Этические аспекты клонирования

Клонирование животных, хотя и не имеет непосредственного отношения к трансгенным технологиям, также ставит подобные этические вопросы. Прежде всего, это касается млекопитающих. Известно давно о клонировании таких животных, как лягушки, но появление на свет овечки Долли, клонированной от овцы, которая не была ее матерью, вызывает жаркие споры. Вслед за этим последовали сообщения о клонировании других сельскохозяйственных животных, и посыпались обвинения в адрес генетиков, сыгравших роль доктора Франкенштейна или даже самого Бога, вмешавшись в естественный порядок размножения. Все это подтолкнуло к спорам о клонировании человека, вызывающем у многих крайне отрицательную реакцию.

Само слово «клонирование» приобрело несколько иной оттенок. Изначально клоном называлась группа идентичных организмов, произошедших от одного предка путем бесполого размножения, например культура бактерий, произошедших от одной клетки путем деления. (Заметим, что в последнее время клоном все чаще называют отдельного представителя такой группы, хотя раньше такое употребление считалось технически неправильным.) Клонирование ДНК, как было сказано в гл. 12, представляет собой метод генной инженерии, когда берут вектор и вставляют в него отдельный кусок ДНК, после чего вектор проникает в клетки, производящие копии этой ДНК. Однако когда биологи говорят о клонировании таких организмов, как овца или человек, они подразумевают другой процесс: из оплодотворенной зиготы удаляется ядро, которое заменяется ядром соматической клетки другого индивида. В удаленном ядре содержались хромосомы от матери и отца, тогда как перенесенное ядро содержит хромосомы одного индивида, донора, поэтому тот организм, который разовьется из этой зиготы, должен быть генетически идентичен донору. Впервые метод клонирования применили в исследованиях на лягушках и жабах для проверки некоторых гипотез о развитии эмбриона. Формирование идентичных близнецов (двойняшек, тройняшек и т. д.) представляет собой нечто вроде естественного клонирования человека. Идентичные близнецы происходят от случайного разделения зиготы на две клетки и более, которые затем развиваются в генетически идентичные организмы.

Овечка Долли развилась из ядра, взятого из клетки молочной железы женской особи. (Свое имя Долли получила по имени певицы в стиле кантри — пышногрудой Долли Партон.) Этой клетке позволили делиться до той поры, пока она не подошла к такой стадии клеточного цикла, когда ее ядро можно было ввести в зиготу.

Тот же метод успешно применили при клонировании и других млекопитающих. В 2001 году некоторые лаборатории сообщили об успешном клонировании людей, но получившиеся эмбрионы якобы были разрушены на самых ранних стадиях развития. (Однако ни в каких серьезных изданиях результаты этих экспериментов описаны не были.)

Какие могут быть возражения против клонирования человека? Один из аргументов касается плохого здоровья Долли, но, по всей видимости, сообщения о ее болезнях были несколько преувеличенными; однако если это и правда, то улучшенные технологии позволят устранять все возможные дефекты. (В 2003 году стало известно о гибели Долли. — Ред.)

Приведем основные возражения этического плана против клонирования человека. Во-первых, ядро нормальной зиготы должно быть разрушено, а ведь эта зигота могла развиться до человека. Во-вторых, Долли удалось создать только после многих попыток, в результате которых возникали ненормальные индивиды, и их пришлось уничтожить. В-третьих, среди общественности распространено мнение, что при помощи клонирования можно создавать армии рабочих, солдат или любых других видов служащих, в зависимости от прихоти правительства или частной компании. В-четвертых, клонируя человека, генетики берут на себя роль Бога и вмешиваются в естественный процесс репродукции человека. В-пятых, существует определенный страх перед клонированными индивидами, которых могут дискриминировать в силу их необычного появления на свет. И, наконец, существует страх, что клонирование могут использовать в целях евгеники, для создания группы людей с определенным генотипом, а ведь всем известно, как в 1930—1940-х годах нацисты пытались вывести господствующую расу (евгеника обсуждается в гл. 15). Как всегда, важно отличать технологию от неэтичного использования этой технологии, хотя в данном случае к опасениям следует относиться серьезно. Перспектива создания общества клонов, каким оно описано в романе Олдоса Хаксли «О дивный новый мир!», для большинства людей отвратительна. И благодаря такой отрицательной реакции клонирование вряд ли получит большое распространение. Многое в повседневной жизни человека зависит от любви и внимания к близким нам людям, и дети как раз проявление такой любви. Поэтому, как нам кажется, клонирование станет уделом небольшого числа богачей с необычными фантазиями. В то же время было много примеров того, как новые технологии, ставшие доступными, пробуждали в некоторых желание тут же применить их на практике. Возможность клонировать людей и управлять их генами сможет стать вполне реальной силой, направляющей человечество к осуществлению антиутопии Хаксли.

В наше же время основная практическая перспектива клонирования человечества заключается не в клонировании всего человека, а в терапевтическом клонировании. Клонированные клетки могут стать источником клеток для корректирующей генной терапии. Можно будет также клонировать поврежденные органы, например, вырастить новое сердце или новую почку. Такие клетки или органы, конечно, будут генетически идентичными организму пациента и не отторгнутся иммунной системой, и в этом их преимущество. Данное направление клонирования зависит от стволовых, то есть эмбриональных, клеток, которые еще не специализировались. Стволовые клетки можно получить также из некоторых участков взрослого организма, хотя более простой и эффективный (но этически более сомнительный) способ получения — взять из разрушенного эмбриона. Для получения эмбриона ядро клетки донора переносят в оплодотворенную зиготу. При обычном развитии такой зиготы получится организм, который будет идентичен донору (клон). Однако можно разрушить развивающийся эмбрион и получить стволовые клетки. В США эксперименты над стволовыми клетками строго регламентированы законодательством, но в Европе законы не столь суровы.

Генетические технологии в применении к человеку породили весьма любопытные, далекие от решения вопросы. В последнее время допустимыми стали некоторые вмешательства в репродуктивную систему и в геном человека — амниоцентез, оплодотворение в пробирке, соматическая генная терапия и даже суррогатное материнство. По поводу других процедур, таких как клонирование, однозначного мнения не существует, и к тому же нам еще только предстоит в полной мере оценить социальное воздействие таких технологий, как соматическая генная терапия.

Ответственность ученых

Современные генетические технологии способны причинить человечеству заметный вред, и поэтому общество должно постоянно быть начеку. В наши цели не входит защита генетических технологий или их осуждение. Мы хотим всего лишь сказать, что о технологиях нужно судить в плане развития науки вообще. Предыдущий опыт человечества показывает, что к новым достижениям следует относиться к осторожностью и внедрять их постепенно, учитывая все возможные последствия. При этом оценивать и подвергать проверке нужно все, без исключения, технологии, в том числе и те, что представляют угрозу, куда большую, чем все биотехнологии, вместе взятые. Например, новые химические вещества синтезируются гораздо быстрее, чем их успевают испытать на практике. Для рядовых членов общества важно установить контроль над технологиями и получить образование, достаточное для здравомыслящей оценки возможной выгоды и предполагаемого ущерба от них. К сожалению, история учит, что для многих людей это нелегкая задача.

Какова же ответственность ученых перед рядовыми налогоплательщиками, которые не только предоставляют средства для дальнейших научных исследований, но и получают определенные блага от развития науки? Хотя сторонники развития ДНК-технологий быстро находят оправдания своей работы в том, что она предоставит лекарства от рака, наследственных болезней, избавит от загрязнения окружающей среды, голода и перенаселения, многие из них не столь охотно допускают вмешательство общественности или контроль со стороны государства. Недавно в Кембридже прошли дискуссии по поводу тех принципов, которыми Национальный институт здоровья призвал исследователей руководствоваться в их работе. Как заметил член городского совета Кембриджа Дэвид Клем, «принцип должен заключаться в том, чтобы организация, способствующая исследованиям, не навязывала в то же время свои правила». Многие из согласившихся с этим утверждением признают и то, что ученые предвзято относятся к своей работе, к перспективе продвижения по службе и получения премий, а потому не могут критически оценить свои исследования и объективно сказать, какой возможный вред они представляют для общества. Некоторые ученые даже сами признаются, что современная иерархичная система научного сообщества оказывает большое давление на критиков существующего порядка.

Преданные своему делу исследователи, разумеется, хотят, чтобы в их работе не было никаких препятствий. Потенциальная выгода от новых достижений в области трансгенных технологий огромна. Практически любое открытие привлекает внимание научного сообщества, и первопроходцам в исследованиях рекомбинантной ДНК регулярно присуждается Нобелевская премия.

Возможности кажутся безграничными. Отсюда и неприязнь ученых к любым помехам, в том числе и к общественному обсуждению их работ, когда на кон поставлены слава, известность и польза для человечества.

Молодые ученые, от которых зависит будущее генетики, должны научиться говорить с широкой публикой, задумываться о социальных и нравственных последствиях своей работы. К сожалению, еще в самом начале своей карьеры они вынуждены выбирать узкую специализацию, чтобы не отстать от быстрого накопления знаний в той или иной области, а это мешает оценить общие перспективы генетики. За быстрое продвижение в своей области науки они платят ограниченным кругозором, тогда как продукты их исследований распространяются во всем обществе.

Генетикам, которые традиционно гордились тем, что их исследования лишены коммерческого интереса и проводятся исключительно из любви к знаниям, печально смотреть на то, как в современные научные разработки вкладывается все больше и больше средств. Многие ведущие специалисты переходят на службу в частные исследовательские компании, и если раньше они зависели от общественного и государственного финансирования, то сейчас направляют свои интересы в те сферы, где выгода будет максимальной лично для них.

Нужно ли их останавливать? И если нужно, то не замедлит ли это развитие науки?

Некоторые известные ученые подвергли резкой критике высокомерие и надменность специалистов в области молекулярных технологий и осудили стремление получить максимум выгоды от их использования.

Несмотря на все благие намерения (лечение рака, избавление от загрязнений и других бед) история науки учит тому, что надежды на будущее часто не имели ничего общего с тем, что происходило на самом деле. Как на заре развития ДНК-технологий писал Филип Абельсон, редактор журнала «Science»:

У генетиков появятся высокие мечты о применении своих открытий. На практике же возможность применять эти открытия, как и в случае с ядерной энергией, перейдет в руки других людей.

Геномика и здравоохранение По мере развития геномики помимо проблемы генетически модифицированных продуктов возникают и иные вопросы, касающиеся здравоохранения. В настоящее время постоянно распознаются все новые и новые гены в ДНК человека, и становится возможным использовать маркеры, оповещающие о предрасположенности к тому или иному заболеванию. Вопрос заключается в том, до какой степени можно использовать эту генетическую информацию. В системах здравоохранения, построенных по образцу систем стран Европейского Сообщества, где каждый получает медицинскую помощь в соответствии со своими потребностями, подробное генетическое картирование может оказаться весьма полезным. Если знать, что человек расположен к тому или иному заболеванию, то можно провести ряд профилактических мер или облегчить протекание болезни, распознанной на ранней стадии. Но в других системах здравоохранения (вроде той, что принята в США), где каждый должен заключать частный страховой договор с компанией, основной целью которой является получение прибыли, существует опасность дискриминации людей по их геному. Эта проблема касается прежде всего не генетики, а общественно-политического использования генетической информации.

 

Глава четырнадцатая ИСТОЧНИК ПЕРЕМЕН: МУТАЦИИ

На протяжении всей истории человечества рождение человека или животного с необычным внешним видом пробуждало страхи, почтение или благоговейный ужас. В мифологиях многих культур говорится о фантастических существах, созданных по прихоти богов или появившихся в силу особого сочетания природных стихий. На самом деле это были люди и животные с аномалиями развития или с искажениями наследственной информации; такие организмы называются мутантами, а искажение наследственной информации — мутацией. (Мутацией называется также явление, приведшее к такому искажению.) Обычно под мутацией подразумевают небольшие изменения в последовательностях нуклеотидных пар ДНК; более крупные повреждения хромосом называются хромосомными аберрациями. Поняв механизм мутаций, люди хотят научиться в какой-то степени контролировать их, но в последнее время в окружающей среде под воздействием человека появились новые факторы, вызывающие мутации, в первую очередь радиоактивные и химические вещества, влияние которых мы начинаем осознавать только сейчас.

В жутких фантастических фильмах и рассказах обычно показаны вредные мугации, и складывается впечатление, что все мутации вредны. В определенном смысле это действительно так. В сложном организме, который получает инструкции для своего развития от многих тысяч генов, случайное изменение в структуре одного из них будет, скорее всего, вредным. Но мутации в то же время служат и основой изменчивости, от которой зависит естественный отбор. Без мутаций в широком смысле слова не было бы эволюции. Большинство мутаций не оказывают никакого или почти никакого воздействия на организм, но организмы живут в постоянно меняющейся среде обитания, и при случае мутации могут оказаться полезными. Во всех естественных популяциях имеется несколько аллелей одного гена, и некоторые популяции выживают только потому, что один аллель оказывается полезным в одной ситуации, а другой — в иной. (Классический пример — земляные улитки в Англии, которые имеют несколько аллелей, ответственных за цвет и рисунок раковины и служащих средством приспособления к окружающей среде в разные времена года.) Известны человеческие белки с несколькими аллельными формами. Поэтому в естественной популяции не существует так называемых диких, или нормальных, аллелей. Если взять для примера людей, то в Швеции, например, много блондинов, и это нормальный фенотип для Швеции, тогда как для Италии и Японии это исключение из нормы. Для лабораторных организмов дикие аллели определяются произвольно.

Мутации происходят спонтанно и непредсказуемо как в соматических, так и в половых клетках растения или животного. Мутации в половых или зародышевых клетках передаются потомству. Соматические мутации передаются дочерним клеткам изначально мутировавшей клетки; чаще всего они служат причиной рака.

Частота мутаций

Мутации всегда происходят естественно, случайно и без очевидной причины. Мы не можем заранее предсказать, какая именно мутация произойдет и где, поэтому при их изучении применяют статистические методы. Частотой мутаций называется число вероятных мутаций, каким клетка может подвергнуться за весь срок своей жизни. Частота спонтанных мутаций повышается при воздействии на организм радиоактивных и некоторых химических веществ, называемых мутагенами. Поскольку мутации в соматических клетках приводят к раку, то мутагены являются одновременно и потенциальными канцерогенами.

Определить частоту мутаций некоторых клеток, таких как бактерии и другие микроорганизмы, довольно легко. Она колеблется в пределах от 10^-6 до 10^-8 Это значит, что отдельный ген может мутировать в только в одной клетке на миллион или на сто миллионов клеток одного поколения. Измерять частоту мутаций в сложных диплоидных организмах труднее. Во-первых, изменения фенотипа могут соответствовать мутациям в ряде генов, особенно если это сложный организм. Во-вторых, сложные организмы, вроде человеческого, подвергаются изменениям на протяжении своего развития, и ненормальный фенотип может появиться в результате ненормального развития, а не мутации. Например, к отсутствию конечностей у ребенка могут привести не только мутации, но и некоторые лекарственные препараты, принимаемые во время беременности. В-третьих, если организм гомозиготен по аллелю дикого типа, то для проявления гомозиготного рецессивного фенотипа потребуются две идентичные мутации.

Один из самых простых способов изучения мутации — наблюдение за превращениями доминантного аллеля в рецессивный при скрещивании растений или животных с генотипом АА и аа. Все последующее поколение будет гетерозиготным с доминантным фенотипом; если же наблюдается рецессивный фенотип, то это следствие мутации в половых клетках родителя АА. Проблема заключается в том, что мутации происходят довольно редко, и для их изучения потребовалось бы исследовать неимоверное количество животных, таких как лабораторные мыши, не говоря уже о людях, для которых этот способ становится практически невозможным. Генетик Льюис Дж. Стэдлер изучал мутации кукурузы на примере нескольких генов, определяющих фенотип зерна, так что о мутациях можно было быстро догадаться, посмотрев на зерна в початке. Исследовав несколько миллионов зерен, он обнаружил, что большинство спонтанных мутаций происходит с крайне редкой частотой: приблизительно один случай на 10^-6 гамет. Несколько отдельных генных локусов обладали частотой мутации, равной 10^-4, что больше обычного показателя для бактерий.

Уильям Рассел и его коллеги изучали мутации мышей в одной из самых больших лабораторий по исследованию мышей, расположенной в городе Ок-Ридж (штат Теннесси). Как и Стэдлер, они искали редкие рецессивные черты среди особей, полученных от скрещивания гомозигот АА ВВ СС DD РР SS SeSe х aa bb cc dd pp ss sese (буквами обозначены гены, затрагивающие фенотип мышей). Из 288 616 мышей было отобрано только 17 с мутациями по всем локусам, что составляет приблизительно 0,006%. Предположительная частота мутации по локусу колеблется от 1 х 10^-7 до 3 х 10^-7 на одну гамету, что опять-таки сравнимо с частотой мутаций бактерий.

Мутации у людей

Частоту мутаций у людей можно определить при помощи родословных, в которых проявляются доминантные черты. Дефект, неожиданно появившийся у одного представителя поколения и переданный потомству, должен быть результатом мутации. Хорошо известный случай доминантного фенотипа — карликовая ахондроплазия, нашедшая отображение еще в древних рисунках и статуях. Аллель ахондроплазии обладает высокой пенетрантноетъю, то есть все, у кого он имеется, демонстрируют мутант-ный фенотип. Из 94 075 детей, родившихся в одной из больниц Копенгагена, ахондроплазия наблюдалась у 8 детей от нормальных родителей. Это приблизительно одно на 12 тыс. рождений. Поскольку у каждого ребенка по два гена, из которых мутировать мог каждый, частота мутации аллеля равна одному на 24 тыс., или 4 х 10^-5. При исследовании ретинобластомы, которая характеризуется образованием опухоли на сетчатке глаза, от нормальных родителей родилось 49 больных детей на 1 054 985 обследованных. Таким образом, частота мутации ретинобластомы равна приблизительно 1,8 на 100 тыс. гамет. Частоты этих мутаций кажутся довольно высокими по сравнению с частотами мутаций других организмов, но это означает, что некоторые мутации — следствие изменения нескольких генов, и тогда общий показатель равен сумме частот мутаций этих генов.

Среди рецессивных генов легче всего обнаружить мутацию гена, сцепленного с полом. Зная фенотип мужских предков по обеим линиям родословной, можно определить генотип двух Х-хромосом женщины. Если у нее рождается сын с дефектным признаком, сцепленным с Х-хромосомой, то это будет результатом мутации. Наиболее известный пример мутации — гемофилия, затронувшая несколько семей европейских монархов. Мутация произошла либо в одной из гамет родителей королевы Виктории (1819—1901), либо в одной из ее клеток во время развития. Ее потомки перенесли эту мутацию в родословные монархов России и Испании. Царевич Алексей, единственный сын царя Николая II, болел гемофилией. Желая облегчить страдания своего сына, царица Александра обращалась за помощью к разного рода прорицателям и целителям и в конце концов попала под влияние Распутина.

Излучение

Спонтанные мутации довольно редки. Частоту мутаций увеличивают мутагены. К самым мощным мутагенам относятся некоторые виды излучений. В 1927 году Герман Мюллер, экспериментировавший с дрозофилой, и Л. Дж. Стэдлер, экспериментировавший с кукурузой, независимо друг от друга обнаружили, что если подвергнуть организмы действию излучения, то частота мутаций увеличится. Мюллер разработал метод обнаружения новых рецессивных летальных мутаций, сцепленных с полом, то есть мутаций на Х-хромосоме, которые детальны для имеющей такую Х-хромосому зиготы. Свой метод он использовал для определения мутагенного воздействия излучения.

Следует несколько слов сказать о различных видах излучения. Самый известный вид — электромагнитное, к которому причисляют и обычный свет. Это излучение состоит из небольших частичек энергии (фотонов), которые ведут себя как одновременно движущиеся электрическая и магнитная волны:

Каждая волна обладает определенной длиной; чем короче длина волны, тем больше энергия излучения. Электромагнитный спектр включает в себя видимый свет с длиной волн приблизительно от 400 (фиолетовый) до 800 (красный) нанометров:

Ультрафиолетовый свет обладает несколько меньшей, а инфракрасный — большей длиной волны. Инфракрасные волны и микроволны могут нагревать вещество, как, например, в микроволновых печах и тепловых лампах. Теле- и радиосигналы переносятся электромагнитными волнами с еще большей длиной волны. Они обладают достаточной энергией, чтобы заставлять электроны двигаться по электронным схемам наших теле- и радиоприемников.

Видимый свет имеет достаточно энергии, поглощаемой электронами разного рода молекул. Мы видим свет, потому что определенные пигменты в наших глазах воспринимают электромагнитные волны такой длины. Цвет зависит от молекул, которые поглощают электромагнитные волны одной длины и отражают волны другой длины. (Растения, например, имеют зеленый цвет, потому что пигмент хлорофилл поглощает волны красного и синего цветов, энергия которых используется для метаболизма растений; волны зеленого цвета он отражает.) Получив дополнительную энергию, молекула может вступить в разного рода химические процессы. Ультрафиолетовые волны обладают большей энергией, чем видимый свет, поэтому они вызывают серьезные химические повреждения, включая мутации. Однако основная часть ультрафиолетовых лучей никогда не достигает поверхности планеты, так как ее поглощает защитный озоновый слой атмосферы. Серьезную озабоченность вызвало открытие, что сверхзвуковые самолеты и фторуглеводо-роды в аэрозольных баллончиках разрушают озон и что это произошло со значительной частью озонового слоя Земли. Причем уменьшение озонового слоя способно привести к гораздо худшим последствиям, нежели повышенная частота рака кожи у людей. Сейчас использование фторуглеводородов крайне ограничено и контролируется международными соглашениями.

Электромагнитное излучение с длиной волны от 10^-8 до 10^-11 м называется рентгеновским. Гамма-излучение — электромагнитное излучение с еще меньшей длиной волны. Его источником служат ядра некоторых элементов. Энергия рентгеновских волн настолько велика, что они выбивают электроны из атома или молекулы, превращая атом или молекулу в положительно заряженный ион. Поэтому это излучение называют также ионизирующим. Оно приводит к серьезным последствиям. Свободные электроны проносятся по всей клетке, вышибая электроны из других атомов, и поглощаются другими атомами. Ионы способны вступать в различные химические реакции. Рентгеновские лучи бывают «жесткими» и «мягкими», в зависимости от энергии и последствий.

Корпускулярное излучение, или радиация, отличается от электромагнитного. Оно состоит из субатомных частиц с очень большой энергией, которые испускаются радиоактивными атомами. Бета-частицы — это высокоэнергетичные электроны; альфа-частицы — группа из двух протонов и двух нейтронов. В повседневной жизни мало кому приходится сталкиваться с большой радиацией, кроме ученых, исследующих радиоактивные вещества в лабораториях, но все мы постоянно подвержены воздействию фонового излучения. Во-первых, существует небольшое излучение радиоактивных элементов Земли. Во-вторых до поверхности Земли доходит часть космического излучения, представляющего собой потоки электромагнитных волн и частиц в космическом пространстве. Данные табл. 14.1 показывают количество фонового излучения, которое обычно получает человек за год. Для сравнения приведены дозы излучений от искусственных источников — от терапевтических и диагностических приборов до атомных электростанций и люминесцентных циферблатов.

Таблица 14.1 Примерные дозы излучений

 

Источники излучения	Средняя доза на человека, мбэр в год
Естественные источники
Космическое излучение Земное излучение Пища Всего	82
Дополнительные источники
Рентгеноскопия Пациенты Персонал	< 0,15
Радиофармацевтические препараты
Пациенты Персонал Потребительские товары	2-4 < 0,15 4-5
Служащие
Национальные лаборатории и подрядчики Промышленность Военные	< 0,20 < 0,01 < 0,04
Выпадение осадков при испытании ядерного оружия	4-5
Коммерческая атомная энергетика Окружающая среда Персонал Разное (воздушный транспорт, телевидение) Всего	< 1 < 0,15 < 0,50   30-40

За исключением медицинских приборов для рентгеноскопии, искусственное излучение относительно невелико и сравнимо с естественным.