Крейг Вентер - Жизнь на скорости света. От двойной спирали к рождению цифровой биологии

Признавая, что если демократия действительно работает, представления синтетических биологов должны быть приняты обществом, доклад призывает к широкому участию в их обсуждении научных, религиозных и общественных кругов, просвещению публики и обмену мнениями как о надеждах, так и об опасностях – избегая впадения блогеров и журналистов в поверхностную сенсационность (и затасканных возражений насчет «игры в Бога»), умолчаний и искажений. Я бы первым согласился, что для того, чтобы общественность нам доверяла, мы должны внимательно слушать ее, прилежно работать и сохранять бдительность.

Всегда найдутся луддиты, которые считают, что мы вообще не должны идти этой дорогой, кто хотел бы скорее того, чтобы мы оставили попытки создать синтетическую жизнь, отвернулись от этой «разрушительной технологии». В 1964 году Айзек Азимов сделал мудрое замечание о становлении роботов, которое столь же справедливо и в отношении становления переделанной жизни: «Да, в знании есть свои опасности, но надо ли отвечать на них отказом от знания? Или этим знанием будет можно заслониться от опасности, которую оно несет? Держа все это в уме, я начал в 1940 году писать собственные рассказы о роботах – но рассказы нового типа. Никогда, никогда ни один из моих роботов не восставал на своего создателя тупо и без причины, просто для того, чтобы в очередной надоевший раз продемонстрировать преступление и наказание Фауста» {231} 231 http://www.bioethics.gov/documents/synthetic-biology/PCSBI-Synthetic-Biology-Report-12.16.10.pdf . Я больше всего боюсь не злоупотребления технологией, а неупотребления ее – того, что мы вообще не станем ее использовать и упустим замечательную возможность в такое время, когда мы перенаселили нашу планету и необратимо меняем окружающую среду. Отказавшись от технологии, мы откажемся и от возможности использовать ее для сохранения и улучшения жизней. Последствия бездействия могут быть опаснее, чем неподобающее использование технологии.

Я могу предвидеть, что в ближайшие десятилетия мы станем свидетелями множества необычайных и реально полезных разработок, например культур, устойчивых к засухе, способных выдерживать болезни и процветать на скудных землях; обеспечивающих богатые новые источники белков и других питательных веществ; пригодных для очистки воды в суровых и засушливых регионах. Я могу себе представить конструирование простых форм животных, которые обеспечат новые источники питательных веществ и фармацевтических препаратов, настройки стволовых клеток человека для регенерации поврежденного, старого или больного тела. Появятся новые способы улучшения человеческого тела, например повышение интеллекта, адаптация к новым условиям среды – таким как уровни излучения, характерные для космоса, – омолаживание изношенных мышц и так далее.

Давайте не будем отвлекаться от глобальных проблем, влияющих на человечество. Немало серьезных проблем угрожает сегодня нашему хрупкому и переполненному миру, который в скором времени будет домом для девяти миллиардов человек, в котором кончаются основные ресурсы – продукты питания, вода и энергия – и над которым навис призрак непредсказуемого и разрушительного изменения климата {232} 232 Asimov, Isaac. Introduction, The Rest of the Robots . Doubleday, 1964. ISBN0–385–09041–2. .

Многие из величайших и самых революционных идей, от полетов на Луну до невидимости, были предвосхищены в мифах, легендах и, конечно, в научной фантастике. То же можно сказать и о наших попытках использовать наше понимание программ жизни для передачи цифровых инструкций по построению живого организма или его компонентов из одной точки нашей планеты в другую или даже между планетами, а то и далеко за пределы нашей солнечной системы.

Живучая идея транспортера, разбирающего людей или предметы в одном месте и собирающего их где-то еще, была популяризована Джином Родденберри (1921–1991) в его телесериале 1960-х «Звездный путь» ( Star Trek ) («Скотти, подними нас лучом») {234} 234 Капитан Кирк, “The Gamesters of Triskelion,” Star Trek , 5 января 1968. (Хотя фразу «Подними меня лучом, Скотти» давно связывают с сериалом и фильмами, она никогда не произносилась ни в одной из серий Star Trek или в фильмах.) . Транспортер был порожден прозаической проблемой, вставшей перед Родденберри: ему не хватало бюджета, чтобы в каждом еженедельном эпизоде показывать посадку космического корабля. В том же десятилетии британской телевизионной аудитории представили Доктора Кто и его машину TARDIS – синюю клетку вроде «обезьянника» в лондонской полиции, способную переносить находящихся в ней в любую точку времени и пространства во вселенной.

Идея телепортации появилась не со «Звездным путем» или «Доктором Кто», она веками так или иначе присутствовала в литературе. В «Тысяче и одной ночи» (часто называемой «Аравийские ночи»), сборнике историй и народных сказок, составленном в золотой век ислама и опубликованном по-английски в 1706 году, джинны могут мгновенно переносить себя и предметы с места на место. «Дезинтеграционная машина» Артура Конана Дойла, опубликованная в 1929 году, описывает машину, которая может разлагать на атомы и преобразовывать объекты. Тему телепортации использовали многие авторы фэнтези и научной фантастики, в их числе Айзек Азимов («Такой прекрасный день») {235} 235 “ It’s Such a Beautiful Day .” Star Science Fiction Stories, № 3, 1954. , Джордж Лангелаан («Муха»), Дж. К. Роулинг (эпопея о Гарри Поттере) и Стивен Гулд («Джампер»). Но все эти описания телепортации – чистый вымысел, а вот понятие «квантовой телепортации» весьма реально. Широкой аудитории оно стало известно в 1999 году из романа Майкла Крайтона «Линия времени», позже экранизированного.

Идея квантовой телепортации гораздо старше: ее истоки восходят, в частности, к интеллектуальным разногласиям между двумя самыми яркими коллегами Шрёдингера по созданию теории атомного мира (квантовой механики): Альбертом Эйнштейном, которому не нравилась странная трактовка реальности этой теорией, и Нильсом Бором (1885–1962), датским отцом атомной физики. В 1935 году в ходе этого спора Эйнштейн, желая подчеркнуть одну непонятную особенность квантовой теории, разработал со своими коллегами Борисом Подольским (1896–1966) и Натаном Розеном (1909–1995) мысленный эксперимент.

Сначала они заметили, что квантовая теория применима не только к отдельным атомам, но и к молекулам, состоящим из групп атомов. Так, например, молекула, содержащая два атома, может быть описана единым математическим выражением, называемым волновой функцией. Эйнштейн понял, что если разделить эти составляющие целое атомы большим расстоянием, даже поместить их в разных концах космоса, они все равно будут описываться той же самой волновой функцией. На жаргоне физиков они называются «запутанные». Больше чем через полвека, в 1993 году {236} 236 Bennett, C. H., G. Brassard, C. Crepeau, R. Jozsa, A. Peres, and W. K. Wootters. “Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels.” Phys. Rev. Lett. 70 (1993), стр. 1895–1899. , Чарльз Беннетт из IBM и другие авторы теоретически показали, что пары запутанных атомов как бы устанавливают «квантовую телефонную линию», которая может «телепортировать» на любое произвольное расстояние все подробности квантового состояния одной частицы к другой, не зная ее состояния. Это наводит на мысль, что какой-то переносчик может передавать атомные данные. Последовали эксперименты с целью установить, возможно ли это на самом деле. Рекорд дальности для квантовой телепортации на время написания главы принадлежит международной исследовательской команде, использующей Наземную оптическую станцию Европейского космического агентства на Канарских островах, которая воспроизвела характеристики частицы света за 143 км открытого пространства {237} 237 Ma, Xiao-Song, Thomas Herbst, Thomas Scheidl, Daqing Wang, Sebastian Kropatschek, William Naylor, Bernhard Wittmann, Alexandra Mech, Johannes Kofler, Elena Anisimova, Vadim Makarov, Thomas Jennewein, Rupert Ursin, and Anton Zeilinger. “Quantum teleportation over 143 kilometres using active feed-forward.” Nature , 2012. DOI: 10.1038/nature11472 . Эксперимент обнаружил телепортацию состояния световых частиц (фотонов) между островами Ла Пальмой и Тенерифе.