![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
vakhnenko.livejournal.com posting in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
engineering_ruДла начала очень краткий ликбез о ДНК. Итак, наследственная информация человека закодирована в цепочках ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), которые упакованы в хромосомы. Базовый информационный кирпичик ДНК это нуклеотид, их в ДНК четыре вида (т.е. один нуклеотид ДНК можно смоделировать как сочетание двух битов). Определенная последовательность этих кирпичиков является набором информации, необходимой для построения организма и поддержания его жизнедеятельности. В двойной цепи ДНК один такой кирпичик информации называют "пара оснований". В человеческом геноме содержится примерно три миллиарда пар оснований, и где-то двадцать тысяч генов.
Секвенирование первого человеческого генома заняло 15 лет и стоило где-то три миллиарда долларов. Уже вот пару лет как в свободной продаже есть автомат HiSeqX10, способный менее чем за день секвенировать один человеческий геном всего за тысячу долларов. Взглянем на этот график. Зеленая кривая это изменение стоимости полного секвенирования одного человеческого генома, т.е. определения точной последовательности пар оснований во всей ДНК отдельно взятого человека. Чтобы понимать насколько это значительное удешевление, на графике фиолетовой прямой показан закон Мура.
Или вот еще весьма любопытный аппарат, который также появился в продаже совсем недавно. Все что надо -- воткнуть его в USB порт компьютера, и поместить на встроенный сенсор образец. В свое время обещали скорость секвенирования в 150 миллионов пар оснований в час, и работоспособность в течении шести часов. Пока что все не так радужно, но лиха беда начало. Причем стоимость вполне демократичная, всего тысяча долларов. Всего пять лет назад это был бы уровень нехилой лабы, а теперь даже подросток может за лето легко заработать на такой агрегат, и быстренько узнать в домашних условиях нет ли у него повышенной вероятности стать алкоголиком, кем по национальности были его предки, и является ли его папа его папой.
Тут необходимо краткое уточнение -- популярные сейчас генетические тесты, тот же 23andme, секвенируют не весь геном. ДНК людей на ~99% одинаково, так что данные тесты смотрят только на те места где имюется так называемые однонуклеотидные полиморфизмы (SNP, снипы) -- отличия последовательности ДНК размером в один нуклеотид (A, T, G или C), клоторые коррелируют с тем или иным человеческим фенотипом.
Разумеется, простым секвенированием все не ограничивается, -- иначе это была бы не инженерия :) Также появляется и все больше возможностей искусственного синтеза больших сегментов ДНК, т.е. создание оных с нуля, под управлением компьютера в который загрузили некую произвольную последовательность пар оснований. Например компания Synthetic Genomics выпустила недавно аппарат BioXp 3200, первый коммерческий "принтер" ДНК, который сможет при минимальном участии человека синтезировать цепочки ДНК/РНК длиной в несколько тысяч пар оснований. При наличии средних навыков в молекулярной биологии, уже можно создать с нуля ДНК цепочку какого-нибудь вируса. А компания Gen9 месяц назад объявила о прорыве, который позволяет удешевить синтезирование сверхбольших цепочек ДНК на два порядка, и грозятся в идеале удешевить создание синтетического генома до тысячи долларов.
Далее этот "синтетический" геном можно вставить в некий микроорганизм заместо оригинального ДНК, и тот начнет размножаться уже с полностью новым синтетическим геномом. Примеры такого уже есть: первая искусственная форма жизни. А ведь геномы очень многих микроорганизмов находятся в открытом доступе в интернете. Нужен вам полный ДНК код сибирской язвы? Не вопрос. А может вам нужен туберкулез? Да нет проблем, вот c десяток вариаций оного, включая и полностью устойчивые к антибиотикам. Бери да синтезируй.
Причем первые звоночки уже звучат. Вот позапрошлогодняя новость: New botox super-toxin has its details censored. Вкратце -- был обнаружен новый тип ботулинического токсина. Механизм действия оного -- блокировка секреции нейромедиатора ацетилхолина, т.е. смерть от паралича; мньекция двух миллиардных грамма или вдыхание тринадцати миллиардных грама является летальной дозой для взрослого человека. И ученые решили не выкладывать ДНК код бактерии, которая выделяет этот токсин в публичные базы данных. Это первый подобный случай в истории науки.
И ладно еще существующие в природе микроорганизмы. Нынче стало весьма просто создавать в гражданских лабораториях такие вещи, что создатели биологического оружия времен холодной войны плакали бы от счастья. Например в далеком уже 1998 году исследователи с помощью т.н. "рекомбинации семейных генов" (см. иллюстрацию ниже) сумели всего за один цикл селекции вывести бактерию, которая была в 270-540 раз менее уязвимой к бета-лактамным антибиотикам. Еще раз -- за цикл селекции устойчивость бактерии к антибиотику выросла почти на три (!) порядка. Насколько я понял, те ученые просто прекратили дальнейшие работы в этом направлении, ибо побоялись возможности того, что выведенная ими супер-бактерия вырвется из лаборатории.
Или вот еще пример, веселей. На основе бактериальной ДНК несколько лет назад был создан аналог транзистора, названный транскриптором. Продемонстрировано что с помощью этого транскриптора в бактерии можно создавать логические вентили AND, NAND, OR, XOR, NOR и XNOR. Также продемонстрировано что транскрипторы довольно устойчивы, и передаются следующим поколениям бактерий. На иллюстрации ниже D и E изображают логический вентиль XOR.
В первом предложение поста я упомянул о потенциальной опасности, которая синтетическая биология представляет человечеству. Как видно из примеров выше, уже сегодня возможно гипотетически создать бактерию с высокой вирулентностью (т.е. способностью заражать людей), и "отложенной" патогенностью (т.е. способностью вызывать заболевания) -- встраиваем транскриптер-логический счетчик делений, дабы патогенность начала выражаться где-то через месяц, и бинго. Идеальное оружие террора.
Естественно, работающие в этой области биологи понимают всё это. Вышеупомянутый синтезатор ДНК BioXp 3200, насколько я слышал, имеет GPS который деактивирует синтезатор если тот сдвинут хотя бы на метр. Перед включением аппарата оператор обязан пройти биометрическую аутентификацию. Все новые цепочки ДНК обязаны проходить проверку в головной конторе, прежде чем синтезатор начнет их делать. Но тем ни менее очевидно: чем дешевле будет становится технологии синтезирования синтетических геномов, тем больше вероятность того что она попадет не в те руки.
Секвенирование первого человеческого генома заняло 15 лет и стоило где-то три миллиарда долларов. Уже вот пару лет как в свободной продаже есть автомат HiSeqX10, способный менее чем за день секвенировать один человеческий геном всего за тысячу долларов. Взглянем на этот график. Зеленая кривая это изменение стоимости полного секвенирования одного человеческого генома, т.е. определения точной последовательности пар оснований во всей ДНК отдельно взятого человека. Чтобы понимать насколько это значительное удешевление, на графике фиолетовой прямой показан закон Мура.
Или вот еще весьма любопытный аппарат, который также появился в продаже совсем недавно. Все что надо -- воткнуть его в USB порт компьютера, и поместить на встроенный сенсор образец. В свое время обещали скорость секвенирования в 150 миллионов пар оснований в час, и работоспособность в течении шести часов. Пока что все не так радужно, но лиха беда начало. Причем стоимость вполне демократичная, всего тысяча долларов. Всего пять лет назад это был бы уровень нехилой лабы, а теперь даже подросток может за лето легко заработать на такой агрегат, и быстренько узнать в домашних условиях нет ли у него повышенной вероятности стать алкоголиком, кем по национальности были его предки, и является ли его папа его папой.
Тут необходимо краткое уточнение -- популярные сейчас генетические тесты, тот же 23andme, секвенируют не весь геном. ДНК людей на ~99% одинаково, так что данные тесты смотрят только на те места где имюется так называемые однонуклеотидные полиморфизмы (SNP, снипы) -- отличия последовательности ДНК размером в один нуклеотид (A, T, G или C), клоторые коррелируют с тем или иным человеческим фенотипом.
Разумеется, простым секвенированием все не ограничивается, -- иначе это была бы не инженерия :) Также появляется и все больше возможностей искусственного синтеза больших сегментов ДНК, т.е. создание оных с нуля, под управлением компьютера в который загрузили некую произвольную последовательность пар оснований. Например компания Synthetic Genomics выпустила недавно аппарат BioXp 3200, первый коммерческий "принтер" ДНК, который сможет при минимальном участии человека синтезировать цепочки ДНК/РНК длиной в несколько тысяч пар оснований. При наличии средних навыков в молекулярной биологии, уже можно создать с нуля ДНК цепочку какого-нибудь вируса. А компания Gen9 месяц назад объявила о прорыве, который позволяет удешевить синтезирование сверхбольших цепочек ДНК на два порядка, и грозятся в идеале удешевить создание синтетического генома до тысячи долларов.
Далее этот "синтетический" геном можно вставить в некий микроорганизм заместо оригинального ДНК, и тот начнет размножаться уже с полностью новым синтетическим геномом. Примеры такого уже есть: первая искусственная форма жизни. А ведь геномы очень многих микроорганизмов находятся в открытом доступе в интернете. Нужен вам полный ДНК код сибирской язвы? Не вопрос. А может вам нужен туберкулез? Да нет проблем, вот c десяток вариаций оного, включая и полностью устойчивые к антибиотикам. Бери да синтезируй.
Причем первые звоночки уже звучат. Вот позапрошлогодняя новость: New botox super-toxin has its details censored. Вкратце -- был обнаружен новый тип ботулинического токсина. Механизм действия оного -- блокировка секреции нейромедиатора ацетилхолина, т.е. смерть от паралича; мньекция двух миллиардных грамма или вдыхание тринадцати миллиардных грама является летальной дозой для взрослого человека. И ученые решили не выкладывать ДНК код бактерии, которая выделяет этот токсин в публичные базы данных. Это первый подобный случай в истории науки.
И ладно еще существующие в природе микроорганизмы. Нынче стало весьма просто создавать в гражданских лабораториях такие вещи, что создатели биологического оружия времен холодной войны плакали бы от счастья. Например в далеком уже 1998 году исследователи с помощью т.н. "рекомбинации семейных генов" (см. иллюстрацию ниже) сумели всего за один цикл селекции вывести бактерию, которая была в 270-540 раз менее уязвимой к бета-лактамным антибиотикам. Еще раз -- за цикл селекции устойчивость бактерии к антибиотику выросла почти на три (!) порядка. Насколько я понял, те ученые просто прекратили дальнейшие работы в этом направлении, ибо побоялись возможности того, что выведенная ими супер-бактерия вырвется из лаборатории.
Или вот еще пример, веселей. На основе бактериальной ДНК несколько лет назад был создан аналог транзистора, названный транскриптором. Продемонстрировано что с помощью этого транскриптора в бактерии можно создавать логические вентили AND, NAND, OR, XOR, NOR и XNOR. Также продемонстрировано что транскрипторы довольно устойчивы, и передаются следующим поколениям бактерий. На иллюстрации ниже D и E изображают логический вентиль XOR.
В первом предложение поста я упомянул о потенциальной опасности, которая синтетическая биология представляет человечеству. Как видно из примеров выше, уже сегодня возможно гипотетически создать бактерию с высокой вирулентностью (т.е. способностью заражать людей), и "отложенной" патогенностью (т.е. способностью вызывать заболевания) -- встраиваем транскриптер-логический счетчик делений, дабы патогенность начала выражаться где-то через месяц, и бинго. Идеальное оружие террора.
Естественно, работающие в этой области биологи понимают всё это. Вышеупомянутый синтезатор ДНК BioXp 3200, насколько я слышал, имеет GPS который деактивирует синтезатор если тот сдвинут хотя бы на метр. Перед включением аппарата оператор обязан пройти биометрическую аутентификацию. Все новые цепочки ДНК обязаны проходить проверку в головной конторе, прежде чем синтезатор начнет их делать. Но тем ни менее очевидно: чем дешевле будет становится технологии синтезирования синтетических геномов, тем больше вероятность того что она попадет не в те руки.
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
no subject
Date: 2016-03-18 02:30 am (UTC)На мой личный взгляд, синтетическая биология это одна из двух главных опасностей для человечества в XXI веке (вторая -- искуственный интеллект). И мне, к сожалению, кажется что если технический прогресс продолжится и в будущем, то для того чтобы уберечься от самоуничтожения человеческому обществу придется стать совсем другим, совершенно несовместимым с современной западной идеей либерализма. И я даже пишу не только и не столько о слежке всех за всеми, аля "1984" Оруэлла на стероидах, например с подсоединенными к интернету вживленными имплантатами, которые будут постоянно контролировать где находится и что делает человек. Хотя это все тоже наверняка будет. Нет -- во вселенной "1984" есть другая гениальная вещь, которая почему-то многими игнорируется: это мир огромного расслоения, не материального, а технологического, по знаниям и умениям. Это будет основным компонентом рецепта контроля -- технологии и знания будут доступны только малому числу избранных, и распределение станет по сути не территориальным как сейчас (в Штатах/Европе -- много, в Африке -- мало), а сословным.
Условно говоря, будет очень немногочисленная каста "гуглей", и все другие для которых ток берется из розетки божьей силой. Это делает ненужной тотальную слежку, строгий контроль понадобится над этой кастой избранных, и над образованием. Картинки из боевиков, где полуграмотный герой подбирает книжку, читает, что "2х2=4" и теорему Пифагора, а через пару месяцев у него самописаный искусственный интеллект рассчитывает пентогенный гиперглюкатор, это лишь картинки. Самоучек, способных самостоятельно освоить новую область очень и очень мало, а если максимально затруднить доступ к знаниям, и иметь систему контроля которая будет отлавливать чересчур любопытных индивидов -- проблем с ними не будет. Стало быть вероятность мегатерактов становится минимальной, и не потребуется дополнительных усилий и мощной структуры для поддержки (как в "1984"). Система будет весьма термодинамически устойчивой, так сказать. Такая вот невеселая мысля. Своего рода новые "темные века", на несравнимом более высоком технологическом уровне.
no subject
Date: 2016-03-18 02:52 am (UTC)(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:Cинтетическая биология: о дивный новый мир
Date: 2016-03-18 02:35 am (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 03:34 am (UTC)Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal. Подробнее о рейтинге читайте в Справке (https://www.dreamwidth.org/support/faqbrowse?faqid=303).
no subject
Date: 2016-03-18 03:34 am (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 03:34 am (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 04:19 am (UTC)И на графике - там везде ПОЛНОЕ секвенирование, или с какого-то момента частичное ?
Про синтезаторы с GPS - это не ново. Высокоточные механические станки тоже считаются стратегическим устройством, и тоже перестают работать если их сдвинуть.
no subject
Date: 2016-03-18 04:22 am (UTC)А было бы так интересно пару лишних сотен лет покоптить планетку.
Змей всё сказал.
no subject
Date: 2016-03-18 04:29 am (UTC)> На мой личный взгляд, синтетическая биология это одна из двух главных опасностей для человечества в XXI веке (вторая -- искуственный интеллект).
Трудно выбрать что опаснее из этого. Я бы сказал так: кто первый встал, того и тапки.
no subject
Date: 2016-03-18 07:19 am (UTC)(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2016-03-18 05:03 am (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 05:36 am (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 05:53 am (UTC)Блджадж, ну "пары оснований" же! Какие еще "базовые пары"? Невжель у нас в отрасли кто-то так говорит?
no subject
Date: 2016-03-18 07:17 am (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 07:32 am (UTC)С водородной бомбой живем как-то, и с этим как-нибудь справимся :)
no subject
Date: 2016-03-18 07:45 am (UTC)А тут хватит
одной таблэткиотносительно небольшой группы злоумышленников, вплоть до одного-единственного озлобленного на весь мир постдока. Разница качественная.(no subject)
From:(no subject)
From:Cинтетическая биология: о дивный новый мир
Date: 2016-03-18 08:04 am (UTC)Cинтетическая биология: о дивный новый мир
Date: 2016-03-18 08:12 am (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 08:24 am (UTC)Так это чо, человек 6 гигов всего занимает?
no subject
Date: 2016-03-18 08:49 am (UTC)Что любопытно, гомо сапиенс отнюдь не рекордсмен по кол-ву пар оснований. У цветва Paris japonica их 150 миллиардов, т.е. почти на два порядка больше чем у нас с вами :)
(no subject)
From:no subject
Date: 2016-03-18 08:35 am (UTC)можно патогенных микробов наделать, а можно бактериофагов наделать, поедающих только определённые микробы и вирусы.
no subject
Date: 2016-03-18 01:30 pm (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 08:58 am (UTC)Cинтетическая биология: о дивный новый мир
Date: 2016-03-18 08:58 am (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 09:38 am (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 10:08 am (UTC)У того же Оруэла, в частности, написано, что в виду технологического прогресса человеческое равенство стало возможным еще в начале 20го века, но разного рода государственные элиты стремятся сделать все, что бы оно не наступило. Тем не менее, если отклониться от Оруэла и посмотреть на реальность, то за 20ый век, особенного его послевоенную часть, человечество сделало колоссальный скачок в социальном развитии. Тем не менее социально-экономические формации прямо за это время не реформировались. Может быть нам не хватает очередного технологического скачка, которым может оказаться и развитие генной инженерии в том числе?
no subject
Date: 2016-03-18 10:23 am (UTC)Если по мелочи, то искоренение генетических пороков, и создание более совершенных кормовых культур/животных.
Если по-крупному, то улучшение человека (правда вряд ли на Западе этим займутся, а вот Китай условный запросто), создание микроорганизмов под те или иные задачи -- производство топлива, например.
Взять улучшение человека. Если модифицировать генокод так, чтобы при развитии плода нейроны шли на находящиеся на вживленной микросхеме электроды -- возможен настоящий мозго-машинный интерфейс, а не та хрень что нынче пытаются монстрить на основе ЭЭГ или вживленных в мозг электродов. Вообще надо бы написать еще пост о нейропротезах / нейробионике. Там все тоже небезинтересно.
(no subject)
From:no subject
Date: 2016-03-18 10:16 am (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 10:23 am (UTC)Cинтетическая биология: о дивный новый мир
Date: 2016-03-18 10:40 am (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 10:55 am (UTC)no subject
Date: 2016-03-18 10:59 am (UTC)1.Какие санкции будут у компании, производящей/продавший такой девайс? Аж никакие. Ой, папа не ваш? Ошибочка вышла.
То есть это разновидность гадания на печеньках с предсказаниями., тем более геном на 99% одинаковый. Респект разводчикам лохов!
2. Для создания ДНК нужна среда. В клетке этим занимаются особые механизмы. Как это компьютер создаёт? В клеточной среде нано-роботу собирают основания в нужном порядке? Миллион блоков? ББСшники сами дилетанты и ролик рассчитан на дебилов. Методом органического синтеза можно попробовать, но миллион блоков, тем более однотипных?
И скопированная ДНК не значит созданная заново...трудности перевода. Это как создать искусственную поэму Пушкина "Евгений Онегин", из которой нельзя вынуть/заменить ни одной строчки :))
И подсаженная в бактерию не значит созданная с нуля бактерия. Реклама такая реклама.
Да, манипуляции с ДНК возможны и производятся, но все они методом тыка и отбором нужных.
no subject
Date: 2016-03-20 03:54 am (UTC)2. В статье есть про управляемые транскрипторы. Я не спец в генетике, но как программер предполагаю, что цепочку ДНК синтезируют не с нуля, а берут что-то похожее и исправляют в нужных местах. Или склеивают из готовых частей. В IT что-то подобное делают, когда нужно вносить изменения в выполняющуюся программу, без ее остановки.
(no subject)
From:no subject
Date: 2016-03-18 12:59 pm (UTC)А почему они ещё не намутили бактерий, которые терраформируют нам Марс и Венеру?)
no subject
Date: 2016-03-20 07:39 pm (UTC)Ну и вообще, ломать – не строить. Если ты хочешь что-то сделать на генном уровне, то когда ты делаешь вирус, ты результат видишь почти сразу: выпустил вирус из пробирки, подождал 3-5 дней инкубационного периода, готово. А если ты хочешь вылечить наследственное генетическое заболевание, то это несколько месяцев экспериментов на одних только мышах.