Ахилла

Из фейсбука биолога, популяризатора науки Александра Панчина:

Биолаборатории, искусственные вирусы и этническое оружие

Выскажусь по теме своей специальности. Чем занимаются «страшные» биологические лаборатории, про которые рассказывают наши СМИ?

Смотрим на первую картинку. Методы: чтение ДНК по Сенгеру, чтение ДНК методами нового поколения, биоинформатика, моделирование экологических ниш, визуализация данных.

Чего тут нет: создания новых патогенов, генной инженерии, биологического оружия или вирусов, распространяемых летучими мышами. Такими же методами пользуются многие лаборатории в России, в которых я имел опыт работы. Да и генная инженерия не означала бы создание оружия.

Похожие проекты финансировались при участии США и в других странах мира. Например, в том же Китае. Подобные исследования нужны для того, чтобы отслеживать появление в природе новых вирусов. Оценивать риски новых эпидемий.

Смотрим на вторую картинку. Изучение вариантов низкопатогенного вируса гриппа птиц (заражает преимущественно птиц, причем обычно без симптомов или с умеренными симптомами).

Чего тут нет: генной инженерии, биологического оружия, создания новых вирусов, которых распространяют птицы.

Идея о том, что можно сделать оружие, которое бы избирательно работало против определенной этнической группы — это вообще фантастика. Желающие могут посмотреть лекцию на «Ученые против мифов» «Грозит ли нам генетическое оружие?» Олега Балановского, руководителя лаборатории геномной географии Института общей генетики РАН, профессора РАН (к сожалению Олега больше с нами нет, он погиб, спасая своих детей). Я тогда выступал в роли оппонента, но основной тезис разделяю.

Если кратко: этническое биологическое оружие не получится сделать по целому ряду причин. Во-первых, очень сложно подобрать такой генетический маркер, который был бы свойственен только одной популяции. Этот маркер должен к тому же быть удобной мишенью для некоторого вируса, что сильно усложняет задачу. Скажем, SARS-CoV-2 проникает в клетки, взаимодействуя с рецептором ACE2, а ВИЧ с CCR5, но эти рецепторы не отличаются у американцев, французов, немцев или русских. Вариации в этих рецепторах существуют, частоты этих вариаций тоже могут немного отличаться в разных популяциях, но не более того. Грубо говоря, в лучшем случае вы могли бы сделать оружие, которое убьет 5% одной популяции и 10% другой популяции или типа того.

При этом вирус должен быть очень заразен (иначе оружие не сработает). И при этом вирус должен не мутировать (так не бывает). Ведь если он будет заразен и будет мутировать, то ваше оружие может легко изменить свою специфичность и все равно рано или поздно ударит по создателю. Например, тот же SARS-CoV-2 быстро эволюционировал и появились новые более заразные варианты вроде Дельты и Омикрона. Никто не может контролировать или даже предсказать как пойдет эволюция выпущенного патогена.

P.S. Обнаружил себя в странной ситуации, что должен консультироваться с юристом перед тем, как выкладывать казалось бы элементарный ликбез. Апофения воистину наступила. С альтернативной наукой, влияющей на принятие решений на высоком уровне. Страшно представить, что в других областях.

Update: ответ на самый популярный вопрос. А что с уничтожением образцов? Насколько я понимаю, речь о том, что в некоторых лабораториях предположительно велись научные исследования классических опасных патогенов типа сибирской язвы или чумы. Работа с этими патогенами требует очень строгих условий безопасности, которые тяжело соблюсти в случае попадания снаряда или проникновения в лабораторию вооруженных людей. Надо отметить, что изучением опасных патогенов занимаются лаборатории в самых разных странах, в том числе и в России. Это не означает, что их кто-то собирается применять в качестве оружия. 

Что не так с этническим оружием (продолжение)

Снова об этническом оружии. Предыдущий пост породил массовое обсуждение, как у меня в комментариях, так и в отдельных телеграм-каналах. Некоторые люди пытались защитить идею возможности этнического оружия. В этом посте я поясню, почему их аргументы не корректны. Кроме того, я попробую собрать самый правдоподобный (из неправдоподобных) сценарий создания этнического оружия и разберу, что не так даже с ним.

Начнем с определения. Этнос — в некоторых теориях этничности — исторически сложившаяся устойчивая совокупность людей, объединенных общими объективными либо субъективными признаками, в которые различные авторы включают происхождение, единый язык, культуру, хозяйство, территорию проживания, самосознание, внешний вид, склад ума и другое, синоним термина «народ».

То есть этнос это не столько про гены, сколько про культуру и некоторое абстрактное единство. Ясно, что на одной территории могут проживать люди, которые владеют одним языком, обладают общей культурной, но генетически разнородны. В той же России проживают очень разные группы людей. При этом очень близкие генетически люди могут проживать на разных территориях, говорить на разных языках и принадлежать к совершенно разным культурам.

Уже здесь видно, что говорить об этническом биологическом оружии странно: вирус или бактерия не проверяют, на каком языке вы говорите, им не важно, на какой территории вы живете и пьете ли вы кока-колу. Но им может быть не плевать на ваши гены. Поэтому правильно говорить не про этническое оружие, а про популяционное.

С точки зрения популяционной генетики, популяция — это группа особей, в пределах которой вероятность скрещивания во много раз превосходит вероятность скрещивания с представителями других подобных групп. За счет такой репродуктивной изоляции группа может иметь какие-то уникальные генетические особенности, в том числе влияющие на взаимодействие с патогеном. Будем считать, что это и имелось в виду. Но также будем помнить, что вероятность близкородственной связи между двумя произвольно взятыми жителями Москвы и, скажем, Киева будет куда выше, чем между жителем Москвы и какого-нибудь отдаленного автономного округа РФ. Границы популяций часто не совпадают с географическими границами стран.

Итак, забудем слово этнос и обсудим возможно ли популяционное оружие? Некоторые комментаторы говорили, что такое оружие возможно, т.к. не противоречит законам физики в отличие, скажем, от вечного двигателя. Действительно не противоречит. Как не противоречит законам физики и существование черепашек Ниндзя. Это не является поводом всерьез рассматривать утверждения о секретных лабораториях, где готовят армию солдат с зеленой кожей, панцирями и неконтролируемой тягой к пицце. Другие отмечали, что даже если такое оружие невозможно, все равно его могли бы разрабатывать, получать финансирование, а деньги отмывать. Отмечу, что доказательств даже такому сценарию я так и не увидел, но даже если бы это было правдой, причин переживать из-за несуществующего оружия я не вижу.

Некоторые комментаторы говорили, что даже если популяционное оружие бьет и своих, и чужих, то своих можно защитить, если применить оружие на чужой территории, а потом закрыть границы. Если вы готовы закрыть границы так, что ни одна душа не может попасть на территорию вашей страны, то вам и не нужно популяционное оружие. Вам нужен просто опасный и очень заразный патоген. А если закрыть границы невозможно, то вы сами от такого оружия и огребете. Кто с биологическим оружием придет, тот от него и вымрет. Повторю старый аргумент: даже если изначально придуманный вами патоген чуть чаще убивает чужое население, чем ваше собственное в силу неких генетических особенностей, ничто не мешает патогену в процессе эволюции измениться и начать эффективней убивать ваше население.

Для преодоления этой проблемы некоторые комментаторы предлагали внести дополнительные механизмы корректировок мутаций в бактерию или в вирус. Мутаций будет меньше, а патоген — стабильней.

Возникает вопрос: а почему сами патогены не выработали дополнительные механизмы защиты от мутаций, если это так круто? Потому, что это не всегда дает эволюционное преимущество. Мутации и есть двигатель эволюции. Например, существование полового процесса (обмена генетической информации) у разных организмов (от бактерий до людей) поддерживается естественным отбором потому, что ускоряет темпы эволюции. Да, именно для этого природа и «придумала» секс, а не для того, чтобы нам с вами было хорошо.

То есть ненулевая изменчивость может быть очень полезна.

Механизмы, мешающие патогенам меняться, первыми и сломаются, создавая более приспособленные (способные меняться) варианты. А полностью исключить мутации невозможно.

Теперь попробуем обсудить что-то более правдоподобное. В своем посте я говорил о том, что сложно подобрать такую мишень для вируса, которая бы присутствовала только в одной популяции, но не в другой. Есть другой подход, который я не разбирал. Можно сделать вирус, у которого будет универсальная мишень для проникновения в клетки (болеют все), но разные последствия для зараженных. Например, есть какой-то важный ген, не играющий никакой роли в проникновении вируса, но необходимый для функционирования клеток. При этом люди в двух популяциях отличаются вариантами этого гена. И мы вносим в вирус молекулу, которая распознает и выключает только один из вариантов гена.

Механизм избирательного выключения генов, действительно, существует и называется РНК-интерференция. Этот механизм позволяет выключить из множества работающих генов некоторого организма какой-нибудь один. Напомню, что в животных, включая нас с вами, в клетках ДНК представлена двойной спиралью, а считываемая с нее РНК — одиночными цепочками. Двухцепочечные РНК встречаются у некоторых вирусов (например, ВИЧ) поэтому клетки воспринимают такие РНК как чужеродные. Но к одноцепочечной РНК какого-нибудь нормального человеческого гена можно подобрать вторую цепочку, чтобы вместе они образовали участок с двойной спиралью. Тогда клетка начнет бороться с такой РНК как в двухцепочечном, так и в одноцепочечном виде. Уничтожение РНК какого-то гена равносильно выключению этого гена в клетке.

Теоретики популяционного оружия скажут, что если две популяции отличаются по какому-то варианту некого гена, то можно запихнуть в какой-нибудь вирус вторую цепочку к одному из вариантов гена, но не ко второму. И тогда у людей одной популяции вирус будет выключать в клетках некоторый ген, а у людей из другой популяции не будет.

И хотя это самое разумное, что может предложить современная биология, ничего из такого плана не выйдет.

Во-первых, все равно очень сложно найти такой ген, по вариантам которого очень сильно отличались бы две популяции. Все равно оружие, скорее всего, ударит и нецелевым образом тоже.

Во-вторых, даже если вы найдете такую мишень, все равно различия между вариантами гена будут небольшими. И оружие будет бить не только по мишени. Потому, что двойная спираль РНК не должна быть идеальной, чтобы запустить РНК-интерференцию. И в целом узнавание не идеальное, поэтому пострадать могут и другие РНК в клетках зараженных представителей обеих популяций.

В-третьих, судьба большинства зараженных вирусом клеток и без того смерть. Непонятно, что может дать избирательное отключение какого-то одного гена.

В-четвертых, это никак не решает проблему эволюции патогена. Созданному вирусу эта закодированная цепочка РНК скорее всего не помогает размножаться. Поэтому при размножении вируса он легко ее утратит, а вместе с ней утратит и специфичность. Если же выключение целевого гена почему-то окажется полезным вирусу, то тогда эволюция наоборот будет направлена на то, чтобы сделать это выключение менее избирательным. Т.е. появится вариант вируса, который будет опять-таки бить и по второй и третьей и остальным популяциям человечества. Никакой «заинтересованности» для вируса в незаражении части населения Земли нет.

В-пятых, совершенно не представляется, как в принципе можно такое оружие протестировать и убедиться, что все работает по плану. Или хотя бы спрогнозировать последствия и масштабы его применения.

Иными словами, проще создать черепашек ниндзя, чем этническое (популяционное) оружие. Да что там. Даже биологическое оружие, которое избирательно убило бы борщевик сосновского или кроликов в Австралии, никто еще не придумал.