Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Многомерный образ человека. На пути к созданию единой науки о человеке
.pdf
193
Киселев Лев Львович,
академик Российской академии наук
и Европейской академии, заведующий
лабораторией Института молекулярной
биологии им. В.А. Энгельгардта РАН.
Главный редактор журнала
»Молекулярная биология»,
редактор журналов «FEBS Letters»
и «Biochimie»
ПАРАДОКСЫ БИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА
Сокращенный текст доклада, прочитанного
в Институте человека РАН 24 февраля 2004 года
Развитие молекулярной биологии в последние годы протекает
таким странным образом, что нам все больше приходится отвле
каться от собственно молекулярной биологии и пытаться думать
несколько шире – к этому вынуждает объективная ситуация
в науке. Помню, как в университете преподаватель диамата, воз
девая к небу указующий перст, строго внушал нам: «Не сводите
социальное в человеке к биологическому!» С тех пор я знаю, что
этого делать не следует, но, с другой стороны, прошло уже 50 лет,
и биология стала совершенно другой наукой. Сейчас не только
нельзя, а, помоему, остро необходимо многое в человеке переос
мыслить с точки зрения новой биологии, которая за последние
пять лет совершила еще один качественный скачок.
Напомню, что одна из ключевых вех в истории биологии –
открытие двойной спирали ДНК в 1953 году. В прошлом году весь
мир, в том числе и Российская академия наук, праздновали это
выдающееся событие – начало молекулярной биологии. В про
шлом году мы отметили ее 50летие. Но сегодня молекулярная
биология нас уже не удовлетворяет, мы переходим к тому, что
III. ПРОБЛЕМА ЧЕЛОВЕКА
В СОВРЕМЕННОМ ЕСТЕСТВОЗНАНИИ
194
пока не все, но многие называют системной биологией, которая,
однако, выросла из молекулярной.
Что же произошло в последние пять лет, почему я говорю
о необходимости нового взгляда? Конечно, расшифровка струк
туры генома человека. Еще пятнадцать лет назад это казалось
абсолютно нереальной задачей – она требовала гигантских чело
веческих и материальных ресурсов. Тем не менее один из отцов
двойной спирали Джеймс Уотсон в Америке и российский уче
ный академик Александр Александрович Баев одновременно
высказали крамольную идею о том, что геном человека можно
расшифровать. И действительно, это было реализовано. В про
шлом году была опубликована уже достаточно детальная версия
химического строения наследственного аппарата человека.
Это, бесспорно, качественный скачок в наших знаниях преж
де всего вот почему. Мы все прекрасно знаем, что человек не
может служить объектом исследования в биологии в том смысле,
в каком им могут быть мыши, кролики, крысы, бактерии и т. д.
Человек – не объект экспериментирования, он неприкасаем,
информация о нем почти всегда добывается косвенным путем.
Поэтому, когда геном человека был расшифрован, это стало эпо
хальным событием, так как мы впервые получили информацию
непосредственно о человеке, причем огромную по объему, усред
ненную, конечно, но не опосредованную через лабораторных
животных или какимито экстраполяционными методами. И мы
узнали нечто, что поражает воображение.
Прежде всего, генов оказалось гораздо меньше, чем предпола
гали все генетики еще, скажем, 10 лет назад. В старых учебниках
написано, что в геноме человека 80–100 тыс. генов. На самом
деле, повидимому, эта цифра близка к 35–40 тысячам. Столько
же, сколько у других животных, например у той же мыши. Геном
мыши сейчас уже тоже полностью расшифрован, и мы можем их
сравнивать. Количество генов почти не отличается, оно очень
близко. Структура генов тоже очень и очень похожа. Более того,
если взять такие крайне примитивные организмы, как, скажем,
любимая генетиками муха дрозофила, знаменитая тем, что ее
запретил Трофим Денисович, или круглый червь, нематода, кото
рый состоит всегото из 1000 с небольшим клеток, так вот, у чело
века всего лишь в 2–3 раза больше генов. Таким образом, количе
ство генов кардинально не отличает человека от других живых
существ. И это первое фундаментальное открытие, которое сде
лано недавно. И неожиданное. Ведь многим казалось, что чело
195
век как «венец творения» должен быть, естественно, самым слож
ным из живых существ. Так вот этот венец творения тем не менее,
по количеству генов от мыши не отличается.
И не только по количеству, но и по их качеству! И в этом они
очень похожи. Но тогда откуда берется разум, откуда берется
социальность, откуда берется все то, что мы связываем с поняти
ем «человек»? Это первая проблема, которая очень остро встала
после расшифровки многих геномов. Ведь уже расшифрован не
только геном человека, но и огромное количество геномов бакте
рий, нескольких растений и млекопитающих, буквально каждый
месяц появляется полная расшифровка генома какогонибудь
нового организма.
Затем пришло второе потрясение, которое сейчас интенсивно
обсуждается научным сообществом. Люди и шимпанзе. Согласно
канонам, скажем так, дарвиновской биологии, шимпанзе – наш
ближайший родственник. В учебниках написано, что мы произо
шли от шимпанзе. Но так хотелось бы верить, что мы всетаки от
шимпанзе отличаемся! Однако геном шимпанзе, а это сейчас
вчерне почти сделано, и геном человека практически одинаковы.
Отличия ничтожны, просто ничтожны: доли процента! То есть
реально геном шимпанзе и геном человека – это практически
одно и то же. Как же так? Откуда берется все то, что отделяет нас
от шимпанзе?
Таким образом, современная биология пришла к некоему
парадоксу: на молекулярном уровне мы пока не можем найти те
признаки, ту грань, которую легко проводят другие: философы,
антропологи, социологи, кто угодно. Очевидно, что мы – не
шимпанзе, но на уровне нуклеотидной последовательности,
ДНК, генома, достоверных различий не видно, точнее, пока
обнаружить не удалось.
Сейчас создана специальная программа по расшифровке пол
ного генома шимпанзе (пока он расшифрован кусками), но через
годдва он будет известен целиком. Возможно, там найдется
с десятокдругой генов, отличных от человеческих, но все равно
невозможно свести к десяткам генов все огромные различия
между нами и шимпанзе. Вот это второй парадокс, который
в настоящее время не разрешен.
Что можно предложить в качестве рабочей гипотезы, чтобы
попытаться както из этой, в определенном смысле парадоксаль
ной или тупиковой, ситуации выйти? Многие ученые считают,
что дело не в количестве и не в качестве генов как таковых,
196
а в том, что из одного гена можно сделать разное количество бел
ков. На уровне белков, на уровне экспрессии генов, когда ген
себя реализует, мы, повидимому, теоретически можем получить
больше различий, чем на уровне ДНК. И эта мысль разумна, хотя
строго пока не доказана.
Как можно сделать из одного гена несколько белков? Сейчас
это уже хорошо изучено не только применительно к человеку, но
и к другим существам. Секрет заключается в следующем. Раньше
существовала догма, также присутствующая во всех учебниках:
один ген – один белок! Но ведь ген – это просто магнитофонная
лента, на которой записана информация, а белок – реально
функционирующая молекула, обеспечивающая все жизненные
функции. Это катализаторы (ферменты), это структурные белки,
это гормоны, рецепторы и т. д. – все в организме идет через
белки. А ДНК, наследственный материал, – просто магнитофон
ная лента, где записана информация о том, как построить нуж
ный белок. Но если лента одна и один ген соответствует одному
белку, то откуда в организме так много белков? Почему их гораз
до больше, чем генов?
Оказывается, что эта догма молекулярной биологии уже уста
рела. Один ген может кодировать много белков. У человека при
близительно 35 тыс. генов, а белков потенциально может быть
и 100, и 150 тыс., а не исключено, и сотни тысяч. Если ДНК во
всех клетках одинакова, а это основа основ (при нормальном
делении клеток в каждую из дочерних клеток обязательно попа
дает одна и та же ДНК, и в одинаковом количестве), то наборы
белков в разных клетках оказываются разными. Дело в том, что
считываются разные участки ДНК. Совершенно так же с магни
тофонной ленты можно считывать разные кусочки, скажем,
1ю минуту, 5ю, 7ю и 20ю, с ДНК можно считать 1й ген, 10й,
40й, 1000й и т. д. Поэтому в каждой из специализированных
клеток организма получается разный набор белков. Но почему же
их всетаки больше, чем генов? За счет избирательного, а не
повального считывания генов белков, казалось бы, должно быть
меньше, а не больше.
У человека и вообще у высших организмов, в отличие от бак
терий, гены устроены очень хитро. В них чередуются значащие
и незначащие участки. В сущности, ДНК – это мозаика из
информационных и неинформационных кусков. Представьте,
что в белке есть три значащих куска: 1й, 3й и 5й, и два незна
чащих: 2й и 4й. Тогда можно сложить белок, состоящий из всех
197
кусочков, можно сделать белок из 1го и 5го, а 3й выбросить,
можно собрать белок из 3го и 5го и т. д. А если ген состоит из
десятков или сотен кусков, какое количество комбинаций из них
может получиться? Безумное количество белков! Так оно и полу
чается в ряде случаев. В самом строении генов заложена возмож
ность получения из них огромного количества белков.
Теперь я вернусь к точке, с которой начал. Повидимому,
у человека система «складывания» из кусочков генов разных бел
ков более совершенная, чем у нижестоящих организмов, у шим
панзе, мыши и т. д. Это предположение не доказано, но оно
разумно и проверяемо. Геном, через механизм отбора генов
и выбора разных значащих участков, поставляет организму более
богатый набор белков и обеспечивает большее количество более
сложных функций, допустим психических, которые, пожалуй,
самые сложные. На уровне генов разницы почти нет, но на сле
дующем уровне, где гены реализуют себя через образование соот
ветствующих белковых структур, у человека может возникать
большее разнообразие, чем у мыши или шимпанзе. Вот такая
рабочая гипотеза.
Чтобы ее проверить, надо сравнить наборы белков в разных
клетках человека и шимпанзе, особенно в мозге. Если гипотеза
верна, на уровне белков различий должно быть заметно больше,
чем на уровне генов.
Теперь я хочу отвлечься и сказать, что все это имеет не только
познавательный, теоретический, но и сугубо практический инте
рес. Теперь мы знаем то, чего не знали раньше: большинство
болезней человека зависят от очень многих генов. Например,
такое очень, к сожалению, распространенное заболевание, как
астма. Сейчас строго доказано, что она имеет в своей основе то
или иное нарушение функций многих генов. Как мы говорим,
она мультифакториальная. Таких болезней подавляющее боль
шинство. Есть, правда, и такие, которые связаны с одиночными
генами, их легче изучать и будет легче лечить. Поэтому сложность
перехода от генов к белкам имеет прямое отношение к болезням.
Если много генов участвуют в развитии данного заболевания, то
представьте себе, сколько в этом участвует белков! Это – одна из
главных проблем современной медицины. Чаще всего нельзя
сказать, один ген – одна болезнь. Приходится теперь говорить:
одна болезнь – много генов и еще больше белков.
Классический пример, и самый распространенный, и самый
печальный, это, конечно, онкология, потому что все раковые
198
заболевания связаны с изменением многих генов человека. При
этом что важно? Есть две группы генов, которые в норме имеют
определенный уровень активности. При раке гены одной группы
(их называют онкогенами) начинают работать усиленно, уровень
их активности идет вверх, а у другой группы генов он идет вниз,
их называют антионкогенами. Возникает дисбаланс, превращаю
щий нормальные клетки в раковые. В этом процессе участвуют
десятки генов обеих групп, и самая большая сложность в том, что
недостаточно исправить один ген, этим вы еще не вылечите боль
ного.
Эти явления и множество других, о которых сейчас нет време
ни рассказывать, привели к представлению о существовании ген
ных сетей: геноводиночек нет, все они работают в некой сцепке,
координированно друг с другом. В результате возникают генные
сети, то есть цепь взаимосвязанных генов, когда продукт одного
гена подавляет или, наоборот, стимулирует активность другого
гена. Возникают отрицательные и положительные цепи, и все это
изучает наука, которая называется геноинформатика, базирую
щаяся на данных другой новой науки – функциональной
геномики.
По генным сетям человек должен отличаться от шимпанзе
и других животных. Потому что у человека белков больше, а это
значит, что его генные сети устроены более хитрым образом.
Конечно, мы их еще не изучили, хотя в Интернете можно найти
примеры. Есть замечательная новосибирская школа биоинфор
матики, на ее сайтах уже показывается, как устроены некоторые
генные сети у человека и у тех животных, для которых известно
строение генома и есть информация о его функционировании.
Думаю, что именно на уровне генных сетей можно надеяться уви
деть истинную разницу между человеком и другими живыми
существами. И это, конечно, будет очень большим шагом вперед.
В современной биологии произошла еще и методологическая
революция, которая создала предпосылки для перехода от редук
ционизма к интегратизму. Вся молекулярная биология второй
половины прошлого века, начиная с 1953 года – исходной точки
молекулярной биологии и до его конца, шла по пути редукции:
изучали отдельные белки, отдельные гены, их строение, функции
и т. д. В сущности, организм был как бы рассыпан на мельчайшие
структурные единицы, всю картину в целости собрать было
невозможно. Сейчас благодаря новым методам, которые возни
кли и распространились в основном в последнее десятилетие, мы
199
можем эту разрозненную картину сведений об отдельных белках,
отдельных генах интегрировать не только в генные цепи, но
и собрать ее экспериментально. Стало возможным следить за
поведением тысяч генов и тысяч белков, причем в разных клетках
и тканях.
Что я имею в виду? Вы знаете, что есть микрочипы, исполь
зующиеся в компьютерах, в мобильных телефонах, в электрони
ке, в радиотехнике и т. д. Теперь созданы биомикрочипы – пла
стинки величиной 2 х 5 см, на которых можно разместить до
20 тыс. точек и в каждую точку поместить, например, кусок
отдельного гена. Дальше на такой чип можно нанести генный
продукт, скажем молекулы РНК, и узнать, какой из этих
20 тыс. генов работает, а какой молчит. Я говорил, что у человека
35 тыс. генов, значит, достаточно двухтрех пластинок, на кото
рых размещены все гены, и в одном опыте вы можете для данной
клетки в данный момент времени выяснить, какие ее гены мол
чат, а какие работают. Это было заветной мечтой всех биологов
прошлого века. Теперь такую операцию может проделать аспи
рант за неделю и получить «портрет» клетки. Можно сравнивать
разные клетки, например раковую и нормальную, делящуюся
и покоящуюся. Можно сравнивать две любые клетки и получать
информацию не об отдельном гене, но о совокупности всех генов.
Это поистине сказочное достижение, которое принесет горы
новых знаний!
Таким образом, происходит интеграция наших знаний. В од
ном из номеров «Nature» года два назад мне понравилась одна
формулировка: «Биология еще пять лет назад была наукой, бед
ной фактами. Теперь биология, буквально за несколько лет, бла
годаря новой технологии стала наукой, богатой фактами». И это
еще один парадокс, на который я хотел обратить ваше внимание.
Раньше биологи понимали то, что знали. Вы знали нечто о дан
ном ферменте, об этом белке и понимали, как он работает. Вы
знали структуру отдельной нуклеиновой кислоты и понимали,
как она работает. Сейчас в базах данных хранится неимоверное
количество информации, столько знаний, что мы не в состоянии
их освоить, не в состоянии их осмыслить.
Объем наших знаний несоизмеримо больше теперь, чем уро
вень их освоения, понимания.
Когда я был молодым, в Дубне и в Мозжинке проходили зна
менитые школы по молекулярной биологии. На этих школах
в зале заседаний висел лозунг, которому все свято следовали:
«От ложного знания к истинному незнанию!» Мы действительно
занимались тем, что пытались отделить ложное знание, заблуж
дение от истинного незнания. Мы стремились точно сказать, чего
не знаем. Это было целью школы, и это было методологически
очень важно, очень правильно. Теперь ситуация радикально
иная. Теперь мы знаем чудовищное количество фактов, владеем
обширнейшими знаниями, но понимаем малую толику всего
этого. Поэтому сегодня я бы в качестве лозунга предложил:
«От знания – к пониманию!»
На одной из конференций в Америке я встретился с Уотсоном,
с которым мы знакомы с 1961 года, когда он приезжал сюда на
Биохимический конгресс. В Америке он расспрашивал меня, как
в России изучают геном. Геном человека еще не был расшифро
ван. И он сказал тогда пророческие слова: «Ведь это же техниче
ская проблема – расшифровать геном. Нужно просто очень
много людей и долларов. За 10 лет геном будет расшифрован».
(Кстати, расшифровка генома стоила 6 млрд. долларов.)
На самом деле это заняло даже меньше времени, примерно
восемь лет. «Но понадобится еще век, чтобы понять, что же мы
прочитали в этом геноме», – сказал Уотсон. Переход от редукцио
низма к интегратизму, к интегрированию знаний, чрезвычайно
сложен. Сейчас построены сотни генных сетей, но построены как
замкнутые образования. А они же должны быть сцеплены друг
с другом, ведь организм – это всегда единое целое. Но мы не
знаем, как их изучать, даже как к этому подойти. Такой вот кри
зис успеха. Успех огромный, но он породил новые проблемы,
с которыми мы пока не можем справиться.
Заканчивая, хочу сказать, что в биологии уже стал реально
стью новый раздел – биология человека. Мы вышли на новый
уровень познания человека, опираясь теперь на его биологиче
ские свойства. Философы, обществоведы, социологи должны как
можно теснее взаимодействовать с новой биологией, чтобы такое
сложное явление, как человек, познавать комплексно, с разных
сторон, в совокупности и взаимодействии его биологического
и социального начал. Это будет взаимно интересным.
201
Борзенков В.Г.,
доктор философских наук,
профессор
ЧЕЛОВЕК В СОВРЕМЕННОЙ НАУЧНОЙ
КАРТИНЕ ПРИРОДЫ
История поисков человеком рационального объяснения мира
и своего собственного места в нем, как известно, полна парадок
сов и неожиданностей, придающих развитию науки оттенок под
линного драматизма. Одним из наиболее ярких свидетельств
этого является эпизод, связанный со становлением естествозна
ния Нового времени. Начав свой диалог с природой, казалось бы,
со столь блистательных и многообещающих результатов, наука
Нового времени, повидимому глубоко вопреки желаниям своих
творцов, неожиданно открыла мир природы, глубоко чуждый
всему человеческому. Возникает картина мира, в которой чело
век, по словам Ж. Моно, оказался в полном одиночестве, в абсо
лютной изоляции, – «мира, глухого к его музыке, безразличного
к его чаяниям, равно как и к его страданиям или преступле
ниям»
1
. Эта драматическая ситуация уже давно была зафиксиро
вана в философской литературе и получила все мыслимые
и немыслимые формы своей интерпретации и оценки. Между
тем не приходится сомневаться, что явление это корнями своими
уходит в самые фундаментальные истоки процесса формирова
ния европейской культуры, особенностей ее религии, филосо
фии, науки, научной рациональности. А наиболее очевидное
и тревожное выражение свое оно нашло в расколе единой культу
ры на две – естественнонаучную и гуманитарную, столь жестко
и бескомпромиссно зафиксированном на рубеже ХIХ и ХХ веков
и под недобрым знаком которого все человечество (а не только
Европа) просуществовало практически все только что ушедшее
столетие
2
. Вместе с тем само естествознание проделало в течение
этого века непрерывную череду радикальных трансформаций
(что дало основание многим говорить о рождении не только
неклассической, но и постнеклассической науки). Непосред
1
Monod J. Chance and Necessity. N.Y., 1972. Р. 172–173.
2
Подробнее см.: Борзенков В. Преодоление раскола? // Высшее образо
вание в России, 1999, № 5.
202
ственным следствием этого явилась и радикальная перестройка
научной картины мира, природы. Какое место занимает в ней
человек? Можно ли считать, что конфликт между двумя культура
ми на сегодня преодолен и человек наконецто обрел свое
достойное место в научной картине природы, во Вселенной?
В современной литературе существуют весьма различные ответы
на все эти вопросы. Например, один из лидеров естествознания
последней четверти ХХ века И. Пригожин был настроен в этом
отношении весьма и весьма оптимистически. Так, еще в работе,
вышедшей впервые в 1979 году (в соавторстве с И. Стенгерс), он
писал о необходимости преодоления противопоставления «чело
веческой, исторической сферы материальному миру» и выражал
твердое убеждение, что «наметившееся сближение этих двух про
тивоположностей будет усиливаться по мере того, как будут
создаваться средства описания внутренне эволюционной Вселен
ной, неотъемлемой частью которой являемся и мы сами»
3
.
А в своей последней, итоговой работе «Конец определенности.
Время, Хаос и Новые Законы природы» он вновь, возвращаясь
к главному мировоззренческому вопросу всей своей научной дея
тельности «Как можно мыслить творческую деятельность челове
ка или этику в детерминистическом мире?», писал: «Этот вопрос
отражает глубокое противоречие в западной гуманистической
традиции, подчеркивающее важность знания и объективности,
а также индивидуальной ответственности и свободы выбора,
вытекающих из идеала демократии… Рассматривая себя вне мира
природы, мы неизбежно приходим к дуализму, принять который
современному разуму трудно. Наша цель в этой работе состоит в
том, чтобы показать, что это препятствие преодолимо. Если
«западный мир страстно жаждет воссоединиться с основой свое
го бытия», как писал Ричард Тарнс, то, возможно, не будет преу
величением сказать, что ныне мы все более приближаемся
к предмету нашего страстного желания»
4
. Другие авторы оцени
вают потенции современной науки в преодолении этого кон
фликта двух культур менее оптимистично. Так, в одной из наибо
лее серьезных наших работ по курсу «Концепции современного
естествознания», вышедших в последние годы, можно прочитать:
«Существующая сегодня концепция Универсума носит в основ
ном физический характер. Человек с его знанием, совестью
3
Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1986. С. 10.
4
Пригожин И. Конец определенности. Время, Хаос и Новые Законы
природы. Ижевск, 1999. С. 13.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]