От древних предсказателей до сборщиков акций на Уолл-стрит, люди всегда стремились предсказать будущее. Само собой разумеется, что способность была завышена.
Но что, если бы был смысл, в котором вы действительно могли бы предсказать будущее? А что, если мы могли бы также сделать определенный результат более вероятным, даже определенным? Появляющаяся технология, известная как генные приводы, предлагает именно такую перспективу для предпочтения определенных признаков у будущих растений и животных - для увеличения сельскохозяйственного производства, для снижения риска передачи инфекционных заболеваний или чего-то, что мы еще не вообразили. Действительно, некоторые уже предложили использовать генные двигатели для устранения некоторых комаров, которые могут распространять Зика, малярию и другие заболевания. Но разве это хорошая идея? Как мы должны думать об использовании такой технологии таким образом, чтобы предвидеть и взвешивать ее преимущества и вред для нынешнего и будущих поколений?
За прошедший год по просьбе Национальных институтов здравоохранения и Фонда NIH комитет Национальных академий наук, инженерии и медицины рассмотрел эти вопросы. В прошлом месяце комитет, которым я сопредседал с Элизабет Хейтман из Центра биомедицинской этики и общества при Медицинском центре Университета Вандербильта, выпустил свой доклад «Генные побуждения на горизонте: развитие науки, навигация по неопределенности и согласование исследований с общественностью». Ценности ». Итак, что мы пришли к выводу? Я подойду к этому через минуту, но сначала урок по науке.
Технология генного драйва позволяет ученым изменять нормальные правила - если хотите, - шансов генетического наследования при половом размножении. Посредством генного влечения мы можем значительно увеличить шансы (от 50-50 шансов природы у большинства видов, размножающихся половым путем) на передачу определенного гена потомству. Технология генного драйва сочетает в себе измененную генетическую особенность, такую как создание самца, с повышенной вероятностью, которую эта черта передаст всей популяции.
Это новый инструмент в устоявшейся работе. Наследование - это область, в которой люди прилагают много усилий для управления будущими результатами. Заводчики могут годами или десятилетиями работать над тем, чтобы такие признаки, как размер семян растения, сила или скорость лошади, предсказуемо передавались из поколения в поколение. Насколько предсказуемо? Ну, на протяжении всей истории сущность «хорошего размножения» заключается в том, чтобы сделать переход между желаемыми качествами между поколениями максимально надежным.
Однако только в конце 1800-х годов эксперименты с горохом, выполненные австрийским монахом Грегором Менделем, открыли перспективу того, что управление прохождением черт между поколениями может выйти за рамки лучших практик или даже лучших догадок. Мендель продемонстрировал, что, по крайней мере, по некоторым родительским признакам он мог предсказать среднюю частоту, с которой они встречаются у потомства. Например, если у родительских растений в репродуктивно размножающихся видах были красные цветы или желтые семена, можно предположить, что половина всех потомков будет иметь красные цветы или желтые семена. Это был замечательный прогресс. К началу 20-го века результаты Менделя были среди фундаментальных идей, ведущих к науке о генетике.
Генетики работают над выявлением правил наследования, понимая процессы, которые связывают ДНК или генотип человека с выражением определенной черты, фенотипом развивающегося организма или взрослого человека. Это требует понимания молекулярных и экологических переменных, управляющих результатом, таких как наличие потомства мужского или женского пола. Мы знаем, что у большинства видов с двумя полами мы можем ожидать, что в среднем у потомства будет около половины самцов и наполовину самок. Это основное правило наследования - при отсутствии таких сил, как генная мутация или естественный отбор, частота многих признаков в поколении потомства будет равна частоте родительского поколения. Но что, если бы у вас была технология, позволяющая изменить это основное правило и сделать так, чтобы соотношение в потомстве составляло 60:40 мужчин и женщин, или 70:30, или даже 99: 1?
Технология генного привода открывает такие возможности. Генный драйв мог бы быть разработан, чтобы увеличить вероятность, что женщина производит мужчин в отличие от женщин. Кроме того, с прохождением каждого поколения доля мужчин в популяции увеличивается, так как эта черта «движет» через популяцию - будущее становится более определенным. В крайнем случае, большая часть или вся популяция могут стать самцами, и, конечно, для вида с половым размножением результатом будет сокращение или ликвидация популяции, или даже исчезновение вида.
Но следует ли использовать генные влечения для изменения численности населения, возможно, до исчезновения? С другой стороны, модифицированные генные приводы организмы обещают улучшить здоровье человека и производительность сельского хозяйства, сохранить другие виды и продвинуть фундаментальные исследования. Представьте себе уничтожение видов комаров, переносящих малярию.
Тем не менее, возможны и отрицательные стороны в высвобождении генно-модифицированных организмов в естественные экосистемы. Как мы должны рассмотреть возможность использования такой мощности генного привода? Что мы должны рассмотреть, прежде чем решить, использовать ли это?
Отчет комитета NIH, выпущенный в июне, уделяет большое внимание ответственной науке и необходимости постоянной оценки и оценки социальных, экологических, нормативных и этических соображений по высвобождению генно-модифицированных организмов в окружающую среду. Мы подчеркнули, что каждый шаг в исследованиях и развертывании основывается на ценностях, которыми обладают отдельные лица и сообщества. Участие общественности в поисках и понимании этих ценностей не может быть запоздалой мыслью. Управление исследованиями организмов, модифицированных генным приводом, должно начинаться с личной ответственности исследователя и оттуда распространяться на исследовательские институты и регулирующие органы. Но какие регуляторы: государственные, федеральные, глобальные? В конце концов, после высвобождения модифицированный организм с генным приводом предназначен для распространения. Границы частной собственности, штатов или стран не являются барьерами для разгона. Ключевое сообщение отчета:
«В настоящее время нет достаточных данных, подтверждающих выброс генно-модифицированных организмов в окружающую среду. Тем не менее, потенциальные выгоды от генообразования для фундаментальных и прикладных исследований значительны и оправдывают продолжение лабораторных исследований и строго контролируемых полевых испытаний. «.
Некоторые из пробелов в понимании полного воздействия технологии генного привода включают экологические и эволюционные процессы в природных экосистемах. Если мы уменьшим или даже уничтожим такой вид, как комар, который переносит патоген, заражающий человека, что это будет означать для стабильности экосистемы? Это действие, например, может затем открыть возможность для одного или нескольких дополнительных видов насекомых, которые передают даже менее желательные инфекционные заболевания, стать или увеличиться в числе.
План комитета по продвижению вперед включает в себя постепенную структуру для тестирования, которая простирается от разработки лаборатории до выпуска в полевых условиях и мониторинга организмов, модифицированных генным приводом. Мы рекомендовали оценку экологического риска в качестве метода количественной оценки того, как конкретные изменения или изменения в окружающей среде повлияют на что-то ценное для общества - например, качество воды или вероятность того, что нежелательные виды вредных организмов, которые передают инфекционный патоген, могут быть установлены.
Управление будущим наследования для целых популяций и видов является мощным научным достижением, которое трудно переоценить. И, как это часто бывает, существует риск того, что научные исследования опередят разработку более широкой этической основы для определения того, следует ли и как лучше использовать эту вновь приобретенную научную силу. Будем надеяться, что ученые и правительства во всем мире прислушаются к призыву доклада действовать с осторожностью. Перспективы генной инженерии огромны, но когда мы говорим о способности вымирать определенные виды, мы не можем злоупотреблять этой технологией.
Джеймс П. Коллинз - профессор естествознания и экологии Вирджинии М. Уллман в Школе наук о жизни при Университете штата Аризона в Темпе.
Эта статья была написана для Future Tense, партнера Zócalo. Future Tense - это проект Университета штата Аризона, Новой Америки и Сланца. Версия также появилась на Slate.com.
