Организмы — это живые машины?

Ученые все больше интересуются перспективой решения фундаментальных проблем нашей цивилизации путем конструирования и реконструкции организмов. Ожидается, что инвестиции в исследования и разработки в области биотехнологий помогут решить задачи в медицине, производстве продуктов питания и энергии.

Например, исследователи из Центра синтетической биологии Копенгагенского университета создают фотосинтезирующие организмы для использования в лечении рака.

Ученые и научные коммуникаторы часто используют машинные метафоры для объяснения результатов: геномы называют чертежами, мозг — компьютером, а клетки — маленькими фабриками, состоящими из молекулярных машин.

Проект Копенгагенского университета, в котором я являюсь главным исследователем, изучает философские аспекты использования машинных метафор в биологических исследованиях, научной коммуникации и их влияние на биоэтические дебаты. Сейчас мы редактируем книгу, посвященную проблемам, возникающим при использовании машинных метафор в науках о жизни, научной коммуникации и биоэтике, включая синтетическую биологию.

Синтетическая биология: Систематизация жизни

Синтетическая биология — это область исследований, которая фокусируется на конструировании живых систем для производства ценных лекарств или зеленой энергии.

Одна из центральных идей — сделать возможным создание живых существ, таких как микроорганизмы или растения, с использованием инженерных методов. В частности, ученые стремятся перенести принципы рационального проектирования, известные в производстве механических и электронных машин, в биологию.

Механические часы, автомобиль или компьютер состоят из множества различных стандартных компонентов, которые можно комбинировать в более сложные устройства и подсистемы, выполняющие определенную функцию. Эти подсистемы, в свою очередь, можно объединить в машину.

Синтетические биологи работают над созданием биологических стандартных частей с конкретными функциями для конструирования организмов. Это позволит надежно производить лекарства в промышленных масштабах.

Применение инженерных методов для проектирования биологических систем можно рассматривать как современную версию механистической биологии французского философа Рене Декарта и его тезиса об организмах как машинах.

Во времена Декарта (первая половина XVII века) по Европе было принято демонстрировать сложные механизмы. Декарт выдвинул утверждение, что живые тела (животные и тело человека) не только сравнимы с машинами, но и фактически являются (пусть и чрезвычайно сложными) машинами, созданными «божественным замыслом». Таким образом, для Декарта не было принципиальной разницы между естественно развившейся уткой и механической уткой, созданной человеком, — лишь разница в степени их механической сложности.

Критики видения синтетической биологии о рациональном проектировании «живых машин» утверждают, что оно основано на ошибочной механистической биологии Декарта.

Почему организмы — не машины

Одно из основных возражений против отождествления организмов и машин заключается в том, что их поведение нельзя свести к активности и взаимодействию их частей.

В отличие от механических часов, чья активность полностью определяется «снизу вверх» активностью и организацией их частей, организмы влияют на активность своих частей. Например, мышцы начинают расти, если начать тренироваться. Кроме того, части часов существуют до самих часов. Не часы создают свои собственные детали.

В отличие от этого, организмы самовоспроизводятся в том смысле, что именно организм строит и поддерживает свои части. Если синтетическая биология предполагает механистическую биологию Декарта, то она может зайти в тупик.

Так опирается ли видение рационального проектирования организмов на буквальное, а не только метафорическое понимание идеи, что организмы — это машины?

Ответ синтетических биологов

При ближайшем рассмотрении попыток синтетических биологов применить инженерные методы к живым системам выясняется, что они хорошо осознают фундаментальные различия между организмами и машинами.

Одна из главных мотиваций для разработки инструментов и методов создания живых организмов заключается в том, что чрезвычайно сложно полностью понять, как функционируют даже простейшие формы жизни.

Жизнь, какой мы ее знаем, — результат эволюции путем естественного отбора. Таким образом, естественные организмы больше похожи на продукт работы мастера-ремонтника, чем на результат рационального замысла инженера.

Поэтому, если мы хотим решить насущные проблемы, такие как производство ценных лекарств или биотоплива, с помощью биотехнологий, заманчиво сосредоточиться на создании предсказуемых и надежных синтетических организмов как альтернативе работе с естественно развившимися организмами.

Я полагаю, именно это побуждает синтетических биологов применять методы рационального проектирования к биологическому материалу — а не убежденность в том, что живые организмы и механические часы по сути одно и то же.

Реалистичны ли решения синтетической биологии?

Возможно ли вообще создать новые формы жизни?

Декарт скептически относился к этой идее и считал, что для создания чего-то столь же сложного, как живая машина, потребуются божественные навыки.

Среди синтетических биологов также широко распространено признание того, что производство сложных синтетических организмов «с нуля» — дело не ближайшего будущего.

Когда ученые производят вещества для лечения рака, они не создают новое растение. Скорее, они пытаются объединить строительные блоки существующих растений с синтетическими частями и устройствами.

В результате получается не полностью рационально спроектированный организм, а организм, содержащий созданные человеком части и модули, которые позволяют ему надежно выполнять определенную желаемую функцию.

Таким образом, в каком-то смысле можно сказать, что организмы, созданные с помощью синтетической биологии, будут более похожи на машины, чем естественно развившиеся организмы.