Еще один важный момент: подобный потрясающий экспоненциальный рост наблюдается не только в области вычислительной техники и средств связи. Совсем недавно он начался применительно к биологии человека. Для примера рассмотрим проект «Геном человека». Когда в 1990 году было объявлено о его запуске, это вызвало много споров. Скептики, а их оказалось большинство, ссылались на то, что, располагая самой современной аппаратурой и лучшими специалистами, в 1989 году удалось расшифровать лишь одну десятитысячную часть генома. Проект был рассчитан на 15 лет. Через семь с половиной лет с момента старта проекта скептики не собирались сдаваться, указывая на то, что пройдена уже половина пути, а расшифрована только одна сотая часть генома.
На самом деле расшифровка шла строго по плану – в геометрической прогрессии. Первый график ниже иллюстрирует, что семикратное удвоение одного процента даст 100 %. Именно это и произошло: проект завершился не только вовремя, но и с опережением графика. Второй график демонстрирует, как стоимость секвенирования[2] одной пары оснований ДНК снизилась в миллион раз: с 10 долларов в 1990 году до 0,001 цента в 2008-м.
Ежегодно начиная с 1990 года объем собранных генетических данных удваивался. С момента завершения проекта «Геном человека» в 2003-м и до настоящего времени этот темп сохраняется. Каждый год стоимость секвенирования одной пары оснований ДНК – кирпичиков, из которых строятся наши гены, – уменьшалась в полтора раза.
Последовательность роста данных в банке геномов
Стоимость расшифровки геномов
Расшифровка первого человеческого генома стоила 1 000 000 000 долларов. Сегодня любой может сделать это за 350 000 долларов. Но если это все еще вам не по карману, подождите немного. Всего несколько лет отделяет нас от того момента, когда расшифровка генома человека будет стоить 1000 долларов. Ежегодное удвоение скорости информационного развития характерно почти для всех аспектов нашего понимания биологии.
Наши гены, по сути, – маленькие компьютерные программы, разработанные в условиях, не похожих на современные. Рассмотрим, например, ген рецептора инсулина в жировой ткани, который фактически говорит: «Держись за каждую калорию, потому что в следующем охотничьем сезоне Фортуна может повернуться к тебе спиной». Этот ген сослужил свою службу десятки тысяч лет назад, в условиях постоянной нехватки пищи и отсутствия холодильников. В те времена голод был обычным делом, а смерть от недоедания – реальной, поэтому запасать как можно больше калорий и хранить их в своих жировых клетках было отличной идеей.
В наши дни присутствие этого гена в жировой ткани породило эпидемию проблем с весом. Сегодня двое из трех взрослых американцев страдают от избыточного веса, а один из трех – от ожирения. Что бы произошло, если бы мы вдруг отключили этот ген во всех жировых клетках? В диабетическом центре «Джослин» подобный эксперимент проводился на мышах. Животные с отключенным геном инсулина ели сколько хотели, оставаясь стройными. И это была не болезненная худоба. Они не болели диабетом или сердечно-сосудистыми заболеваниями и прожили в среднем на 20 % дольше, чем мыши из контрольной группы, у которых этот ген продолжал функционировать. Экспериментальные мыши испытали на себе преимущества ограничения калорийности рациона – единственного научно доказанного способа, позволяющего продлить жизнь. При этом они делали все наоборот: ели сколько хотели. Несколько фармацевтических компаний уже торопятся выпустить эту идею на рынок.
Вспомните, как часто вы обновляете программное обеспечение на своем компьютере. А программное обеспечение наших тел – генетический код – не обновлялся тысячелетиями. Ген рецептора инсулина в жировой ткани – лишь один из многих, от которых было больше пользы в каменном веке, чем в эпоху компьютеров. Мы постоянно работаем над обновлением ПО для человеческого тела. Почти одновременно с окончанием сборки генома человека в 2003 году завершилась работа по исследованию РНК-интерференции. Эта технология позволяет навсегда выключать определенные гены во взрослом возрасте. Замечательно, что всего несколько лет спустя авторы исследования получили за него Нобелевскую премию. Уже существуют новые формы генной терапии, позволяющие вводить в организм новые гены. Получается, что мы не только нашли программный код, лежащий в основе человеческой жизни, но и получили возможность его изменять.
2
Секвенирование белков, ДНК и РНК – определение их аминокислотной или нуклеотидной последовательности. В результате получается формальное описание первичной структуры линейной макромолекулы в виде последовательности мономеров в текстовом виде.