Мосты будущего

Новая эра станет временем расцвета биотехнологической революции – это наш Второй мост. Однако в конечном счете даже перепрограммированная и оптимизированная биология будет иметь массу ограничений по сравнению с тем, что мы можем создать, выйдя за рамки биологии. На Третьем мосту нас ждут нанотехнологии, которые можно считать и информационными. Нанотехнологии используют автоматизированные процессы с массовым параллелизмом в реорганизацию материи и энергии на молекулярном уровне для создания новых материалов и механизмов, гораздо более сложных и мощных, чем биологические.

Нанотехнологическая революция еще только начинается, но и она будет развиваться в экспоненциальном темпе. Уже сегодня проводятся десятки экспериментов по исследованию наноинженерных устройств размером с клетку крови, выполняющих терапевтические функции в кровотоках животных. Уже разработаны первые наноустройства, известные как BioMEMS (биологические микроэлектромеханические системы), предназначенные для выполнения широкого спектра диагностических и терапевтических задач, требующих высокой точности. Современные BioMEMS впрыскивают факторы свертывания крови пациентам с гемофилией, контролируют уровень инсулина в крови у больных диабетом, вводят дофамин в мозг пациентов с болезнью Паркинсона, отслеживают электрическую активность у пациентов с неврологическими заболеваниями, а также прицельно воздействуют на злокачественные образования противоопухолевыми препаратами. Группа ученых из Национальных лабораторий Сандиа создала микроустройство, которое может захватывать своими «челюстями» отдельные клетки и имплантировать в них ДНК, лекарства, белки и другие терапевтические вещества. Уже существуют концептуальные проекты нанороботов, которые смогут заменить эритроциты, лейкоциты, а также тромбоциты, и будут выполнять свои функции в тысячи раз эффективнее, чем собственные клетки.

Получается, в наших кровотоках будут циркулировать миллиарды нанороботов, улучшающих и заменяющих наши биологические кровяные тельца; они будут поддерживать в крови идеальные уровни питательных веществ, гормонов и других веществ. Помимо этого, будут выводить токсины, уничтожать патогенные микроорганизмы, такие как бактерии, вирусы, раковые клетки и прионы, и в целом поддерживать жизнеспособность и крепкое здоровье каждой клетки.

В конечном счете нанороботы будут изнутри выполнять целый ряд хирургических операций без разрезов и шрамов. Миллионы вводимых в организм пациента помощников будут действовать синергетически, и каждый из этих нанохирургов будет выполнять свою работу поклеточно, удаляя раковые опухоли, восстанавливая сломанные кости и устраняя холестериновые бляшки из артерий с такой высокой точностью, о которой любой настоящий хирург может только мечтать. Новые разработки в области искусственного интеллекта позволят отдельным членам таких «нанохирургических бригад» поддерживать связь и координировать свои действия. Нанороботы смогут даже работать внутри клеток, восстанавливая или заменяя поврежденные и дефектные структуры, например, ДНК митохондрий или ядра.

А еще нанороботы будут непрерывно отслеживать состояние различных систем организма, что позволит быстро корректировать схемы лечения в соответствии с изменениями в состоянии организма и даст возможность узнавать об угрожающих ситуациях до того, как они разовьются. Такие сенсорные устройства будут патрулировать наши организмы изнутри и при обнаружении угрозы начнут лечить, вводя лекарства и выполняя микроскопические хирургические операции. Группа ученых из Гарварда уже разрабатывает наносенсоры, способные проводить анализ любой физиологической жидкости (будь то кровь, слюна или моча) для обнаружения таких проблем, как вирусные инфекции, рак, генетические дефекты, а также нежелательное взаимодействие лекарств. Исследователи из Эдинбургского университета разрабатывают распыляемые нанорегистраторы, призванные сочетать в себе компьютер, беспроводную связь, а также датчики температуры, давления, света, магнитных полей и электрических токов. Группа ученых научно-исследовательского института Аллегейни Зингер в Питтсбурге разрабатывает сенсорных роботов, которые, функционируя в организме, смогут обнаруживать инфекцию, определять ее источник и вводить антибиотик, необходимый для борьбы с конкретным патогенным микроорганизмом.

И вместо того чтобы ремонтировать гены, мы наконец сможем полностью замещать свою ДНК микроскопическими компьютерами, чей программный код можно перепрограммировать по беспроводной связи, а значит быстро реагировать на такие угрозы здоровью, как вирусные инфекции и рак. В нескольких университетах ученые уже модифицировали клетки для выполнения ряда основных компьютерных функций и получили возможность поддерживать беспроводную связь со встроенными в них компьютерами. В конце концов подобные разработки приведут к возможности контролировать экспрессию генов с пульта дистанционного управления.

Читатель: «Получается, если все эти штуки окажутся в наших телах, мы перестанем быть людьми».

Рэй2034: «Честно говоря, в 2034 году почти все мы – киборги».

Терри: «Уже сейчас, в 2009 году, среди нас есть киборги – например, люди с болезнью Паркинсона, использующие нейроимплантаты, а также диабетики с искусственной поджелудочной железой».

Рэй: «При этом мы все равно считаем их людьми».

Терри2034: «И мы с нашими миллиардами нанобиотных имплантатов по-прежнему считаем себя людьми. Наши технологии всегда были частью нас самих».