исходя из чрезвычайной опасности этого оружия, еще в 1925 г. в Женеве был подписан Протокол о запрещении при^ менения на войне удушливых, ядовитых или других подобных газов и бактериологических средств. Однако это международное соглашение не создало запретов бактериологического оружия. Документы свидетельствуют, что во Второй мировой войне в фашистской Германии проводились работы по подготовке к бактериологической войне на Восточном фронте. Однако военные успехи нашей страны не позволили фашистам развязать бактериологическую войну. Но во Второй мировой войне бактериологическое оружие было использовано в широких пределах японскими милитаристами в Китае.
В послевоенный период вопросы запрета биологического оружия, которое стали квалифицировать в качестве оружия массового поражения, неоднократно рассматривались на Генеральной Ассамблее ООН (резолюции 2162 (XXI), 2454А (XXII) от 1966 и 1968 гг. соответственно). Важным явилось подписание в 1972 г. международного соглашения о запрещении разработки, производства и накопления запасов бактериологического и токсинного оружия. Эти документы оказались серьезным сдерживающим фактором. Однако угроза создания и использования биологического оружия не прошла.
Бактериологическим оружием могут быть культуры возбудителей особо опасных болезней (чумы, холеры, тулеремии, бруцеллеза, сапа). В качестве такого оружия могут быть использованы токсины разных бактерий, например, ботулизма и столбняка, а также вирусы ряда болезней (энцефалитов, желтой лихорадки, геморрагической лихорадки). Сюда же относят и гормоны. Однако это бактериологическое оружие относится к оружию «устаревших» видов, хотя его поражающая способность является очень большой (табл. 45).
Значительную опасность в рассматриваемой области таит в себе генная инженерия, т. к. с ее помощью не исключена реальная возможность создания бактериального оружия нового поколения. Методология генной инженерии позволяет создание штаммов бактерий и вирусов, которые уклоняются от диагностики, резистент-ны ко всем современным лекарственным веществам, обладают повышенной вирулентностью и способностью долго находиться в окружающей среде, а также способностью легко приживаться в организме человека и животных и вызывать болезни с неизвестной клинической картиной. Что касается токсинов, то в качестве токсинного оружия могут быть созданы супертоксины. Таким образом, бактериологическое оружие, которое может, быть создано генно-инженерным путем, может иметь принципиально новые признаки, повышающие его способность к массовому поражению.
Таблица 46
Сравнительные характеристики поражающего действия бактериологического, химического и ядерного оружия, которое может быть взято на борт одним стратегическим бомбардировщиком
(по О. В. Варояну, 1971)

Критерий оценки
Вид оружия



ядерное
химическое
биологическое, бактериологическое
Зона поражающего действия
200-300 KM2
до 250 км2
до 100 000 км2
Время «проявления» поражающего действия
секунды
от 7 сек до 30 мин
От нескольких дней до 2 недель
Поражающее действие
Летальность (90%)
Поражаемость до 30%
Заболеваемость до 25-75%
Возможность выживания
Нет
Любая
Любая
Вред сооружениям
Уничтожение на площади до 100 км2
Нет
Нет
Дополнительные последствия
Радиоактивные осадки в зоне 2000 км2 в течение 6 месяцев
Заражение местности на срез до нескольких недель
Распространение эпидемии
Возможность использования зоны применения
Через 3—6 месяцев
Ограниченная
После окончания инкубации
Скрытность
Отсутствует
Достижимая
Большая
Сравнительная стоимость
Очень большая
Достаточно велика
Относительно малая

Поскольку в Конвенции о запрещении биологического и химического оружия нет механизма проверки выполнения этой Конвенции, поскольку в ней не содержатся запреты на исследования с целью создания новых видов такого оружия, в современных условиях чрезвычайно важна позиция самих ученых, использующих в своей работе методы генетической инженерии. Участие ученых-биологов в прямых или косвенных работах по созданию биологического оружия является не только неэтичным, но и преступным деянием.

Литература

БаевА.А. Современная биология как социальное явление. Вопросы философия. 1981, 3,17.
Бароян О. В. Судьба конвенционных болезней. М.: Медицина. 1971. 372 стр.
Дубинин Н. П. Что такое человек. М.: Мысль. 1983. 334 стр.
Дубинин Н. П., Карпец И. И., Кудрявцев В. Н. Генетика, поведение, ответственность. Политиздат. 1982. 304 стр.
Пехов А. П. Социальные проблемы генетики. М.: Знание. 1976. 62 стр.
Пехов А. П. Биология и научно-технический прогресс. М.: Знание. 1984. 64 стр.
Beauchamp Т., Childress J. Principles of Biomedical Ethics. OUP, N. Y. a. Oxford, 1989. 470 pp.
Czifco G. Without Micacles: Universal Selection Theory and the Second Darwinian Revolution. MIT Press. 1996. 386 pp.
Engelhardt H. The Foundation of Bioethics. Oxford University Press. 1986. 398 pp.
Gibson K. R., Ingold T. (Ed.) Tools, Language and Cognition in Human Evolution. Cambridge University Press. 1966. 482 pp.



















ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современное состояние биологических наук позволяет сформулировать обобщения, основанные на достижениях этих наук, а именно:
1. Жизнь является качественно особой высшей формой движения материи, в основе которой лежит самообновление в виде самовоспроизведения. Ее начальные формы возникли в результате длительного химического процесса из неорганических веществ (необиогенеза).
В основе современной теории происхождения жизни лежат представления о том, что жизнь является результатом исторического одностороннего развития в виде усложнения органических субъединиц и развития их в сложные системы, обладающие свойствами живого.
Живая материя (живые организмы) состоит из множества органических соединений, которые представляют собой соединения углерода в виде крупных молекул (биологических макромолекул). Будучи просты по строению, биологические макромолекулы являются строительными блоками, из которых построены все современные организмы. Специфика организмов любого вида определяется набором присущих только им белков, которые в сочетании с нуклеиновыми кислотами в виде нуклеопротеидов выполняют роль субстрата жизни. Более простые молекулы, из которых состоят макромолекулы, выполняют в клетках несколько функций. Например, аминокислоты служат не только строительными блоками белков, но и являются предшественниками многих гормонов животных, алкалоидов и пигментов растений, а также других макромолекул, тогда как нуклеотиды, являющиеся строительными блоками нуклеиновых кислот, могут служить коферментами и переносчиками энергии.
2. Жизнь дискретна. Она проявляется на многих уровнях, однако элементарными структурно-функциональными единицами жизни являются только клетки, т. к. они представляют собой крайние живые структуры, из которых состоят организмы и с которых начинается жизнь. Поскольку за пределами клеток жизни нет, то воспроизводство клеток заключается в том, что они происходят только от клеток, т. е. все живое происходит только от живого. Формируя многоклеточные организмы, клетки характеризуются сходством строения, различаясь между собой лишь по размерам, форме и функциональной специализации. Все они обладают клеточной мембраной у животных или клеточной стенкой у растений, мембранной системой, ядром, митохондриями (хлоропластами в клетках растений), рибосомами и другими органеллами. Живые клетки представляют собой структуры (изотермические системы органических молекул), способные к самосборке, саморегуляции и самовоспроизводству. Протекающие в клетках реакции синтеза и распада ускоряются ферментами, продуцируемыми самими клетками. Самовоспроизводство клеток контролируется генетически. Исключение по сравнению со свойствами клеток одноклеточных и многоклеточных организмов составляют вирусы, которые представляют собой неживые внеклеточные надмолекулярные структуры, способные к размножению лишь в клетках, где они подчиняют биохимический аппарат клетки с целью производства новых вирусных частиц.
3. Размножение и дифференцировка клеток составляют основу роста и размножения организмов.
Современные экспериментальные разработки показали, что оплодотворение возможно в пробирке, причем яйцеклетки могут быть оплодотворены не только мужскими половыми клетками, но и ядерным материалом, происходящим из соматических клеток. В последнем случае это означает, что генетическая программа яйцеклеток может быть перепрограммирована и что половое размножение высших животных в эксперименте может быть заменено бесполым размножением. Это есть одно из современных доказательств происхождения полового размножения из бесполого.
4. Для всех организмов характерно единство метаболических процессов. Рост и развитие организмов обеспечиваются свободной энергией, которую они поглощают из окружающей среды и которая способна совершать определенную работу. При этом организмы возвращают в среду менее полезную энергию, например, в форме тепла, которая легко рассеивается во Вселенной, превращаясь в энергию хаотического (беспорядочного) движения. Степень рассеивания (обесценивания) энергии определяется энтропией.
Метаболизм есть совокупность катализируемых ферментами процессов, заключающихся, в основном, в обеспечении клеток энергией, получаемой преобразованием энергии солнечного света или расщеплением пищи, поступающей в организм, переводе молекул пищи в блоки, используемые затем для образования макромолекул, сборке биологических макромолекул, а также в синтезе (анаболизме) и распаде (катаболизме) биологических макромолекул, выполняющих специфические функции тех или иных клеток.
Живые организмы являются открытыми системами. Главным источником энергии для живых организмов является лучистая энергия солнечного света, которую улавливают клетки зеленых растений и в процессе фотосинтеза преобразуют эту энергию в химическую энергию углеводов (пищи). Химическая энергия углеводов пищи преобразуется в клетках организмов-гетеротрофов в электрическую, механическую и другие виды энергии. Зеленые растения являются первичными преобразователями энергии Солнца, а фотосинтез зеленых растений и хемосинтез, осуществляемый микроорганизмами отдельных видов, являются одним из этапов в энергетическом обеспечении живого мира. Все живые организмы (кроме растений) обеспечиваются энергией в результате потребления продуктов фотосинтеза или хемосинтеза.
Пищевые вещества в клетках используются с помощью реакций с участием ферментов, причем освобождающаяся при этом энергия запасается в форме макроэргетических связей аденозинтрифосфата (АТФ), который служит в качестве источника энергии для обеспечения многих функций организмов, включая их рост и размножение. АТФ связывает в единое целое системы ферментативных реакций, которые обеспечивают сохранение поступающей из окружающей среды энергии фосфорилированием, с одной стороны, и биосинтез клеточных структур, механизм двигательных и сократительных процессов клеток, а также осмотическую клеточную работу, с другой стороны.
Метаболизм подвержен непрерывной генетической регуляции, которая осуществляется в клетках путем регуляции синтеза ферментов. В клетках синтезируется столько малых молекул, сколько их необходимо для синтеза нуклеиновых кислот, белков, липидов и углеводов. Это позволяет оценивать клетки в качестве чрезвычайно экономичных саморегулируемых химических систем.
5. Для жизни характерны непрерывность, устойчивость и материальная преемственность, которые обеспечиваются наследственностью и изменчивостью организмов. Элементарными единицами наследственности являются гены. Закономерности передачи генов от родителей к их потомству определяются двумя законами наследственности. В соответствии с первым законом (законом расщепления) гены в соматических клетках на их хромосомах содержатся в парах, которые расщепляются при гаметогенезе и расходятся в разные гаметы. В соответствии со вторым законом (законом независимого распределения генов или рекомбинации) расщепление одной пары генов и расхождение их в разные гаметы не зависят друг от друга, но при этом происходит рекомбинация генов, дающая начало организмам с рекомбинантными признаками. Законам наследственности подчиняется весь живой мир, включая человека.
Гены подвержены мутациям, которые сопровождаются изменением количественных и качественных признаков растений, животных и человека. В случае человека мутации проявляются в виде наследственных болезней. Для популяций организмов любого вида характерно генетическое равновесие, определяемое неизменностью содержания нормальных и мутантных генных аллелей. Мутантные организмы являются материалом для действия естественного отбора.
6. Генетическим материалом всех организмов является ДНК, сосредоточенная в основном в ядре клеток (в хромосомах). У эукарио-тов ДНК содержится также в митохондриях и хлоропластах клеток. Экстрахромосомная ДНК представлена плазмидами у бактерий. В ДНК в виде генетического кода зашифрована генетическая информация о структуре белков. Генетический код является триплетным, неперекрывающимся, вырожденным, универсальным. Передача и реализация генетической информации о синтезе белков осуществляется в два этапа, называемые транскрипцией и трансляцией. В период транскрипции информация переписывается с молекул ДНК в молекулы мРНК. Трансляция генетической информации происходит на рибосомах с участием тРНК. Признание такого пути передачи генетической информации (ДНК ® РНК ® белок) получило название центральной догмы биологии. Однако у отдельных организмов (вирусов) известна передача генетической информации по схеме РНК ® ДНК ® белок. В составе ДНК обнаруживают как уникальные, так и повторяющиеся последовательности азотистых оснований. Репликация ДНК является полуконсервативной, причем синтез дочерней цепи на одной цепи идет непрерывно, на другой — прерывисто, давая фрагменты, которые затем воссоединяются с помощью ферментов. Современная концепция гена заключается в положении «один ген — одна тРНК — один полипептид».
Цепи ДНК лишь относительно стойки, в результате чего в ДНК могут возникнуть повреждения в основном в виде тиминовых ди-меров. Однако эти повреждения доступны для репарации (восстановления), которая поддерживает стабильность ДНК.
7. Одним из важнейших обобщений биологических наук является теория эволюции, под которой понимают развитие организмов во времени или процесс исторического преобразования на Земле. Основы теории эволюции были заложены Ч. Дарвином. В рамках этой теории признается, что растения и животные в природных условиях подвергаются изменчивости, что их рождается больше, чем позволяют пищевые и другие ресурсы и что это ведет к борьбе за существование между особями, в которой выживают более приспособленные к изменяющимся условиям среды, т. е. происходит естественный отбор наиболее приспособленных. Помимо естественного отбора элементарными факторами эволюции являются также мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, дрейф генов, миграция, с действия которых начинаются процессы эволюции в популяции. Однако фактором, направляющим эволюцию, является естественный отбор, который отбирает организмы, свойства которых благоприятны для данной среды и которые дают достаточно многочисленное потомство.
Чрезвычайное разнообразие живых форм (биоразнообразие) является результатом длительного процесса эволюции, причем способность организмов к жизни в различных условиях является результатом эволюции не только их самих, но и эволюции систем их органов. Эволюции нет «хорошей» и нет «плохой». Эволюция может быть лишь только успешной и безуспешной. Организмы, которые хорошо функционируют при определенных условиях и потому дают больше потомства, являются успешными. При других условиях эти же организмы могут быть эволюционно неудачными (безуспешными).
Фундаментальным следствием эволюции является признание того, что все организмы связаны между собой по происхождению, поскольку они происходят от общего предка. Современные доказательства эволюции настолько внушительны, что ее уже можно объяснить не теорией, а понимать как факт. Человек также является результатом эволюции. Эволюционный возраст человека составляет более 150 тыс лет. На ранних этапах эволюции человека действовали те же факторы эволюции, которые действуют в случае эволюции животных и растений, причем направляющим фактором также являлся естественный отбор. Однако как только человек увидел свое отличие от других живых существ, как только начали складываться общественные отношения, биологическая эволюция уступила место социальному совершенствованию человека. В настоящее время естественный отбор почти полностью прекратил свое действие.
8. Живые организмы связаны между собой не только происхождением, но и различными отношениями в процессе их жизни между собой и со средой, в которой они обитают, т.е. они связаны экологически. Эта связь заключается в том, что одни живые организмы (растения и животные) зависят от других организмов. Формируя сообщества, организмы вместе с абиотическими факторами среды образуют экологические системы. В этих системах одни организмы продуцируют органическое вещество (организмы-производители), другие потребляют его (организмы-потребители), а третьи разрушают его (организмы-разрушители).
Экологические системы являются результатом исторического развития природы. Их особенность заключается в том, что для них характерно постоянство, устойчивость и равновесие между компонентами системы. В биосфере непрерывно происходит обмен энергией и материей по схеме организм — среда — организм. Организмы в биосфере нуждаются в углероде, кислороде и азоте, которые необходимы для биосинтеза аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований, идущих на построение белков и нуклеиновых кислот. По этой причине в биосфере протекают гигантские круговороты углерода, кислорода и азота. Эти круговороты зависят от соотношений между организмами-производителями органического вещества и организмами-потребителями этого вещества. В свою очередь круговороты веществ сопровождаются гигантским круговоротом энергии. Используя энергию Солнца, автотрофные организмы синтезируют углеводы и другие органические соединения, богатые энергией, тогда как гетеротрофные организмы получают энергию из пищи, содержащей углеводы; для потока энергии в биосфере присуща направленность в одном направлении, в котором часть полезной энергии теряется, а количество бесполезной энергии растет.

<< Предыдущая

стр. 30
(из 34 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>