Техно

Что заменит ядерное оружие

Доступные всем желающим технологии в области генетики и синтетической биологии позволяют создать мощнейшее бактериальное оружие всего за $130

Фото: hotwar.ru

Недавно в Марокко арестовали 10 членов Исламского государства, которые готовили серию крупных терактов. По словам директора Центрального бюро судебных расследований Марокко Абдельхака Хийяма, у задержанных нашли биологическое оружие: чрезвычайно опасное вещество, которое может быть смертоносным даже при кратком физическом контакте с кожей. Оно вызывает поражение мозговой ткани, нервных волокон, способно отравить пищу и воду, его также можно распылить в воздухе с помощью аэрозолей. «Обнаруженное  вещество настолько опасно, что если его нанести на ручку двери автомобиля, а человек к ней прикоснется, то тут же погибнет», — говорит Хийям. Сейчас ученые работают над выяснением происхождения и точного состава такого биологического оружия. Абдельхак Хийям также предупредил, что, по его информации, террористы могут применить такой биоарсенал для нападений в Британии и других европейских странах.

Ученые сходятся во мнении, что, несмотря на разрушительный потенциал ядерного оружия, — это вчерашний день. Будущее — это вирусные атаки и биологическое оружие. Хотя это официально запрещено, но такие технологии активно разрабатывают в секретных лабораториях многих стран мира. Специалисты говорят о рукотворной природе вирусов Зика, Эболы и гриппа. Как бы то ни было, для всех очевидно, что с развитием биологии и генетики развивается и биологическое оружие.

Первая половина XX в. ознаменовалась использованием как немцами, так и японцами сибирской язвы — Bacillus anthracis. Потом она стала применяться в США, Великобритании и России. По информации из неофициальных источников, сибирская язва до сих пор активно используется как основа при создании новых видов биологического оружия, ее споры удобно передавать и хранить. Это мощнейший патоген, вызывающий некроз, боль в животе, диарею, головную боль и другие симптомы, которые вскоре без надлежащего лечения заканчиваются смертью.

Еще один достойный кандидат на биологическое оружие — распространенная почвенная бактерия Clostridium botulinum, вызывающая за счет выделения нейротоксинов паралитическое заболевание ботулизм. Как и сибирская язва, Clostridium botulinum производит спящие споры. Бактерия очень устойчива и не гибнет ни при транспортировке, ни при термической обработке, ни даже при консервировании. После того как споры проникают в организм, вырабатывается нейротоксин, парализующий органы дыхания, и, как следствие, смерть. Заразиться ботулизмом проще всего через пищевые продукты — споры должны быть проглочены.

Однако самая опасная по версии экспертов США — бактерия Francisella tularensis, вызывающая туляремию (сопровождается интоксикацией, лихорадкой, поражением лимфатических узлов). Легочная туляремия — смертельное заболевание, подхватить которое можно самыми разными способами, в том числе через зараженную пыль, питьевую воду и пищу.

На самом деле бактерий, которые можно использовать как биологическое оружие, очень много. Сами по себе они способны спровоцировать масштабные эпидемии, но ситуация становится гораздо опаснее с развитием генетики, которая активно использует вирусы и бактерии для различных экспериментов. Но самое страшное, что некоторые разработки доступны для всех желающих, то есть их может применять на практике далекий от науки человек, а соответственно, и террористы.

Так, в последнем номере журнала Science вышла статья ученых из Массачусетского технологического института, в которой подробно описана новая система ДНК-программирования. Она позволит без углубленных знаний биологии создавать бактерии с желаемыми свойствами: язык программирования Verilog программирует клетки так же, как компьютеры. По словам ведущего автора разработки Криса Войта, подход аналогичен тому, который обычно применяется для проектирования электронного чипа, но схема выполнена не на кремнии, а заложена в ДНК. В паре с языком Verilog ученые используют новую, недавно разработанную систему Cello, которая позволяет применять Verilog для работы с последовательностями ДНК. С помощью специальных компьютерных команд генерируется генетическая цепочка, кодирующая указанную информацию, после чего модифицированная ДНК внедряется в микроорганизм.

Новая разработка MIT позволяет создавать клетки с заданными функциями: меняя гены микроорганизмов, их можно, к примеру, перепрограммировать на производство лекарств, удобрений, очистку морей и океанов от нефтяных разливов и т. п. А одновременно создавать новейшие вирусы, которые станут бактериальным оружием. Ученые говорят, что трансформировать микроорганизмы способен любой, кто хоть немного знаком с компьютерным программированием и имеет доступ к необходимому оборудованию. Задачу потенциальных террористов облегчит и то, что в ближайшее время появится множество приложений, призванных еще больше упростить программирование бактериальных клеток.

В помощь преступникам еще одна новейшая разработка — от одного из отцов современной синтетической биологии Крейга Вентера, практикующего в созданном им же институте Synthetic Genomics Inc. Вместе со своей командой профессор недавно вырастил искусственную бактерию с минимальным набором генов, которая может стать базой для любого нового микроорганизма с заданными свойствами. В качестве модели биологи использовали выведенную ими раньше бактерию синтия, известную как JCVI-syn1.0, обладавшую 901 генами. Путем проб и ошибок Вентер исключил все ненужные для нормальной жизни микроорганизма ДНК и получил существо с 473 генами.

Фото: nnm.me

Предполагается, что такие синтетические клетки будут применяться для создания принципиально новых продуктов в медицине, пищевой промышленности, биохимии, сельском хозяйстве, биотопливной отрасли. Создание искусственных геномов может конкурировать с активно развивающейся сейчас технологией генетического редактирования. По словам Вентера, в обозримом будущем процесс проектирования и синтеза новых организмов с заданными свойствами можно будет поставить на конвейер, что совершит настоящую революцию в современном мире. Перспективы, конечно, весьма заманчивые, но разработка Вентера может стать настоящей находкой и для мирового терроризма.

Доступность генетических инструментов и биотехнологий приобретает по-настоящему пугающие масштабы. Молекулярные биологи Исследовательского центра Эймса, работающего в составе NASA, создали переносной комплект для проведения научных экспериментов. С его помощью можно изменять гены бактерий хоть на собственной кухне. Метод, основанный на технологии редактирования генома CRISPR/Cas9, позволяет с высокой точностью вырезать и изменять участки ДНК любых организмов прямо в живых клетках.

CRISPR/Cas9, разработанная всего три года назад, успела совершить настоящую революцию в генной инженерии, продемонстрировав, что с ее помощью можно творить настоящие чудеса: лечить серьезные заболевания, корректировать ДНК эмбрионов, выводить принципиально новые виды растений и животных и т. п. Сама по себе CRISPR/Cas9 — мощнейшее оружие, магический инструмент трансформаций, поэтому многие выступают против использования методики: страшно представить, что случится, если она попадет в плохие руки.

До сих пор любые манипуляции с генами производили исключительно в специализированных лабораториях, но похоже, ситуация меняется. По словам биолога Джосиа Зайнер из Исследовательского центра Эймса, поскольку CRISPR/Cas9 — самая перспективная на сегодня технология генетического редактирования, она должна развиваться и «принадлежать народу»: вдруг кто-то из молодых исследователей сможет ее кардинально усовершенствовать. Было решено открыть онлайн-магазин по продаже полных наборов оборудования и реактивов для генной инженерии. А перед этим Зайнер запустил краудфандинговую кампанию на сайте Indiegogo, собрав в рекордно короткий срок необходимые для старта проекта $10 тыс.

Фото: scoopnest.com

Продукция Зайнера и компании действительно уникальная. К примеру, с помощью набора за $75 можно добавить бактериям ген флуоресцентного белка и заставить их светиться в темноте. А всего за $130 предлагается все необходимое для создания генно-модифицированного штамма бактерий, способного выживать в смертельной для нормальных организмов среде. Ассортимент будет пополняться новыми, еще более интересными, наборами. Ко всем «настольным лабораториям» прилагаются подробные инструкции по применению. На самом деле возможные последствия внедрения этой идеи могут быть весьма драматичными, ведь с помощью CRISPR/Cas9 можно не только выращивать любые формы вирусов-убийц, создавать бактериальное оружие, но и менять гены человека.