Искусственно созданный генный драйв ставит очень серьезные этические вопросы, вероятно, даже более серьезные, чем использование CRISPR для редактирования человеческих эмбрионов. Он способен менять наследственность, причем не только генетическую. Мы в состоянии радикально изменить гены, которые животные или растения унаследуют в далеком будущем. А вдруг мы оставим нашим потомкам такое экологическое наследие, за которое они будут нас проклинать? Чтобы оценить, разумно ли использовать это орудие, нам хорошо бы оглянуться назад и посмотреть, как за последние 10 000 лет мы изменили наше экологическое наследие с помощью других инструментов[1166].
Благодаря кумулятивной культуре человечества охотники-собиратели могли передавать следующим поколениям знания о том, как собирать урожай и управляться с животными. Так, в значительной мере сами того не подозревая, некоторые из них создали новые условия, где могло развиваться сельское хозяйство. Их потомки стали земледельцами, они сеяли растения и выращивали скот. Каждое новое поколение получало не только знания, необходимые для земледелия. Теперь люди оставляли своим потомкам еще и экологическое наследство.
Около 10 000 лет назад дети рождались в мире, созданном огнем, охотой и поиском еды. Земледельцы начали обрабатывать землю, со временем процесс становился все быстрее и интенсивнее. Расчищая поля для посадок, они могли выращивать достаточное количество еды, чтобы накормить свои семьи и продать излишки. Перестав переходить с места на место, земледельцы поселились в деревнях с крепкими домами и амбарами, где можно было хранить запасы пищи. Теперь у них появилась возможность передавать это накопленное богатство своим детям вместе с землей, на которой они разбогатели.
Такая новая форма наследственности неизбежно создавала напряженные отношения: семейную землю надо было маленькими кусочками делить между детьми – или передавать только одному из них, обрекая остальных искать другое занятие. Отношения эти вынуждали некоторых членов семьи находить и расчищать другие, новые земли. Также они побуждали их к поиску и освоению новых культурных практик, позволяющих получать с имеющегося участка больший урожай, – так, например, началось использование плугов, в которые впрягали лошадей или волов[1167]. К началу бронзового века были изобретены печи. С их помощью достигалась температура, с которой люди никогда раньше не имели дела. Горняки поэтому могли плавить руду, а кузнецы – обрабатывать металл. Они обнаружили, что уголь был более удачным топливом, чем дерево. Благодаря высокой температуре создавались новые металлические орудия, в том числе топоры, которые земледельцы могли использовать для вырубки лесов, и плуги, которые они использовали для выращивания большего урожая.
Однако эти достижения не освободили земледельцев от цикла обратной связи между их культурой и окружающей средой. Краткосрочные преимущества, которые они получали от использования новых орудий, были получены за счет долговременного снижения плодородия земель. Когда поля истощались и теряли свою продуктивность, наши предки вырубали леса, чтобы обрабатывать ранее неиспользуемые почвы, которые считались слишком бедными. Эта обратная связь продолжала способствовать увеличению численности населения, стимулируя новые культурные нововведения. А те, в свою очередь, давали людям возможность превращать в населенные пункты и сельскохозяйственные территории все больше диких земель.
Промышленная революция, которая произошла примерно через 10 000 лет после аграрной, усилила этот цикл обратной связи. Теперь вместо плугов с запряженными в них животными фермеры смогли использовать на полях тракторы, работающие на новом топливе – бензине. Вместо того чтобы удобрять поля навозом собственного скота, они стали применять удобрения, добытые в шахтах или полученные из нефти. Материи из хлопка, собранного рабами Нового Света, ткали отныне не люди, а работающие на угле ткацкие станки. После того как через континенты протянулись железные дороги, люди получили возможность питаться мясом, которое «паслось» на расстоянии тысяч миль от них. Теперь влиянием человеческой культуры создавалось всемирное экологическое наследие.
С определенный точки зрения этот культурный цикл обратной связи можно считать большим успехом. До аграрной революции квадратный километр земли обычно мог прокормить менее десяти охотников-собирателей. Сегодня при интенсивной обработке он может кормить тысячи. В начале XIX в. более 90 % населения Земли жили в страшной нищете, зарабатывая около 2 долл. в день. Ныне так живет менее 10 %. Средняя продолжительность жизни американца, родившегося в 1900 г., не превышала 50 лет. Дети, рожденные в США в 2016 г., будут жить в среднем до 79 лет.
Мне повезло, что мои дети унаследовали этот мир, сформированный кумулятивной культурой. Но при этом я вижу, что они наследуют окружающую среду, страдающую от множества проблем. С момента зарождения сельского хозяйства три четверти суши перестали быть дикой природой. Примерно от четверти до трети биологической продуктивности планеты, т. е. способности превращать солнечный свет в биомассу, сейчас работает на нужды человека. Если будущие поколения унаследуют те же культурные практики, которые так серьезно изменили планету за последние 10 000 лет, человечество подтолкнет к вымиранию многие виды и поставит под угрозу свое собственное благополучие.
Наша кумулятивная культура трансформировала даже атмосферу. Мы не первые организмы, изменяющие химический состав воздуха, – фотосинтезирующие бактерии начали выделять кислород в атмосферу 2 млрд лет назад, и с тех пор следующие поколения живых существ должны были приспосабливаться к высокому содержанию кислорода на планете. Но не бывало ранее, чтобы такие масштабные изменения сумел произвести всего один вид животных с помощью орудий собственного изготовления.
Когда охотники-собиратели поджигали луга или леса, в воздух выделялись углекислый газ и другие вещества. Поскольку их количество было невелико, древние люди вряд ли могли изменить состав атмосферы. Но, когда земледельцы начали расчищать земли для сельского хозяйства, выделение углекислого газа пошло гораздо интенсивнее. Три тысячи лет назад добыча полезных ископаемых «изрыгала» в воздух частицы свинца и других загрязняющих веществ. Следы этих изрыганий времен бронзового века находят во льдах Гренландии.
Та же деятельность, которая уничтожила бóльшую часть дикой природы на земле, ухудшила и воздух. В результате промышленной революции загрязнение в городах стало таким сильным, что сократило продолжительность миллионов жизней. Когда человечество начало сжигать уголь, нефть и газ, те до такой степени наводнили атмосферу углекислым газом, что она стала удерживать дополнительное тепло в количествах, достаточных для того, чтобы увеличить среднюю температуру по всей планете. К началу XXI в. из-за нас содержание углекислого газа в атмосфере стало самым высоким за миллионы лет. В итоге планета нагрелась с 1880 г. примерно на 1° C.
Бóльшая часть загрязняющих веществ, которые мы выбрасываем в атмосферу, быстро оттуда вымывается. Например, свинца, попавшего в нее с парами бензина, больше там нет – он исчез вскоре после того, как такой бензин был запрещен. Но углекислый газ ведет себя иначе. Он остается в атмосфере столетиями, удерживая тепло и нагревая планету[1168]. Если завтра мы сократим выбросы углекислого газа до нуля, Земля все равно нагреется еще на градус или около того[1169]. Будущие поколения унаследуют планету с нестабильной береговой линией, участившимися лесными пожарами и угрозой засухи для сельскохозяйственных земель.
Три миллиона лет назад двуногие обезьяны, учившие друг друга откалывать куски камней, были небольшой частью обширной экосистемы. Но неограниченная мощь культурной наследственности с ее передачей знаний от поколения к поколению наделила человеческих существ силой изменить свое экологическое, а теперь и климатическое наследие.
«Сегодня мы понимаем, что близки к тому, чтобы изменить человеческую наследственность», – заявил Дэвид Балтимор в 2015 г. на международной встрече, посвященной редактированию человеческих генов. Он использовал слово «наследственность» в узком смысле, и аудитории, собравшейся по поводу CRISPR, было интуитивно понятно, о чем речь. Для них словосочетание «человеческая наследственность» означало передачу генов от родителей детям. И для них появляющаяся возможность изменить этот процесс была новой главой в истории человечества, приближение которой вызывало благоговейный трепет и страх.
Безусловно, нам нужно принять коллективное решение о правилах применения CRISPR для изменения человеческих эмбрионов, чтобы это помогало людям и не создавало для них серьезной угрозы. Но использование понятия «наследственность» в столь узком смысле само по себе тоже опасно. Есть риск, что мы начнем воспринимать себя всего лишь результатом работы генов, которые мы унаследовали от родителей, а будущим считать просто дальнейшую передачу этих генов. Перспектива изменения генетической наследственности становится чрезвычайно захватывающей и пугающей. Нам обещали, что в скором времени больше никто не будет страдать от генетических заболеваний. Нас уверяли, что в скором времени Китай создаст армию супергениев. Такие упрощения мешают мыслить ясно о генетической наследственности. Они заставляют нас переоценивать наши смутные знания о работе генов и упускать из виду другие факторы, которые влияют на нашу жизнь и которые можно изменить для улучшения мира.
Все это не означает, что мы должны отрицать силу наследственности или что нам нельзя пытаться ее изменить. Но вместо упрощений нам следует рассматривать цельную картину. Например, более широкие представления о наследственности могут быть полезны специалистам, изучающим растения, – для улучшения сельскохозяйственных культур. Первые селекционеры использовали генетические свойства растений, выбирая хорошие экземпляры для скрещивания и получения еще более хороших. В последние десятилетия селекционеры стали лучше разбираться в том, какие гены наследуют их растения. Об эпигенетической стороне биологии растений стало известно только недавно, и некоторые селекционеры уже приступили к исследованиям, как ее можно использовать для сельскохозяйственных культур[1170].
Растения иногда естественным образом меняют свой эпигенетический профиль. Метилирование ДНК может измениться, например, если метильная группа отцепится от гена. Такое изменение способно активировать ген и улучшить рост растения. Ученые ищут подобные перемены и пытаются размножить растения так, чтобы новые поколения унаследовали тот же эпигенетический профиль.
Эпигенетическое наследование признаков последующими поколениями у растений действительно существует, но многие ученые сомневаются, что оно играет большую роль в дикой природе. Неправильно называть его ламарковским, поскольку у Ламарка было совершенно другое представление о наследовании приобретенных признаков. Он думал, что оно обеспечивает появление сложных адаптаций. Скептики вроде Роберта Мартиенсена не видят ничего, что доказывало бы возникновение каких-то приспособлений у диких растений.
Однако это не означает, что подобное возникновение адаптаций невозможно. Мартиенсен говорил мне, что на самом деле мы уже знаем достаточно об эпигенетике, чтобы попытаться создать такое приспособление.
По его словам, он может представить себе растение, которое реагировало бы на вспышку заболевания включением иммунной защиты, а затем передавало бы молекулы РНК своим потомкам, чтобы поддерживать эту защиту включенной. Если заболевание не появляется на протяжении нескольких поколений, растения могли бы выключать гены устойчивости, чтобы не тратить энергию на создание белков, которые им больше не нужны.