Мегатех. Технологии и общество 2050 года в прогнозах ученых и писателей - [21]

Рис. 3.2. Кривая Карлсона на фоне закона Мура.

Синтез ДНК и производительность секвенирования[1] по сравнению с количеством транзисторов на кристалле интегральной схемы

После оцифровки эти последовательности генов представляют собой набор инструкций, полезных для кодирования новых генетических возможностей в создаваемых организмах, сегодня это в основном микробы и растения. Одна ДНК может как содержать код одного белка, используемого в качестве фармацевтического препарата, так и целого фермента, при помощи которого можно получить любую молекулу, для производства которой сегодня требуется бочка нефти. После десятилетий обучения программированию биологии теперь в своих проектах мы не ограничиваемся лишь найденными в природе генами или их расположением.

Теперь можно разработать генетический код в соответствии с конкретными функциональными спецификациями, а затем включить эти инструкции в геном. Однако, как и в случае с кортикальным модемом и заменой тканей, мы начинаем проектировать генетические схемы, не зная, как работают все их составные части. Наиболее сложные коммерческие синтетические генетические схемы сегодня включают всего около 12 генов. Они вставлены в геном дрожжей, которые сами состоят из более чем 5000 генов, и о многих из них мы мало что знаем. В настоящее время биоинженерия занимается взломом сложной системы, которая была создана не людьми и документация на которую отсутствует. В течение следующих 30 лет на преодоление этого пробела в наших знаниях будут направлены серьезные средства.

Ближайшие десятилетия мы проведем в изучении того, как сочетаются друг с другом все части и системы, лежащие в основе жизни. Число этих компонентов, их функции и принципы взаимодействия конечны, и мало кто сомневается, что со временем мы опишем их полностью. По мере улучшения понимания растущий спрос на рынке неизбежно приведет к развитию возможностей технологии. Как будет выглядеть мир, когда мы наконец разберемся в том, что именно мы делаем?

Будущее, созданное биотехнологией

Чтобы создать некоторое представление о будущем биоинженерии, давайте рассмотрим следующее упражнение по обратному инжинирингу. Чем бы показался авиалайнер «Boeing 777» в 1892 году, за столетие до его первого полета? В эпоху, когда автомобили были новинкой, а лошади с их навозом — все еще нормой повседневной жизни, каждый аспект современного летательного аппарата представлял бы собой загадку. Материалы и методы, используемые при его строительстве, двигатели и системы, удерживающие его в воздухе, вычислительные системы и меры управления сложностью, позволяющие автопилоту осуществлять 90 % взлетов и посадок в любую погоду все бы считалось совершенно невозможным. Хотя очевидно, что все это допустимо с точки зрения законов физики (которые не изменились). В 1892 году «Boeing 777» был просто за пределами фантазии и технических возможностей.

В течение последующих 100 лет элементы, в итоге составившие «Boeing 777», были улучшены, доработаны и объединены в эффективное единое целое, сегодня кажущееся будничным делом. Эта инфраструктура в настоящее время настолько развита и настолько хорошо интегрирована, что конструкторы могут сидеть за настольными компьютерами и управлять автоматизированными производственными линиями, разбросанными на территории половины земного шара.

Тем не менее мы до сих пор не до конца понимаем, как на несущих плоскостях создается подъемная сила в турбулентном воздушном потоке. Вместо того чтобы основывать разработки на подробном физическом описании полета, мы удовольствуемся вычислительными алгоритмами из области аэродинамики, данные для которых собраны многократным моделированием. В конечном счете именно на основании этого моделирования мы решаем вопрос о летной годности «Boeing 777». Тем не менее продукты, появляющиеся из авиационной системы «проектирование для промышленного производства», настолько безопасны и хорошо воспроизводимы, что мы регулярно засыпаем практически сразу после взлета. Тот факт, что современная авиация стала элементом повседневности, является впечатляющим ключом к будущему биотехнологии. Хотя это может показаться банальным, будущее заключается в том, чтобы сделать биологическое производство столь же скучным, как современные самолетостроение и самолетовождение.

Преобразование уже идет. Индустрия автоматизации биологического проектирования, аналогичная той, что стоит за современным самолетостроением, сегодня формируется из амбициозных стартапов, разбросанных по нескольким континентам. Основными заказчиками здесь являются крупные фармацевтические и промышленные биотехнологические компании, оказавшиеся неспособными самостоятельно переориентироваться на исследования и разработки в этом направлении. Когда «проектирование для промышленного производства» станет привычным аспектом биоинженерии, мы получим доступ к основополагающей технологии, которая может быть использована для построения почти всего, что мы видим в природе. В будущем границы биотехнологии будут расширяться и выходить далеко за пределы ограниченного списка биологических органов и процессов сегодняшнего дня.