Коллектив авторов - На что похоже будущее? Даже ученые не могут предсказать… или могут?

Так бывает со всеми новыми технологиями. Сначала их нужно изобрести. На этом этапе проводится множество экспериментов, а сам процесс разработки выглядит немного хаотичным. Затем они доводятся до ума и внедряются повсеместно, благодаря чему все получают к ним доступ. К новым технологиям быстро привыкают. Работать с ними становится легче. Они перестают быть чем-то необычным. Сегодня семплирование в музыке — простейшая операция, которую вы можете проделать даже на смартфоне. Я набираю эти слова с помощью технологии, которую невозможно было представить себе еще 50 лет назад, технологии, которую я едва понимаю, но которая практически всегда работает так, как ожидаешь, и основана на принципах электроники и определенных свойствах материалов. Ударяя по кнопкам, я заставляю электроны бежать по цепям через логические элементы и транзисторы в светоизлучающие диоды. Процесс этот настолько сложен, что я вряд ли смогу до конца понять, как это все на самом деле работает. Буму в электронике способствовала всеохватная торговля компонентами электронных схем. В результате они все больше и больше стандартизировались. Так что вам не нужно изобретать диод каждый раз, когда вы хотите его использовать. Достаточно просто купить его и соединить с другими компонентами. При этом вы прекрасно понимаете, что получите на выходе.

Компоненты становились все меньше, и создание все более сложных схем упрощалось. Сегодня полупроводниковая электроника используется практически во всех сферах жизни людей.

Все это хорошо известно тем, кто стоял у истоков синтетической биологии. Это были инженеры-электротехники и математики главным образом из Стэнфорда и Массачусетского технологического института в США, которые заметили, что по сути своей генетика — это закодированная цепь микросхем, которую можно собирать и разбирать, но сами генетики тратят полжизни на то, чтобы раз за разом заново изобретать эти микросхемы. Если бы компоненты, используемые в генной инженерии, удалось стандартизировать так же, как это произошло с компонентами электронных схем, это бы позволило многократно ускорить процесс внедрения наработок биологов в условиях промышленного производства.

Как раз это они и сделали. В 2006 г. основали некоммерческую организацию BioBricks Foundation, в задачу которой входило создание общедоступного хранилища стандартных частей ДНК, слегка измененных для того, чтобы их можно было комбинировать и складывать вместе, как лего. В итоге получился самый настоящий конструктор: гены и генные переключатели выделялись в виде нитей ДНК, а их концы формировались таким образом, чтобы они могли соединяться с концами других элементов, образуя биологически правильную последовательность. Любую из этих генетических деталей можно было взять из хранилища и разослать по всему миру на небольшом кусочке фильтровальной бумаги. При добавлении раствора ДНК просто открепляется от бумаги и присоединяется к следующему компоненту по принципу домино. Свести генную инженерию к такой простой операции — вещь немыслимая не только для науки прошлого, но даже и для современной науки.

Несмотря на недюжинную прозорливость и способность предсказывать будущее технологий, никто из классиков научной фантастики не сумел распознать потенциал новой науки. Эволюция с ее доведенным до совершенства за 4 млрд лет методом проб и ошибок обеспечила планету мощнейшим ресурсом для построения форм жизни — генами во всем их бесконечном разнообразии, обеспечивающем выживание внутри организма-хозяина в условиях меняющейся внешней среды. С появлением синтетической биологии мы получили систему, которая позволяет брать эти кирпичики эволюции и комбинировать их не так, как требуется для выживания организма-хозяина, а как нужно нам.

Существует много направлений синтетической биологии. Ряд исследователей не просто переписывают генетический код для определенной цели, но дополняют язык ДНК буквами, которых не существует в природе, или скорректированными версиями ДНК, которых никогда прежде не было. Другие делают упор на использование ДНК в качестве хранилища данных — собственно, в этом и заключается ее главная функция в естественных условиях. Гены — информация, а ДНК как формат данных отличается исключительно высокой степенью устойчивости, благодаря чему мы можем восстановить геномы людей и организмов, которые умерли десятки или даже сотни тысяч лет назад. Поскольку это не просто данные, а ДНК, мы точно не потеряем интерес к этому формату. Например, в мире цифровых носителей информации целостность данных нарушается, а форматы устаревают даже не за десятилетия — за считаные годы. Помните 5-дюймовые дискеты? Или видеокассеты? В рамках нескольких проектов в разных странах мира были успешно проведены опыты по сохранению на ДНК видеороликов, сонетов Шекспира, книг и иных цифровых данных. При этом ДНК в настоящее время имеет самую высокую плотность записи информации, на несколько порядков превышающую плотность записи на Blu-ray. Пока у ДНК как носителя цифровой информации есть один большой недостаток — невысокая скорость записи и чтения, из-за которой она подходит только для долгосрочного архивирования. Однако не исключено, что в будущем мы будем пользоваться компьютерами с ДНК вместо жесткого диска.