Недавно в журнале Nature была опубликована статья, рассказывающая об успешном исправлении мутации в ДНК человеческого зародыша при помощи геномного редактора CRISPR/Cas9. Возможность устранения ошибок в геноме ведет к абсолютно новой ситуации, которая разворачивается на наших глазах.

По сути, эта технология может положить конец биологической эволюции, которая представляет собой генетически наследуемое изменение организма в процессе адаптации к окружающей среде.

Эволюционный процесс основан на двух важных факторах: естественном отборе под влиянием среды (направленные изменения) и фиксации случайных мутаций (ненаправленные изменения), которые ведут к изменению существующих и возникновению новых признаков. Если выброшенные эволюционным мутационным лототроном "шары" случайных мутаций оказываются вдруг выгодны для данного организма и вида, они поддерживаются естественным отбором.

 

Пример эволюции вьюрков в изоляции на Галапагосских островах



Эти организмы приобретают преимущество и размножаются, то есть увеличивается их приспособленность, основными компонентами которой являются выживаемость и фертильность (плодовитость). Кроме этого, есть еще случайный процесс, своего рода генетическая лотерея, называемая генетическим дрейфом, в ходе которого могут фиксироваться даже вредные мутации и теряться полезные. Он наиболее выражен в малочисленных популяциях, где случай может играть существенную роль.

 

 



В начале ХХI века генетика продвинулась так далеко, что человечество получило возможность контролировать не только факторы среды, но и исправлять мутации.

Поясняет профессор Геттингенского университета (Германия) и Техасского университета А&М (США), ведущий научный сотрудник Института общей генетики имени Н. И. Вавилова РАН и pyководитeль Научно-образовательного центра геномных исследований Сибирского федерального университета (Красноярск) Константин Крутовский:

"Взять, к примеру, такую болезнь, как фенилкетонурия, - наследственное заболевание, связанное с нарушением метаболизма аминокислот, которое приводит к накоплению фенилаланина и его токсических продуктов.


Известно, что эта болезнь приводит к тяжелому поражению центральной нервной системы и нарушениям умственного развития. Так вот, фенилкетонурия - это одно из немногих наследственных заболеваний, причина которого в мутации всего одного гена, а иногда и единственного нуклеотида в нем (ген РАН - Phenylalanine hydroxylase).

 

Фенилаланингидроксилаза (PAH)


 

Раньше эта мутация являлась летальной. Приспособленность особей, родившихся с фенилкетонурией, была равна нулю, они обычно погибали в двух-, трехлетнем возрасте. Но поскольку сейчас причина этой болезни известна, то она легко корректируется с помощью специальной диеты, которая ограничивает поступление фенилаланина. Это - корректировка фактора среды. Но развитие генетики пошло еще дальше! Теперь ученые могут заменить мутантный аллель (вариант гена) на немутантный в гене РАН на самой ранней стадии развития эмбриона".


Фактически это означает, что у человечества появилась возможность контролировать оба фактора биологической эволюции, что и означает ее конец.

Дальше можно фантазировать. Как человечество распорядится новыми возможностями? Конечно, для матери всегда будет важно иметь здорового ребенка. С этой точки зрения корректировка генома обязательно будет введена в прейскурант центров репродукции, а зачатие сведется к точечной подсадке "идеального" эмбриона в матку.

Интересно, что некое подобие выбора эмбрионов осуществляется уже сейчас, в практике экстракорпорального оплодотворения. Эмбриолог всегда имеет несколько зародышей на стадии бластоцисты, чтобы выбрать из них один и подсадить его в матку.

 

 

Превращение в бастоцисту


По какому же принципу происходит отбор? Конечно, врачи знают, какой формы должен быть зародыш, чтобы он хорошо прижился. Однако никто не представляет себе, какими по форме зародышами были Роберт Шуман, Михаил Врубель, Федор Достоевский, известнейший ученый современности Стивен Хокинг... Вдруг, исключив "некрасивые" бластоцисты, мы лишимся гениев в целой популяции?

Комментирует Константин Крутовский:
"В случае заболевания Стивена Хокинга все довольно просто. Думаю, что через несколько лет мы научимся лечить боковой амиотрофический склероз (БАС, ALS), известный также как болезнь Лу Герига. Как и многие нейродегенеративные заболевания, БАС определяется по накоплению аномальных белков в мозге. На 10-20% БАС генетически обусловлен и связан с мутациями в некоторых генах. А если речь идет об одном или нескольких генах - значит, "спасение" уже близко. Насколько я знаю, никаких корреляций между интеллектуальными способностями и болезнью Лу Герига нет. Но если они все-таки есть, хотелось бы спросить у самого Хокинга: готов ли он был бы пожертвовать своей гениальностью, чтобы ходить, играть в мяч, плавать в океане, - жить как все обычные люди?"

Есть еще одна опасность, которую таит в себе развитие геномного редактирования. Если мы будем стремиться создать по определенным алгоритмам "идеальный", долго живущий, абсолютно здоровый геном, это приведет к уменьшению генетического разнообразия. А ведь именно оно является материалом естественной эволюции, страховкой человечества от неизвестных новых (или хорошо "забытых") форм злокачественных бактерий и вирусов, которые еще не полностью исчезли или могут быть занесены из космоса.

Анна Урманцева

Похожие новости

  • 02/12/2016

    Красноярские эксперты участвуют в создании новой системы тестирования продуктов

    ​Специалисты красноярского ЦСМ участвуют в создании новой системы тестирования продовольственных продуктов. Данный проект института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ, предполагающий разработку системы тестирования продуктов в основе которой лежат биолюминесцентные технологии, получил поддержку Российского фонда фундаментальных исследований.
    448
  • 26/09/2016

    Кости-имплантаты напечатают с высокой точностью

    ​Коллектив ученых Сибирского федерального университета работает над созданием костных структур из полигидроксибутирата - полностью биоразлагаемого материала, синтезируемого микроорганизмами, с применением 3Д-прототипирования и компьютерной томографии.
    604
  • 23/03/2016

    Красноярские ученые предложили создать банк данных образцов древесины

    ​​В Красноярском крае следственные органы в борьбе с теневыми вырубками решили объединиться с учеными. Возможности дендрохронологической экспертизы, подкрепленной обширным спектром программного обеспечения и оборудования, могут стать действенным орудием против нелегальных лесорубов.
    678
  • 16/12/2016

    Красноярские ученые разрабатывают новый способ лечения меланомы

    ​Ученые Красноярского государственного медицинского университета имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого разрабатывают технологию анализа опухолевых клеток меланомы, которая позволит врачу подбирать более эффективные химиотерапевтические средства для пациентов с раком кожи.
    498
  • 15/10/2016

    Александр Карлин - о развитии инноваций на территории Алтайского края

    ​Одним из важных направлений работы по формированию региональной инновационной системы является создание и развитие на территории региона инфраструктуры для коммерциализации научных разработок и технологической модернизации в регионе.
    1011
  • 09/08/2017

    В Красноярске изобрели бинты, способные заживлять раны

    Ученые Сибирского федерального университета создали специальный материал на основе целлюлозы, позволяющий заживлять раны. Для этого в вещество добавляют наночастицы серебра, известного своими антибактериальными свойствами.
    133
  • 02/06/2017

    Почему в наши дни нет каннибализма: комментирует красноярский ученый

    ​Ученый СФУ Олег Сутормин, научный сотрудник лаборатории биолюминисцентных биотехнологий, написал в своём блоге, почему люди не едят друг друга. Его интерес спровоцировал жаркий спор в Интернете, один из многих, где сталкиваются вегетарианцы с мясоедами, который закончился эмоциональной репликой одного из участников: "Окей! Раз всем так жалко кушать животных и травинки, то давайте кушать людей!".
    277
  • 07/03/2017

    Учёные СФУ пробуют восстановить кости черепа в рекордные сроки

    Биотехнологи Сибирского федерального университета сконструировали и исследовали биологические гибридные тканеинженерные системы из биоразрушаемых полиме­ров «Биопластотан» в сочетании с остео­блас­ти­ческими клетками.
    365
  • 17/08/2016

    Рем Хлебопрос: не надо строить ГЭС в бассейне Байкала

    ​Доктор физико-математических наук, профессор Сибирского федерального университета Рем Хлебопрос считает, что риск ошибки при строительстве любого промышленного объекта в зоне Байкала полностью ликвидировать невозможно.
    583
  • 14/07/2017

    Ученые СФУ будут отслеживать изменения климата по кольцам тибетских деревьев

    ​Международная группа исследователей с участием российских ученых из Сибирского федерального университета (СФУ) разработала эффективный метод оценки влияния климатических изменений на развитие растений, основанный на математическом моделировании, сообщила пресс-служба СФУ.
    182