Array Коллектив авторов - Мегатех. Технологии и общество 2050 года в прогнозах ученых и писателей

Хотя мы пока только учимся эффективно и безопасно восстанавливать и модифицировать человеческие тела (включая геномы), читать и писать в лаборатории генетический код других организмов мы умеем уже на протяжении десятилетий. Спрос на подобные технологии очень велик. Для понимания направления движения очень важно правильно оценить экономический вклад биотехнологии, несмотря на раннюю стадию ее развития. Коммерческая деятельность, основанная на генетической модификации, постепенно и неуклонно становится основным благоприятствующим фактором американской экономики.

К 2012 году доходы США от биотехнологии превысили 2 % ВВП (рис. 3.1). Их можно разделить на три основных сектора: биология (то есть биофармакология), генетически модифицированные культуры и промышленная биотехнология (например, топливо, ферменты и материалы). Если рассматривать биотехнологию как самостоятельную отрасль, то в 2012 году она внесла в экономику США больший вклад, чем добыча полезных ископаемых (0,9 %), коммунальные услуги (1,5 %) или производство компьютерной и электронной продукции (1,6 %). Если относительная величина вклада биотехнологии и стала неожиданностью, то лишь потому, что ее недооценивали. Скажем, вклад полупроводников был замечен и оценен министерством торговли еще в 1958 году, когда он составлял менее 0,1 % ВВП. Но по состоянию на 2016 год до сих пор нет официальных данных о вкладе в экономику биотехнологий. В результате экономические последствия их применения каждый раз становятся неожиданными.

Рис. 3.1.Рост доходов США от биотехнологий, млрд долларов

Доходы от биотехнологии все чаще зависят от способности читать, изменять и записывать генетический код по одной паре оснований ДНК за раз. За последние 30 лет у автоматизированных приборов появилась способность взаимно преобразовывать электронные и биологические инструкции друг в друга. Очень важно обратить внимание на этот временной промежуток, поскольку он меньше времени, оставшегося до 2050 года, то есть до конца периода, рассматриваемого в этой книге. Еще через 30 лет эта технология станет недорогой, повсеместно распространенной и значительно более мощной. С 1985 года расходы на чтение и запись ДНК снижались, а почасовая пропускная способность приборов увеличивалась в геометрической прогрессии, удваиваясь каждые 18 месяцев. В последние годы производительность секвенирования росла гиперэкспоненциально, что обусловлено ростом спроса на чтение генома людей, возбудителей заболеваний, опухолей, сельскохозяйственных культур, домашних животных и любого другого естественно возникшего организма, до которого могут дотянуться руки ученых (рис. 3.2).

Рис. 3.2.Кривая Карлсона на фоне закона Мура.

Синтез ДНК и производительность секвенирования [1] Используя коммерчески доступные инструменты. по сравнению с количеством транзисторов на кристалле интегральной схемы

После оцифровки эти последовательности генов представляют собой набор инструкций, полезных для кодирования новых генетических возможностей в создаваемых организмах, сегодня это в основном микробы и растения. Одна ДНК может как содержать код одного белка, используемого в качестве фармацевтического препарата, так и целого фермента, при помощи которого можно получить любую молекулу, для производства которой сегодня требуется бочка нефти. После десятилетий обучения программированию биологии теперь в своих проектах мы не ограничиваемся лишь найденными в природе генами или их расположением.

Теперь можно разработать генетический код в соответствии с конкретными функциональными спецификациями, а затем включить эти инструкции в геном. Однако, как и в случае с кортикальным модемом и заменой тканей, мы начинаем проектировать генетические схемы, не зная, как работают все их составные части. Наиболее сложные коммерческие синтетические генетические схемы сегодня включают всего около 12 генов. Они вставлены в геном дрожжей, которые сами состоят из более чем 5000 генов, и о многих из них мы мало что знаем. В настоящее время биоинженерия занимается взломом сложной системы, которая была создана не людьми и документация на которую отсутствует. В течение следующих 30 лет на преодоление этого пробела в наших знаниях будут направлены серьезные средства.