Що замінить ядерну зброю
Нещодавно в Марокко заарештували 10 членів Ісламської держави, які готували серію великих терактів. За словами директора Центрального бюро судових розслідувань Марокко Абдельхака Хийяма, у затриманих знайшли біологічну зброю: надзвичайно небезпечна речовина, яка може бути смертельним навіть при короткому фізичному контакті з шкірою. Воно викликає ураження мозкової тканини, нервових волокон, здатне отруїти їжу і воду, його також можна розпорошити в повітрі за допомогою аерозолів. "Виявлена речовина настільки небезпечно, що якщо його нанести на ручку двері автомобіля, а людина до неї доторкнеться, то тут же загине", — каже Хийям. Зараз вчені працюють над з'ясуванням походження і точного складу такого біологічної зброї. Абдельхак Хийям також попередив, що, за його інформацією, терористи можуть застосувати такий биоарсенал для нападів у Британії та інших європейських країнах.
Вчені сходяться на думці, що, незважаючи на руйнівний потенціал ядерної зброї, — це вчорашній день. Майбутнє — це вірусні атаки і біологічну зброю. Хоча це офіційно заборонено, але такі технології активно розробляють у секретних лабораторіях багатьох країн світу. Фахівці говорять про рукотворної природи вірусів Зіку, Еболи і грипу. Як би там не було, для всіх очевидно, що з розвитком біології і генетики розвивається і біологічну зброю.
Перша половина XX ст. ознаменувалася використанням як німцями, так і японцями сибірки — Bacillus anthracis. Потім вона стала застосовуватися в США, Великобританії та Росії. За інформацією з неофіційних джерел, сибірська виразка досі активно використовується як основа при створенні нових видів біологічної зброї, її спори зручно передавати і зберігати. Це найпотужніший патоген, що викликає некроз, біль у животі, діарею, головний біль та інші симптоми, які незабаром без належного лікування закінчуються смертю.
Ще один гідний кандидат на біологічна зброя — поширена ґрунтова бактерія Clostridium botulinum, що викликає за рахунок виділення нейротоксинів паралітична захворювання на ботулізм. Як і сибірська виразка, Clostridium botulinum виробляє сплячі суперечки. Бактерія дуже стійка і не гине ні при транспортуванні, ні при термічній обробці, ні навіть при консервуванні. Після того як спори проникають в організм, виробляється нейротоксин, паралізуючий органи дихання, і, як наслідок, смерть. Заразитися ботулізмом простіше всього через харчові продукти — спори повинні бути проковтнуті.
Однак найнебезпечніша за версією експертів США — бактерія Francisella tularensis, що викликає туляремію (супроводжується інтоксикацією, лихоманкою, ураженням лімфатичних вузлів). Легенева туляремія — смертельне захворювання, підхопити яке можна різними способами, в тому числі через заражену пил, питну воду та їжу.
Насправді бактерій, які можна використовувати як біологічна зброя, дуже багато. Самі по собі вони здатні спровокувати масштабні епідемії, але ситуація стає набагато небезпечніше з розвитком генетики, яка активно використовує віруси і бактерії для різних експериментів. Але найстрашніше, що деякі розробки доступні для всіх бажаючих, тобто їх може застосовувати на практиці далекий від науки людей, а відповідно, і терористи.
Так, в останньому номері журналу Science вийшла стаття вчених з Массачусетського технологічного інституту, в якій детально описана нова система ДНК-програмування. Вона дозволить без поглиблених знань біології створювати бактерії з бажаними властивостями: мова програмування Verilog програмує клітини так само, як комп'ютери. За словами провідного автора розробки Кріса Війта, підхід аналогічний тому, який зазвичай застосовується для проектування електронного чіпа, але схема виконана не на кремнії, а закладена в ДНК. В парі з мовою Verilog вчені використовують нову, нещодавно розроблену систему Cello, яка дозволяє застосовувати Verilog для роботи з послідовностями ДНК. З допомогою спеціальних комп'ютерних команд генерується генетичний ланцюжок, що кодує зазначену інформацію, після чого модифікована ДНК впроваджується в мікроорганізм.
Нова розробка MIT дозволяє створювати клітини з заданими функціями: змінюючи гени мікроорганізмів, їх можна, приміром, перепрограмувати на виробництво ліків, добрив, очищення морів і океанів від нафтових розливів і т. п. А одночасно створювати новітні віруси, які стануть бактеріальним зброєю. Вчені кажуть, що трансформувати мікроорганізми здатний будь-хто, хто хоч трохи знайомий з комп'ютерним програмуванням і має доступ до необхідного обладнання. Завдання потенційних терористів полегшить і те, що найближчим часом з'явиться безліч програм, покликаних ще більше спростити програмування бактеріальних клітин.
В допомогу злочинцям ще одна новітня розробка — від одного з батьків сучасної синтетичної біології Крейга Вентера, практикуючого у створеному ним інституті Synthetic Genomics Inc. Разом зі своєю командою професор нещодавно виростив штучну бактерію з мінімальним набором генів, яка може стати базою для будь-якого нового мікроорганізму з заданими властивостями. В якості моделі біологи використовували виведену ними раніше бактерію синтія, відому як JCVI-syn1.0, володіла 901 генами. Шляхом проб і помилок Вентер відкинув усі непотрібні для нормального життя мікроорганізму ДНК і отримав істота з 473 генами.
Передбачається, що такі синтетичні клітини будуть застосовуватися для створення принципово нових продуктів в медицині, харчовій промисловості, біохімії, сільському господарстві, біопаливної галузі. Створення штучних геномів може конкурувати з активно розвивається зараз технологією генетичного редагування. За словами Вентера, в осяжному майбутньому процес проектування та синтезу нових організмів із заданими властивостями можна буде поставити на конвеєр, що зробить справжню революцію в сучасному світі. Перспективи, звичайно, дуже привабливі, але розробка Вентера може стати справжньою знахідкою і для світового тероризму.
Доступність генетичних інструментів та біотехнологій набуває по-справжньому страхітливі масштаби. Молекулярні біологи Дослідницького центру Еймса, який працює у складі NASA, створили переносний комплект для проведення наукових експериментів. З його допомогою можна змінювати гени бактерій хоч на власній кухні. Метод, заснований на технології редагування геному CRISPR/Cas9, дозволяє з високою точністю вирізати і змінювати ділянки ДНК будь-яких організмів прямо в живих клітинах.
CRISPR/Cas9, розроблена всього три роки тому, встигла зробити справжню революцію в генній інженерії, продемонструвавши, що з її допомогою можна творити справжні дива: лікувати серйозні захворювання, коригувати ДНК ембріонів, виводити принципово нові види рослин і тварин і т. п. Сама по собі CRISPR/Cas9 — найпотужніша зброя, магічний інструмент трансформацій, тому багато хто виступають проти використання методики: страшно уявити, що станеться, якщо вона потрапить в погані руки.
До цих пір будь-які маніпуляції з генами виробляли виключно в спеціалізованих лабораторіях, але схоже, ситуація змінюється. За словами біолога Джосиа Зайнер з Дослідницького центру Еймса, оскільки CRISPR/Cas9 — найперспективніша на сьогодні технологія генетичного редагування, вона повинна розвиватися і "належати народу": раптом хтось з молодих дослідників зможе її кардинально вдосконалити. Було вирішено відкрити онлайн-магазин з продажу повних наборів обладнання та реактивів для генної інженерії. А перед цим Зайнер запустив краудфандинговую кампанію на сайті Indiegogo, зібравши в рекордно короткий строк необхідні для старту проекту $10 тис.
Продукція Зайнера і компанії дійсно унікальна. Приміром, з допомогою набору за $75 можна додати бактеріям ген флуоресцентного білка і змусити їх світитися в темряві. А всього за $130 пропонується все необхідне для створення генно-модифікованого штаму бактерій, здатного виживати в смертельній для нормальних організмів середовищі. Асортимент буде поповнюватися новими, ще більш цікавими, наборами. До всіх "настільним лабораторій" додаються докладні інструкції по застосуванню. Насправді можливі наслідки впровадження цієї ідеї можуть бути вельми драматичними, адже з допомогою CRISPR/Cas9 можна не тільки вирощувати будь-які форми вірусів-вбивць, створювати бактеріальне зброю, але і змінювати гени людини.
