Файлы Сергея Островски

Примечания автора: «Откуда она это взяла»

Подражая классикам твердой НФ, я решила поместить в конце небольшой комментарий со ссылками на источники, которые помогали мне придумывать фантастические допущения. Возможно, диванные эксперты по переднему краю науки, прочитав это послесловие, воздержатся от комментариев о том, что в слюне нет никакой ДНК, а если память пропала, то ее уж не восстановить. Хотя диванные эксперты редко дочитывают до конца. На самом деле я пишу это для тех, кому интересны научные обоснования фантастических технологий и прочее в этом роде.

Днем рождения ДНК-криминалистики, очевидно, следует считать 10 сентября 1984 года, когда Алек Джеффрис из Лестерского университета (Великобритания), взглянув на электрофореграммы ДНК своего лаборанта и его родственников, изобрел ДНК-фингерпринт. Этот метод позволял идентифицировать личность индивида, оставившего биоматериал, а также устанавливать родственные связи — например, приходится ли А отцом Б, — с доселе невиданной достоверностью.

Возможности метода сильно расширила полимеразная цепная реакция, открытая Кэри Мюллисом (Нобелевская премия по химии 1993 года). Она позволяет снимать копии с исчезающе малого количества ДНК — сотен, а то и десятков пикограммов, то есть геномов горсточки клеток. Из считанных молекул, содержащихся в образце, можно получить количество, достаточное для анализа. Затем появились методы секвенирования нового поколения, и следующего за новым поколения — вдаваться в детали не буду, но время, когда прочтение полного генома станет медицинской и полицейской рутиной, уже виднеется на горизонте. А пользы от этого тем больше, чем больше мы знаем о разнообразии генома человека. Пусть тут будет несколько ссылок:

https://en.wikipedia.org/wiki/Human_Genome_Diversity_Project

https://en.wikipedia.org/wiki/1000_Genomes_Project

https://en.wikipedia.org/wiki/International_HapMap_Project

https://en.wikipedia.org/wiki/Human_Variome_Project

Что можно делать уже сейчас? Например, пол идентифицируют по гену амелогенина, белка, который экспрессируется в зубной эмали при формировании нового зуба. Его гены имеются и в X, и в Y-хромосоме, и они отличаются по размерам: «мужской» вариант длиннее. Если есть Y-хромосомный вариант гена амелогенина — значит, образец принадлежит мужчине, если его нет — значит, женщине… или мужской вариант потерялся, поэтому используют и другие маркеры пола. Определение этнической принадлежности/географического происхождения (естественно, не гражданства и не паспортной национальности) возможно с некоторыми допусками и оговорками: глобализация тут много напутала, если бы мы по-прежнему жили маленькими племенами, каждое со своим тотемом и своими брачными обычаями, было бы проще. Исследование Y-хромосомы и митохондриальной ДНК позволяет проследить происхождение человека по отцовской и материнской линиям, со всеми вытекающими преимуществами и осложнениями.

Существуют генетические варианты, которые довольно четко ассоциируют, например, с рыжим цветом волос и характерной для рыжих светлой кожей. Однозначно реконструировать черты лица по геному пока не удается, но ученые работают, думаю, через полвека все будет (PLOS Genetics, 2014, 10, 3, e1004224, doi: 10.1371/journal.pgen.1004224). Что касается возраста, тут может помочь уровень метилирования ДНК (Nature, 2014, 508, 168–170, doi: 10.1038/508168a).

Благодаря методам анализа ДНК 7 июля 2010 года в Лос-Анджелесе был арестован знаменитый Grim Sleeper, убийца 12 человек. Под подозрение попал 57-летний Лонни Дэвид Фрэнклин, бывший работник гаража и уборщик, когда в ДНК его сына, арестованного за незаконное хранение оружия, выявили совпадения с ДНК неизвестного убийцы. Агент полиции сыграл роль официанта в ресторане, где ел Фрэнклин, забрал тарелки, приборы, стакан и корки от пиццы. На обкусанных корках нашлось достаточно ДНК, чтобы продемонстрировать ее полное совпадение с генетическим материалом маньяка (Science, 2010, 329, 5989, 262, doi: 10.1126/science.329.5989.262).

А вот еще был случай: злодея уличили по его вирусу. Жил в испанском городе Валенсия врач-анестезиолог Хуан Маэсо, на вид приличный человек, а на самом деле наркоман. Воровал у пациентов морфий, причем делал себе инъекции той же иглой и, как выяснилось позднее, был носителем вируса гепатита С, который и передал множеству людей. Пытаясь оспорить обвинение, Маэсо прибег к следующему аргументу: где доказательства, что этих людей заразил он? А может, это он получил вирус от пациента! Доказательства предоставила молекулярная филогения. Вирусы эволюционируют быстро, их геномы всегда немного отличаются между собой. Анализ определенных участков геномов вирусов, полученных у пациентов клиники, подтвердил, что 275 из 322 заразились от доктора-морфиниста. Закрыли его надолго, и это правильно (BMC Biology, 2013, 11, 76, doi: 10.1186/1741-7007-11-76, русский пересказ http://biomolecula.ru/content/1215).

Бывают и накладки. В 2004 году в Австралии за убийцу приняли женщину, которая на самом деле была жертвой: ее одежда исследовалась в той же лаборатории, что и улики с места убийства. И еще прекраснее: в 2005 году в США мужчину обвинили в изнасиловании, тогда как настоящим насильником оказался донор костного мозга, который пересадили подозреваемому.

А может быть и не ошибка, а злой умысел. Опыты по фабрикации биоматериала, содержащего чью надо ДНК, уже проводились и были признаны успешными (Forensic Science International: Genetics, 2010, 4, 2, 95-103, doi: 10.1016/j.fsigen.2009.06.009). Так что техническая возможность так подставить человека — имеется. Отличить фальшивую ДНК можно по уровню метилирования, если фальсификатор не позаботится и об этом.

Можно сказать, что паранойя по поводу доступа к генотипу гражданина имеет основания. В США с 2008 года действует Акт о запрете дискриминации на основе генетической информации (Genetic Information Nondiscrimination Act, или GINA). Согласно этому акту, наниматели не имеют права требовать у сотрудников ДНК на анализ, а также принимать на основании генетических данных кадровые решения, в том числе о найме, увольнении и продвижении по службе. Разумно? Вроде да. Но вот свежий случай применения этого акта — «тайна хитрого дефекатора».

В некой логистической компании из штата Джорджия возникла проблема: кто-то из сотрудников, видимо, обиженный компанией, повадился гадить на складе. В прямом смысле. Компания отправила на экспертизу биоматериал и попросила двух сотрудников, подозрения против которых были самыми сильными, сдать ДНК на анализ. Обоих подозреваемых ДНК-экспертиза оправдала. Через некоторое время они подали на своих нанимателей в суд за посягательство на генетическую приватность. Теперь с компании в пользу «пострадавших» будут взысканы 2,25 млн. долларов (Nature, 25 июня 2015 года, doi: 10.1038/nature.2015.17857, Nature Biotechnology, 2015, 33, 675, doi:10.1038/nbt0715-675b). А кто хулиганил на складе, осталось неизвестным. Вот такой ДНК-детектив с открытым финалом…

Все это я рассказываю для тех, кому показалось, что возможности выдуманных мной криминалистов, а также законы о защите ДНК-приватности чересчур фантастичны. Не фантастичны вообще. Так, легкая аппроксимация. Запас баек на тему «DNA in court» я не исчерпала, но пора и честь знать.

Генные варианты, связанные с высоким интеллектом, ищут, но успехи трудно назвать блестящими (навскидку: Molecular Psychiatry, 2015, doi: 10.1038/mp.2015.108, 2011, 16 (10), 996-1005. doi: 10.1038/mp.2011.85). А такой эффект, как в «Луне…», — это, сознаюсь, фантастика. И близко нет ничего подобного. С другой стороны, принципиального запрета нет: высокая наследуемость интеллекта показана, и если сейчас человек на Земле самый умный из всех животных (с некоторыми очевидными оговорками), то почему бы однажды не возникнуть еще более мощному уму? Можно предположить, что в поумнение будет вовлечен некий регулятор, изменяющий активность сразу множества генов. Вероятно, не обойдется без метилирования ДНК. Так я думаю своим немодифицированным умом. Пожалуй, стоит когда-нибудь еще вернуться к этой теме.

Лапки геккона ученых завораживают. Надеюсь, появление биомиметического материала для перчаток на их основе — вопрос времени. Не так давно было чудесное исследование: измеряли силу, которую нужно приложить, чтобы оторвать от гладкой поверхности гекконов живых и гекконов мертвых (Biology Letters, 2014, 10, doi: 10.1098/rsbl.2014.0701). Никакого особого вклада «жизненной силы» в прочность сцепления не было обнаружено, если не считать, что геккон регулирует ее, изменяя положение пальчиков. Кстати, так мы и думали.

Не собиралась писать про лунные технологии, но тут не могу промолчать: патент на агрегат для приготовления газированных напитков в невесомости существует на самом деле (http://patents.su/3-1526567-sistema-dlya-prigotovleniya-putem-smeshivaniya-i-vydachi-napitka-v-usloviyakh-kosmicheskojj-nevesomosti.html).

Кодирование обычных текстов четырьмя буквами ДНК имеет долгую историю. По-видимому, первую такую работу еще в конце прошлого века выполнили люди из Медицинской школы Маунт Синай в Нью-Йорке (Nature, 1999, 399, 6736, 533–534, doi: 10.1038/21092.). Поставив в соответствие нуклеотидным триплетам буквы алфавита, они синтезировали молекулу, в которой была записана одна из главных военных тайн ХХ века: «JUNE 6 INVASION: NORMANDY», то есть дата высадки союзников в 1944 году. Кодовую таблицу составить нетрудно, проблема — достаточно мощное и доступное устройство синтеза ДНК. Но и к этому мы приближаемся. Более того, фрагмент гениального романа уже вставлен в геном бактерии! В 2010 году команда Крейга Вентера объявила о создании существа с синтетическим геномом — точнее, они ввели синтетическую ДНК в клетку бактерии (https://en.wikipedia.org/wiki/Mycoplasma_laboratorium). В этот геном, среди прочих пасхалок, поместили отрывок из «Портрета художника в юности»: «To live, to err, to fall, to triumph, to recreate life out of life» — «Жить, заблуждаться, падать, торжествовать, воссоздавать жизнь из жизни». И (честное слово, не знала об этом, когда писала «Дело об украденной трилогии»!) тут же получили письмо от правообладателей Джеймса Джойса (http://blogs.discovermagazine.com/loom/2011/03/15/copyright-law-meets-synthetic-life-meets-james-joyce/). До судебных исков не дошло, ученым просто сказали: ай-яй-яй, могли бы и спросить разрешения, прежде чем вставлять великие строки в вашу гадость. Наследники Фейнмана и Оппенгеймера, тоже попавших в микоплазму, насколько мне известно, не возмущались.

Передача данных высокочастотным мерцанием светодиодов — совсем не фантастика, гуглить Visible Light Communication (VLC) или Li-Fi.

Даже не буду обижать читателей, рассказывая о возможностях 3D-печати. Объекты сложной структуры, импланты разного рода, фигурные кусочки сахара, — все это уже в новостях. Вот недавно разрешили пилюли печатать на 3D-принтере (Nature Biotechnology, 2015, 33, 1014, doi:10.1038/nbt1015-1014a) — одна из тех вещей, которые мне в голову не приходили.

Инженерные органы для шестого чувства вполне реальны. Так, в лаборатории Мигеля Николелиса в университете Дюка, где делают, вообще говоря, много полезного для писателей-фантастов, создали крыс, осязающих инфракрасный свет (http://www.nicolelislab.net/?p=345).

Управление памятью — стремительно развивающееся направление. В 2015 году исполнилось десять лет методу, который позволяет избирательно, по желанию экспериментатора, активировать нейроны, отвечающие за определенное воспоминание (Nature Neuroscience, 2015, 18, 1213–1225, doi:10.1038/nn.4091, и другие статьи в том же номере). Возможность включать и выключать память продемонстрировали Теодор Бергер с соавторами из UCLA и университета Уэйк Форест — они сделали чип, функционально замещающий участок гиппокампа у крысы (публикаций на эту тему у них много, см., напр., Journal of Neural Engineering, 2011, 8, 4, doi: 10.1088/1741-2560/8/4/046017). «Поверните рубильник, и крысы вспомнят. Выключите его, и крысы забудут», — объяснял журналистам доктор Бергер. А вот свежая новость о том, как подбираются к человеку (http://emb.citengine.com/event/embc-2015/paper-details?pdID=4697, русский пересказ http://www.neurotechnologies.ru/articles?id=16). Гиппокамп и Альцгеймер, ага.

Болезнь Чена я выдумала, но понятие о коннектопатии — не выдумала (см. напр. Brain, 2014, doi: 10.1093/brain/awu276). Бороться с нейродегенеративным заболеванием аппаратными методами пока, очевидно, рановато, но по мере появления новых электродов (Neuron, 2015, 86, 175–186, doi.org/10.1016/j.neuron.2014.12.035) и совершенствования обработки сигналов это может стать реальным. Конечно, проект амбициозен до предела, и это одна из причин, по которым я поместила его в Россию. Кое-кто сочтет выбор место действия излишне оптимистичным, но я считаю, что предпосылки есть.

Модификация человеческого генома, в том числе и по внешности. Надеюсь, читатели еще не забыли недавнюю сенсацию — как китайские ученые сделали это с эмбрионами человека, выбракованными при экстракорпоральном оплодотворении и нежизнеспособными (Protein & Cell, 2015, 6, 5, 363–372, doi: 10.1007/s13238-015-0153-5). Китайцы использовали знаменитые «молекулярные ножницы» CRISPR-Cas9, в которых фрагмент РНК наводит конструкцию на нужный участок ДНК, а белок делает в этом месте разрез. Эффективность и точность метода, однако, не впечатлили, с человеком все оказалось сложнее, чем с животными. Но только алармисты с облегчением констатировали, что бодливой корове рогов не дадено, как была представлена новая, более точная система для редактирования генома млекопитающих (и журналисты тут же исправили mammal на human) — CRISPR-Cpf1 («Cell», 2015, doi: 10.1016/j.cell.2015.09.038).

Гамбургер из мяса, выращенного в культуре, уже был изготовлен и съеден ресторанными критиками (http://www.bbc.com/news/science-environment-23576143). Правда, пока он дороговат. О, а вот сайт, где предлагают гамбургеры из мяса знаменитостей (http://www.bitelabs.org/), если это не фейк и если лавочку не прикроют к моменту выхода книги. Вот так сделаешь в салоне маникюр с педикюром, а через месяц в супермаркете появятся котлеты из тебя… Нет, только засекречивание геномов граждан и уголовная ответственность за хищение биоматериалов спасут мир!

С джет-белтом — реактивным ранцем для индивидуального полета — все не так замечательно, как хотелось бы. Летают недолго и опасно. Но могу я наконец помечтать? Лет через 70, может быть, все-таки справятся?

Про гаражный биотех замечательно рассказал по-русски Антон Чугунов на Биомолекуле (http://biomolecula.ru/content/831), не думаю, что я могу что-то к этому добавить. Да, все это можно устроить у себя дома.

Биологическое оружие — штука страшная. Тут я открытых ссылок на научные исследования не положу (и сама не читала), но разговоров в кулуарах не для публикации за годы работы научным журналистом наслушалась достаточно. Естественные возбудители заболеваний; они же модифицированные и в различных комбинациях; онкогенные вирусы; прионы; живые организмы с иной биохимией, а-ля монструозная глубоководная жизнь из «Морских звезд» Питера Уоттса… Одно утешение — этническое биооружие (https://en.wikipedia.org/wiki/Ethnic_bioweapon) определенно слишком сложно, чтобы его мог разработать нацист-энтузиаст на коленке. Если вообще возможно, велят добавить читатели.

На этой оптимистической ноте закончим. Научная фантастика жива, и кто сумеет, пусть делает лучше нас!

2015