Найдутся ли ответы?

Иваницкий Генрих Романович

Инженер. Как известно (и это широко уже используется в сельском хозяйстве), сперму и даже яйцеклетки можно заморозить, создав тем самым банк гениальных личностей. Уже сегодня, насколько мне известно, возможно произвести на свет ребенка, чьи родители давным-давно умерли.

Биолог. Да, такой вариант существует, можно замораживать оплодотворенные яйцеклетки и сохранять их при температуре жидкого азота — минус 196 °C. Затем их можно разморозить, ввести в матку женщины-инкубатора и с 50–70% шансов на успех получить ребенка. Только зачем? Этот вариант хранения спермы и яйцеклеток полезен для создания банков редких и исчезающих видов животных, диких прототипов для селекции в сельском хозяйстве, но для людей он не нужен, за исключением экзотических вариантов, которые являются скорее аномальными, чем необходимыми.

Инженер.

Почему бы не создать банк зародышей гениальных личностей, чтобы методом ИВФ воспроизводить новых Моцартов, Бетховенов, Рембрандтов, Суриковых, Толстых, Достоевских, Ньютонов, Эйнштейнов и так далее?

Биолог. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо хотя бы немного остановиться на вопросе, продолжающем оставаться очень сложным — что такое способности? Являются ли они генетически обусловленными, врожденными или приобретаемыми? Генотип определяет лишь образование мозговых структур, то есть той системы, с которой принято связывать способности и интеллект. Он не содержит в себе специальных генов музыкальной, художественной или исследовательской одаренности. По крайней мере сегодня таких данных в науке нет. Кроме того, при формировании мозга еще в утробе матери в эмбриогенезе закладка его структур определяется индукцией или репрессией соответствующих генов, что зависит также от внешних условий. В генетике оплодотворенной яйцеклетки от здоровых в наследственном отношении родителей закодирована лишь норма развития плода, позволяющая благодаря последовательному развертыванию событий взаимодействие генетического аппарата яйцеклетки с материнским организмом сформировать сам плод. «Врожденные задатки» заложены не в генах (или по крайней мере не только в них), а в образующихся еще до рождения фенотипических мозговых структурах. Если бы талант или гениальность были закодированы в генах, то в соответствии со вторым законом Г. Менделя они обязательно должны были бы проявиться у потомков если не в первом, то в последующих поколениях. Но опыт показывает, что они возникают случайно. Фигурально выражаясь, Природа как бы отдыхает на следующих поколениях! Гением можно родиться, но не потому, что выбраны гениальные родители, а в силу удачного стечения обстоятельств. Родители должны быть генетически здоровыми, обладающими знаниями и понимающими ответственность за судьбу и воспитание ребенка еще до его рождения. Гениальность — это не норма, это отклонение!

Журналист. Я хотел бы задать последний и главный вопрос — не приведет ли все то, что мы обсуждаем сегодня, к тому, что человечество со временем перейдет на «индустриальное» производство детей из инкубаторов? Какой здесь прогноз и какие могут быть последствия?

Индустриальное производство людей

Физик. Я думаю, что такие опасения преждевременные. Чтобы создать инкубатор для людей, нужно по сути своей воспроизвести почти все процессы, происходящие в организме женщины, с учетом их изменений во времени в процессе беременности. Короче говоря, для рождения нормального ребенка в искусственной среде нужна модель всех процессов, происходящих в организме матери.

Медик. Опыт создания на неорганической основе искусственных органов — сердца, легкого, почки показал, насколько они несовершенны. А в нашем случае мы должны иметь дело не с протезами-заменителями, а с моделированием, как правильно было отмечено, среды, которая должна меняться согласованно со считыванием генетической информации в клетках эмбриона. Рассогласование этих двух процессов неизбежно будет приводить к уродствам или гибели плода. Функция деторождения — это главная функция женского организма. Таким образом, полной моделью женщины может быть только сама женщина. Лучше не ставить благополучие человечества в зависимость от беспочвенной веры в технику.

Инженер. Конечно, техника не всегда милостива к нам, но я не вижу принципиальных ограничений в создании искусственного инкубатора для людей. Я думаю, что это вопрос только затрат (пусть и очень больших) на исследования, это только вопрос экономической целесообразности.

Биолог. Здесь имеется три уровня проблем. Первые связаны с недостаточностью наших знаний, вторые с экономическими соображениями, а третьи носят принципиальный характер.

Главный вопрос из первой группы проблем — как записанная одномерным кодом на ДНК. генетическая информация предопределяет создание трехмерного организма? Понимание процессов превращения оплодотворенной яйцеклетки в зрелый организм, несмотря на многолетнюю историю наблюдений, имеет

«белые пятна». Для ответа необходимо разобраться в механизмах деления клеток, их подвижности, прикреплении (адгезии) друг к другу, дифференцировке и, наконец, отбраковке и гибели. Полностью биологический механизм формообразования станет понятным, когда будут выяснены все первичные процессы клеточной биологии.

Подмечено, что в развитии плода особую роль играет так называемая эмбриональная индукция, или влияние микроокружения на дифференцировку клеток. Другими словами, с самых ранних этапов формирования зародыша происходит разделение клеток по слоям (энтодерма, мезодерма, эндодерма и т. д.), каждый из которых дает основу для формирования соответствующей группы органов: нервной системы, кожи, легких, кишечника, мышц, костей, почек и т. д.

Этот процесс можно сравнить, например, с формированием русла горного потока. Представим себе, что на пути текущего со склона потока лежит валун, температура которого ниже точки замерзания воды. Вначале камень мало влияет на течение воды, и она движется в единственном русле. Однако по мере намерзания льда на камень глыба увеличивается, выступает из воды и наконец внезапно превращается в барьер, который делит ручей надвое, создавая таким образом новую форму. Обледенение камня влияет на все последующие изменения течения реки. Два ее потока начинают ветвиться возле нижележащих препятствий, появляются новые русла, и у подножия горы формируется запутанная сеть, которая тем не менее будет иметь вполне определенный рисунок, если на нее взглянуть сверху.

Обледенение можно уподобить прикреплению клеток друг к другу за счет адгезии молекул, находящихся на поверхности. Полное замораживание потока соответствует прочному связыванию клеток в орган. Чтобы возникла структура, необходимо выполнить по крайней мере четыре условия. Необходимо перемещение клеток в пространстве, чтобы запустить динамическую самоорганизацию. Затем требуется некоторый перечень начальных условий образования структуры (необходим на пути потока валун). Наконец, должен быть определенный набор клеток с различными свойствами их поверхностей для взаимного прикрепления.

Однако, как было выяснено на расчетных моделях, этих первых трех условий недостаточно. В описанном процессе могут возникать лишь периодические структуры. Чтобы получить сложное строение живого организма, состав потока из различных синтезируемых клеток должен изменяться во времени. Другими словами, в каждой клетке программа синтеза дочерних клеток должна отслеживать ситуацию окружения и при достижении критических условий переключаться на синтез клеток с измененными свойствами поверхности. Короче, должна существовать (и она существует) обратная связь от внешних условий к внутреннему механизму синтеза. Этот цикл называют эмбриональной индукцией — влиянием микроокружения на дифференцировку клетки. Это четвертое условие является ключевым в механизме образования и развития эмбриона. Здесь содержится ответ на вопрос — почему попытки Петруччи вырастить плод человека вне организма матери окончились неудачей. Ряд деталей этого процесса еще недостаточно изучен.

Исследования последних лет показали, что от зачатия до формирования ребенка вся цепь событий. должна иметь непрерывность взаимодействий организма матери и плода — ребенка. Приведу лишь два примера, связанных с заключительной стадией беременности. Роды. Новорожденный при прохождении через родовые пути испытывает стресс, но он не только не опасен, а в какой-то степени необходим. Новорожденный отвечает на все происходящее мощным выбросом «гормонов стресса» — катехоламинов (адреналина и норадреналина). Именно благодаря такой физиологической реакции ребенок сразу приспосабливается к пребыванию во внеутробной непривычной внешней среде, например к нормальному дыханию. Известно, что дети, рожденные при кесаревом сечении, чаще предрасположены к дыхательным нарушениям.

Даже процесс овладения языком начинается задолго до того, как родители отпразднуют первый день рождения ребенка, а завершается у большинства детей примерно к трем годам без формального обучения. В основе этого процесса лежат механизмы изменения ритмической подвижности тканей и органов как плода, так и в дальнейшем ребенка, и синхронизации их под влиянием речи матери, а затем окружающих людей. В экспериментах в качестве индикатора реакции на речь использовалась регистрация изменений сердцебиений плода и сосательных движений младенца. Уже на примере описания этих двух последних стадий можно увидеть сложность сформировавшихся в процессе эволюции регулирующих механизмов эмбрионального развития. Смоделировать эту цепь событий на другой основе означало бы создать целый искусственный мир.