Адам Пиорей - Человек 2.0. Перезагрузка. Реальные истории о невероятных возможностях науки и человеческого организма

Многие ученые относятся к этим работам скептически: они считают, что компании вряд ли удастся разгадать тайны человеческого разума. Но если BGI все же добьется успеха, это станет не первым случаем, когда она сумела выявить генетические особенности, которые могли бы оказаться важными для создания биоинженерных методик совершенствования человека. В 2010 г., секвенировав геномы 50 тибетцев и 40 ханьских китайцев, компания объявила, что ей удалось обнаружить более 30 генов с мутациями, позволяющими некоторым людям лучше переносить пребывание на большой высоте. Почти половина из этих мутаций оказалась связана с тем, как организм использует кислород. В сущности, исследователи нашли биологические рычаги, на которые можно было бы попытаться нажимать с помощью медикаментов или генетических манипуляций, чтобы облегчить адаптацию человека, попавшего в горы.

Предупреждения университетских специалистов по этике о возможных последствиях грядущей генетической революции казались чем-то очень далеким и неважным, когда я бродил по коридорам BGI. В 2010 г. компания получила кредит на 1,5 млрд долларов от Китайского банка развития, финансирующего проекты, отвечающие политике властей страны. Эта колоссальная [во всяком случае, для научной организации] сумма позволила BGI буквально в одночасье воспарить, превратившись из сравнительно маленькой фирмы в корпорацию, обладающую более значительной «огневой мощью» по части генетических работ, чем какое-либо другое отдельно взятое научно-исследовательское учреждение планеты.

Во время своей поездки в Шэньчжэнь и в гонконгский филиал компании, расположенный в здании бывшей типографии и находящийся хоть и за границей, но совсем близко, я обходил помещение за помещением, заполненные самыми лучшими, самыми умными лаборантами-китайцами, с детскими лицами, в голубых лабораторных халатах. Склонясь над пробирками, держа в руках пипетки, они готовили образцы для секвенирующих машин.

Другие специалисты поджидали, когда можно будет, поднявшись на несколько лестничных пролетов, отнести эти образцы в один из просторных залов длиной с половину футбольного поля, похожих на пещеру, но освещенных флуоресцентными лампами и уставленных лабораторными столами. В Гонконге я вошел в один из таких залов. Здесь раздавалось неумолчное гудение мощных кондиционеров, поддерживающих в помещении постоянную температуру — ровно 20 °C. Из потолка с интервалами в несколько футов выступали темные круги (их было не меньше 60) — корпуса камер, в потоковом режиме передающих изображение в далекий «центр управления», находящийся в этом же здании. Камеры были устремлены на предметы, разложенные на столах передо мной.

На каждом столе располагалось обтекаемое устройство чуть больше обычного мини-холодильника — пожалуй, размером с маленькую микроволновку. Несмотря на столь скромные габариты, такое устройство стоит дорого: в США на эту сумму можно купить много домов на четыре спальни, причем в очень хорошем районе. Компании BGI принадлежит 128 этих секвенсоров ценой в 750 000 долларов каждый, сделанных по последнему слову техники. Называются они «Illumina HiSeq 2000».

Каждый 13-дневный цикл работы одной «Иллюмины» дает 600 гигаоснований информации (т. е. данные о 600 млрд нуклеотидов). Таким объемом генетических сведений можно заполнить шесть этажей библиотеки, на каждом из которых в общей сложности 900 м полок для научных журналов. Это в 1200 раз больше того количества данных, который поместится на обычном CD-ROM. Иначе говоря, на этих шести библиотечных этажах может храниться результат полной расшифровки геномов 200 человек, объемом по 3 млрд нуклеотидов. (Правда, для BGI это был бы результат расшифровки всего десяти геномов: каждый геном она секвенирует по 20 раз, чтобы добиться высочайшей статистической точности.) Таким образом, компания расшифровывает около 1730 геномов каждые 13 дней. Где-то во всех этих данных таятся закономерности, которые могут содержать указание на то, что же делает нас такими, какие мы есть, — и за какие молекулярные рычаги мы могли бы потянуть, чтобы позволить всем желающим преобразиться, став такими, какими они хотят стать.

После того как «Иллюмины» извергнут свои данные, целая армия молодых сотрудников, сидящих по ту сторону границы, в Шэньчжэне (в офисных ячейках, которые располагаются в огромном помещении, напоминающем склад), приступает к следующей стадии работы — очистке этой информации и поиску корреляций между определенными буквами в ДНК-последовательности и носителями определенных черт или заболеваний: возможно, эти особенности можно будет связать с конкретными генами.

Чтобы эффективно проводить все эти сопоставления, BGI организовала несколько вычислительных центров, оснащенных суперкомпьютерами. Анализ ДНК — математическая проблема на много порядков сложнее, чем выяснение взаимосвязей между различными частями человеческой руки или ноги, которое (как мы узнали из предыдущей главы) находилось далеко за пределами досягаемости предыдущих поколений инженеров-биомехаников: лишь в наше время специалисты вроде Хью Герра и Патрика ван дер Смагта получили возможность моделировать взаимодействия этих бесчисленных переменных и выявлять, как эти параметры связаны друг с другом и с движениями человека.

Герру приходится работать с тысячами переменных, а компании BGI — с миллиардами, так что ее аппетиты по части вычислительных мощностей постоянно растут и никогда не находят полного удовлетворения. Растет и объем компьютерной памяти, находящийся в распоряжении корпорации. Цель — достичь общей производительности в тысячу терафлопсов (иными словами, в 1 квадриллион операций в секунду). Незадолго до моего визита компания объявила, что сумела превысить четверть этой величины. В рамках некоторых проектов, требующих, чтобы статистики компании одновременно проводили сложный регрессионный анализ множества нуклеотидных последовательностей (каждая — длиной в 3 млрд нуклеотидов), китайское правительство разрешает BGI доступ к некоторым из самых мощных суперкомпьютеров в мире, расположенным в вычислительных центрах, которые принадлежат властям страны и которыми они безраздельно распоряжаются.

Вероятно, величайшие достижения и открытия компании еще впереди. BGI заявила, что планирует секвенировать миллион человеческих геномов. Если удастся реализовать эту амбициозную цель, корпорация получит в свое распоряжение генетическую библиотеку невиданного объема. Иными словами, компания надеется прочесть 3 квадриллиона нуклеотидов: для того чтобы хранить эти данные в традиционном бумажном формате, потребовалась бы библиотека в 30 млн этажей. Столь гигантская сокровищница данных, вероятно, позволит ученым искать любые корреляции между определенными генами и определенными признаками или заболеваниями, причем степень статистической достоверности при этом будет чрезвычайно высока. Но для этой работы, конечно, понадобятся и неслыханные вычислительные мощности.