Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021

Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.

---

Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.

---

Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

---

Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

---

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

В симбиозе с генетикой

Поставим себя на место биоарт-художника, который задался вопросом: «Что можно узнать о незнакомце по оставленной им ДНК?». Сперва нужно найти образцы генетического кода. Для этого мы могли бы отклеить от лавки соседского двора пожеванную жевательную резинку, выделить ДНК того, кто не донес жвачку до урны, амплифицировать, то есть увеличить количество копий необходимых фрагментов ДНК методом ПЦР, и отправить на секвенирование. Получив нуклеотидную последовательность, ищем однонуклеотидные полиморфизмы — отличия последовательности ДНК в один нуклеотид.

На деле, этим проектом уже задалась художница Хизер Дьюи-Хагборг, работающая в области биоарта. Для проекта 2012 года Stranger Visions она собирала не только жвачки, но и окурки, волосы и прочую мелочь, дабы по этим «уликам» составить портреты, которые она напечатала на 3D-принтере. Она определяла, к какой гаплогруппе относится «донор» ДНК, его пол, вероятный цвет глаз, размер носа, склонность к избыточному весу.

Хизер хотела обратить внимание на то, что внедряемая технология ДНК-фенотипирования с созданием фоторобота на данном этапе не может дать желаемых результатов. Ведь если бы этот метод работал, наверняка бабушки определили бы виновника, который приклеил жвачку к их лавке? Проще всего по гену SRY определить пол человека, а также с высокой точностью предугадать его цвет кожи, волос и глаз. Однако «эпигенетические часы», позволяющие определить биологический возраст клетки, органа и ткани, не всегда совпадают с хронологическим возрастом. Метод основан на метилировании ДНК, профиль которого меняется с течением времени, то есть при старении. Таким образом, для человека, живущего в хороших условиях среды, современные методы идентификации преступника позволяют выяснять возраст с погрешностью не более пяти лет. Но ведь на биологический возраст, замедление или ускорение старения влияют внешние факторы: диета, физические упражнения, индекс массы тела, стресс, инфекции, нейродегенеративные заболевания, злокачественные опухоли [1], [2]. Кроме того, на внешний облик в целом могут повлиять травмы, ожоги и пластические операции. Художница не пытается обесценить научные достижения в области генетической экспертизы, она обращает внимание на ее слабые места и напоминает, что речь идет о судьбах людей, которые могут быть, скажем, несправедливо осуждены. Сможем ли мы делать точные ДНК-портреты и когда? Вот в чем вопрос. С развитием технологий фотороботы становятся все более точными, однако об истинно достоверных портретах говорить пока рано.

Убить ДНК или генетическая паранойя

Вообразите мир, в котором, если у вас плохое зрение, предрасположенность к сердечно-сосудистым заболеваниям, болезни Альцгеймера или вам в принципе не повезло родиться генетически безупречным, вы обречены на жалкое существование, так как все лучшее достается «совершенным». В фильме-антиутопии «Гаттака» 1997 года, общество делится на «годных» и «негодных». Первые — зачастую результат выборки самых лучших родительских генов, вторые — то, что получилось путем естественного оплодотворения. Официально дискриминация по генетическим признакам являлась незаконной, но избежать ее не представлялось возможным. Проверить ДНК без ведома ее обладателя проще простого, ведь человек то и дело «разбрасывается» ею.

Сейчас мы все чуточку параноики с поселившимися в наших сумках новыми атрибутами в виде маски, антисептика, возможно, перчаток. Вполне обоснованные предосторожности, которые еще годом раньше выглядели бы крайне странно. Но что если пандемия пройдет, а мы все еще должны будем носить эти баночки, но теперь заполненные не дезинфицирующими средствами, а тем, что будет эффективно «убивать» ваше присутствие. Что если вам необходимо будет скрывать свою ДНК? «Но ведь я не преступник!» — скажете вы.

В 2014 году Хизер Дьюи-Хагборг, опасаясь генетического наблюдения за людьми, создала спрей, уничтожающий следы ДНК. Проект получил название «Невидимка». За 99 долларов вы получаете одну бутылочку со спреем под названием «Сотри», уничтожающим 99,5% следов ДНК, и еще одну — «Замени», которая согласно инструкции содержит более 50 разных ДНК и запутает след [3]. Хизер убеждена, что вскоре биологическое наблюдение полностью сместит электронное и надо быть готовым к защите своей личной информации, с чем легко справится ее спрей, научные методы получения которого не разглашают. Проект Хизер затрагивает понятие генетической безопасности. Что это, мания преследования? Кому может понадобиться моя ДНК? На первый взгляд все это паранойя и звучит как какие-то вселенские заговоры, будто правительству или еще кому-либо есть до вас дело. Стоит ли опасаться сбора ваших генетических образцов, если вы не собираетесь ограбить ближайшую аптеку?

США ввели первые законопроекты о генетической конфиденциальности и недискриминации еще в середине 90-х, но несмотря на их совершенствование, до сих пор считается, что эти законы имеют очень много упущений. Подобные законы существуют в Канаде, Великобритании, Австралии и других странах. В постсоветских странах эти понятия до сих пор практически не обсуждаются из-за отсутствия культуры страхования и ДНК-тестирования. Попробуйте абстрагироваться и поставить себя на место человека, генетический тест которого показал, к примеру, предрасположенность к болезни Альцгеймера. Однако вы здоровы, память не подводит и вы вполне работоспособны, но из-за наличия одного единственного гена вам отказывают в трудоустройстве, кредите и медицинской страховке. Немного обидно получается. Особенно с учетом того, что наличие этого гена не дает гарантии, что вы заболеете или в каком возрасте вы заболеете, так же, как и его отсутствие не может однозначно заявить, что деменция обойдет вас стороной. Но жизнь здорового человека ставится «под удар», и перед ним закрываются все двери. Хотя и после принятия этих законов были зарегистрированы сотни случаев дискриминации.

По мере развития технологий удешевления и распространения генетического тестирования, возникают опасения о его влиянии на неприкосновенность частной жизни [4]. Ведь наиболее распространено генетическое тестирование, которое откроет вам интересные подробности, например, на сколько процентов вы немец, а на сколько поляк. Базы данных, содержащие генетическую информацию миллионов людей, не несут ответственность в случае нарушения или утечки информации и за то, что информация может быть использована без вашего согласия или передана третьим лицам. И сейчас генетический надзор для нас — нечто из разряда научной фантастики. Однако стоит понимать, что несмотря огромную распространенность генетических исследований, существуют упущения, которые нуждаются в урегулировании.

Третье ухо

Вам не кажется, что мы устарели? В плане тела, имею в виду. Не думаете, что пора бы проапгрейдиться? Ну правда, технологии развиваются, все вокруг меняется, а мы когда последний раз? В конце 90-х лабораторная мышка стала звездой интернета из-за того, что на ее спине вырастили человеческое ухо [5]. Это были первые эксперименты биоинженерии искусственных органов. Спустя 10 лет подобное усовершенствование осуществил (уже над собой) художник Стеларк, который все эти годы искал хирургов, готовых взяться за воплощение его идей. Его всегда интересовало человеческое тело, и, считая его несовершенным, он всячески пытался его дополнить. Это были и громоздкие управляемые экзоскелеты, и механическая дополнительная рука из алюминия и стали, и ухо на предплечье. В процессе эволюции мы развили скелетную мышечную ткань, усовершенствовали зрение и головной мозг, почему бы не воспользоваться наработками технологического прогресса для создания дополнительных органов? Мягкий протез с использованием собственных клеток — не то же самое, что усовершенствование железяками. Конечно, никто не дает гарантию, по словам Стеларка, что стволовые клетки будут расти так, как это было задумано.

На первом же этапе возникли проблемы, — некроз из-за введенного под кожу силиконового импланта, предназначенного для растяжения кожи. Это потребовало иссечения кожи и изменения положения уха. Во время второй операции, вставили пористый биосовместимый каркас с размером пор 100–250 микрометров, который разделили на несколько частей и сшили, чтобы сформировать форму уха. Структура пор импланта не допускала смещения каркаса.

Мочка уха сформирована путем создания кожного мешка, который заполнили стволовыми клетками — адипоцитами, то есть клетками жировой ткани художника. Эта процедура незаконна в США, поэтому планировалась в Европе. Внутри уха поместили миниатюрный микрофон, который после операции успешно протестировали, однако он вызвал серьезную инфекцию, из-за чего его пришлось удалить. Тем не менее микрофон повторно имплантировали, чтобы обеспечить беспроводное подключение к интернету. Если вы в Венеции, вы можете слушать то, что слышит ухо Стеларка в Мельбурне. Ну и еще одна деталь, — в это третье ухо был добавлен Bluetooth. Если позвонить автору по мобильному, он может поговорить с вами через ухо, а ресивер и динамик, расположенные во рту Стеларка, помогают ему услышать ваш голос «внутри» головы. Причем когда художник открывает рот, голос слышат и находящиеся рядом люди.

С одной стороны, проект исследует будущее наших тел, в которых гипотетически могут быть объединены зрение, слух и тактильные ощущения людей из разных мест. С другой, — проект продолжает идеи стирания границ между технологиями и людьми. Устройства интегрируются в тело, становятся его частью. Это нечто из разряда идей умных контактных линз, подключенных к интернету, татуировок, которые следят за здоровьем, электронных таблеток или нейрокомпьютерных интерфейсов. Стеларк рассматривает это как некий шаг в эволюции, адаптацию в технобиологоческом мире [6]. Интересно, развилась ли у Стеларка дополнительная область в мозге, отвечающая за третье ухо? Ведь, как известно, ощущение определенной «схемы тела» является врожденным фактором, запрограммированным в нашем мозгу, которое при необходимости может перестраиваться благодаря пластичности мозга. Так происходит, например, в случае утраченной конечности в ходе ампутации, мозг как бы «форматируется». Создаются ли новые связи и сигналы в мозге в случае добавленного органа?

«Потенциальный» мозг

Трансплантация, имплантация, смерть мозга, глубокая кома, ЭКО, криогенная консервация или даже банальное переливание крови... Все это — некие пограничные состояния жизни. Как это определить декартовой моделью «Я мыслю, следовательно, я существую», стойко закрепившей свои позиции еще с эпохи Просвещения? Мышление — основа, главный символ личности.

Теперь подумаем, что уже сейчас клетки человеческих тканей могут быть перепрограммированы в стволовые при помощи iPS-технологии (индуцированных плюрипотентных стволовых клеток). За получение iPS-клеток в 2012 году вручили Нобелевскую премию. По сути, это клетки взрослого человека, которые путем хитрых манипуляций могут быть превращены в почти что угодно [7].

In Potentia — абсурдный мысленный эксперимент science art художника Гая Бен-Ари в соавторстве с Кирстен Хадсон, с иронией бросающий вызов западным антропоцентрическим убеждениям. В этом случае клетки крайней плоти были трансформированы в нейроны для получения биологического «мозга» (а точнее, нейронной сети), заключенной в DIY-инкубатор (самодельный) с биореактором и многоэлектронным массивом, преобразующим электрическую активность нейронов в тревожный звуковой пейзаж. Зрители слушают «мозг», но не видят его, так как чашка Петри кажется пустой, ведь содержимое не видно невооруженным глазом. Возведенный на пьедестал в эстетике научной атрибутики XVIII века мужской «мозг» поднимает вопрос, не служим ли мы устаревшим этическим парадигмам. Кажется, что раз сегодня из всего можно создать что угодно, исчезают какие-либо различия [8].

Каков потенциал художников, использующих для воплощения своих идей iPS-технологии? С одной стороны он кажется огромным, однако, как и в случае с научными исследованиями, все упирается в нерешенные вопросы биоэтики.

Биоблоки

Как вы относитесь к голубям: как к довольно милым птичкам или как к летающим крысам, переносящим всякую хворь? Мнения, обычно, расходятся, однако, думаю, все согласятся, что испорченные ими парки, лобовые стекла, а также бронзовые головы видных деятелей — классика неприятного жанра.

Проблему решаем следующим образом. Обращаем свой взор на синтетическую биологию [9], ту ее часть, которая допускает, что в будущем все будет работать на биотопливе из водорослей, бактериальном электричестве, и прочие энергетические блага. Это довольно новое междисциплинарное направление, совместная научная работа молекулярных биологов, генных инженеров, программистов и физиков. С точки зрения программиста, ДНК — это программный код, в то время как живые организмы являются исполнителями программ. Существуют стандартизированные библиотеки, где в открытом доступе хранятся разнообразные нуклеотидные последовательности, из которых, как из «биокирпичей», собираются более масштабные программируемые конструкции.

К примеру, в случае с голубями, мы могли бы создать особых бактерий из стандартизированных генетических строительных блоков для получения необходимых свойств, направленных на исправление интересующей нас проблемы. Один из «биокирпичиков» будет снижать pH Lactobacillus — естественного желудочно-кишечного агента. Другой — нацелен провоцировать синтез фермента липазы, расщепляющей жир. Так вот, в геном лактобактерии добавляются необходимые синтетические генетические последовательности, и модифицированные бактерии используются для создания голубиного корма. Подаем угощение голубям, изменяя их кишечный микробиом и метаболические свойства. И вуаля! Голуби опорожняются «Mr. Muscle лесная ягода», ну или каким-нибудь другим моющим средством — на ваш вкус. То есть их фекалии превращаются в биологически активное «мыло». Коммунальщикам остается лишь смыть их водой. В настоящее время липаза рассматривается как возможная эффективная замена ПАВ. Это биоарт-работа года «Золотой голубь» дуэта британских художников Туура ван Балена и Коэна Ревиталь, созданная совместно с биохимиком Джеймсом Чаппеллом.

Не стоит переживать насчет здоровья голубей. Lactobacillus превращают лактозу и другие углеводы в молочную кислоту, препятствуя росту многих патогенных бактерий, в целом положительно влияя на обменные процессы, подобно тому, как йогурт влияет на человеческий организм. Присутствие липазы в лактобактериях не навредит голубям, может даже окажет услугу птичкам, которые, как известно, часто питаются объедками хот-догов и чипсов и не всегда способны нормально переваривать такую пищу.

К работе прилагается два функциональных хозяйственных приспособления, так как все это рассматривается в контексте «метаболизма» города. Первый — интерфейс между голубями и припаркованным авто, позволяющий произведенному мылу попасть на лобовое стекло. Второй — балкон-кормушка с тем самым кормом, прикрепляющийся к подоконнику, облегчающий индивидуальную дезинфекцию городской среды [10].

Лактобактерия становится носителем синтетической генетической информации с микробиологической точки зрения. Голуби же становятся носителями синтетических бактерий, способных мыть окна и здания. Проект призван стать гипотетической экологической заменой химической уборке улиц.

Запахи и эксплуатация бактерий

Знаете, в истории современного искусства было немало арт-проектов, представляющих собой пустые галереи. Однако все они несли разный смысл. Что могло бы быть в галерее, в которой выставляется работа биохудожника? Почему бы и не запах земли после муссонного ливня в чашке Петри, стоящей в пустой комнате. Этот объект современного искусства тоже создан на стыке с синтетической биологией. Индийские художники при помощи бактерий воспроизвели особенное для их народа событие, ассоциируемое с любовью. В галерее, кроме лабораторного сосуда с бактериями, пусто.

Или так. Заходишь в зал, а там сильнейший запах пота. Даже смотрители, и те чувствуют себя неуютно. Только вот амбре идет не от нечистоплотной публики — это бактерии стараются в поте лица. Однако тут уже есть инсталляция, — три биореактора, где и производится малоприятный букет ароматов тремя видами микроорганизмов: Staphylococcus epidermidis, Corynebacterium xerosis и Propionibacterium avidum. Они перерабатывают жиры и сахара, создавая специфический запах, который появляется при физических нагрузках и стрессе. В центре находится колба с белой футболкой, которая напитывается «запахом труда». Это был созданный в 2019 году проект Пола Вануса под названием «Труд», где, по иронии, все автоматизировано, и участие человека, можно сказать, сводится к нулю. Работа отражает переход от человеческого и машинного труда к распространяющимся формам микробного производства, поэтому запах пота здесь больше как ностальгия. С другой стороны, микробы в нашем организме регулируют еще множество систем, поэтому тут еще вопрос — кто кем управляет на самом деле [11].

Трудно быть богом

Почувствуй себя всемогущим! Управляй миром! Синтетическая биология — именно то, что ты ищешь! Дабы создать видимость вселенского могущества, Эдуардо Кац, один из основоположников трансгенного искусства, еще в далеком 1999 году создал синтетический «ген художника». Он перевел кусочек из Библии в азбуку Морзе, как дань радиотелеграфии, давшей начало новой эре информации, и преобразовал отрывок в пары оснований ДНК. «И да владычествует человек над рыбами морскими, и над птицами небесными, и над скотом, и над всею землею, и над всеми гадами, пресмыкающимися по земле» [12]. Речь о превосходстве человечества над природой. Ген, получивший название Genesis («Зарождение»), был помещен в бактерии, ставшие экспонатами галереи. Но бактерии, в процессе размножения подвергались и естественным мутациям, к тому же посетители выставки на месте и онлайн могли дополнительно ускорять процесс мутагенеза, включая ультрафиолетовый свет в галерее. Таким образом, межклеточная коммуникация бактерий, совместно с посетителями выставки изменили текст книги бытия. По окончании шоу ДНК бактерий вновь перевели обратно на азбуку Морзе, а после на английский. Текст Библии был преобразован, получилось что-то такое: «И да владычествует хеловек над рыбами морскими, и над птицами небесными, и над скотом, и над всею землею, и над всеми гадами, преснокающимися про земле» [12]. Это символически указывает на то, что мы не принимаем его значение в унаследованной нами форме, а новые значения возникают по мере нашего стремления его изменить.

Тогда как ключ к пониманию прошлого, предложенный Шампольоном, базировался на основе трех языков Розеттского камня — греческого, иероглифов и демотического письма, — возможно, новый связующий язык уже стал иным. Базой для понимания будущего сейчас является ДНК-код, двоичная логика и естественный язык (то есть привычные нам разговорные языки, формировавшиеся на протяжении длительного времени «естественным» путем).

Заключение

Художники биоарта в качестве красок используют ДНК, клетки или бактерий, а в качестве холста зачастую выступает чашка Петри. Искусство использует методы синтетической биологии, тканевой инженерии, генетики и другие для создания произведений, над которыми можно хорошенько задуматься и пофилософствовать. Возможно, таким образом искусство сможет еще и охватить людей вне науки, чтобы те узнали, на что способны современные биотехнологии.

Литература

1. Эпигенетика в законе: о чем метилирование ДНК расскажет криминалистам;
2. Криминалистика. Молекулярно-генетическая экспертиза;
3. Dewey-Hagborg H. (2014). Invisible. Heather Dewey-Hagborg;
4. Zaccheo A. (2018). Stranger visions: questioning tech’s ethics in a DNA boom. Art Practical;
5. Искусственные органы и тканевая инженерия;
6. Rodríguez Fernández C. (2018). Stelarc — making art out of the human body. Labiotech.eu;
7. Нобелевская премия по физиологии и медицине (2012): индуцированные стволовые клетки;
8. In potentia. (2014). Guy Ben-Ary;
9. Синтетическая биология: от программирования компьютеров к программированию клеток;
10. Pigeon d'Or. Revital Cohen and Tuur Van Balen;
11. Vanouse P. (2019). Labor. Vanouse projects;
12. А. Панчин. Сумма биотехнологии. Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей. Corpus, 2015. – 163 с..