Markowe dzieci i dzieci ich dzieci: jak AI i genomics wpływ na reprodukcję?

Jeśli osobno technologie rozwijały się tak szybko, jak chciał, teraz znaleźliśmy się na rozdrożu, kiedy musimy zbadać punktu styku technologii. Jak to, co się dzieje w robotyki określa, co dzieje się w dziedzinie druku 3D? Co można osiągnąć stosując najnowsze osiągnięcia w dziedzinie obliczeń kwantowych do nanotechnologii? Wśród wszystkich tych linii, jeden jest szczególnie interesujący przecięcie: sztuczna inteligencja i genomics. W każdym z tych obszarów obserwuje się stały postęp, ale Jamie Метцель uważa, że to właśnie ich konwergencja przybliży nas do zapomnianych terytoriów, o których marzyliśmy, czytając fantastykę naukową. "Zacznie się przeciąganie liny, i to będzie mecz pomiędzy realiami naszej biologii z wbudowanymi ograniczeniami i wielkości naszych aspiracji", mówi.

Метцель — starszy pracownik naukowy rady Atlantyckiej. W zeszłym tygodniu powiedział mi o swoich myślach dotycząca genomics i AI, a także o tym, gdzie ich konwergencja się skończy.

Życie, do którego jesteśmy przyzwyczajeni

Метцель wyjaśnia, że genomics jak obszar rozwijała się powoli, ale szybko zyskuje na obroty. W 1953 roku James Watson i Francis Crick identyfikowali strukturę podwójnej helisy DNA i okazało się, że kolejność par zawiera skarbnicy informacji genetycznej. Była to księga życia, znaleźliśmy ją.

W 2003 roku, kiedy Projekt ludzkiego genomu została zakończona (13 lat później i 2,7 miliarda dolarów wydanych), dowiedzieliśmy się, że genom składa się z 3 miliardów par zasad i lokalizacja poszczególnych genów w naszych chromosomach. Księga życia nie tylko istniała — można ją było przeczytać.

Przez piętnaście lat — w 2018 roku — już opanowali umiejętności precyzyjnego edycji genów roślin, zwierząt i ludzi. Wszystko szybko się zmienia i popycha nas do nowych granic. Zapomnij o czytaniu księgi życia — uczymy się jej pisać.

"Czytać, pisać i włamywać się — staje się oczywiste, że istoty ludzkie stanowią kolejną formę technologii informacyjnych, i jak nasze technologie weszły w wykładniczą krzywą odkryć, dokładnie tak samo będziemy świętować sami", mówi Метцель. "I to krzyżuje się z rewolucją w dziedzinie AI".

Nauka o życiu plus uczenie maszynowe

W 2016 roku program AlphaGo od DeepMind ograła najlepszego gracza świata w roku. W 2017 roku pojawiła się AlphaGo Zero: w przeciwieństwie do AlphaGo, AlphaGo Zero nie studiował na podstawie poprzednich gier w roku, a po prostu studiowałam zasady gry w go — i za cztery dni ograła program AlphaGo.

Nasza biologia, na pewno o wiele trudniejsze gry w go, i od tego warto zacząć. "System własnej biologii, którą staramy się zrozumieć, olbrzymia, ale co ważniejsze — zrozumiały".

Weź standardowy zestaw reguł naszej biologii, dane genomu — i, w końcu, może być nawet превзойдете naturę.

Wiele krajów już zaczynają produkować takie dane. Brytyjski National Health Service niedawno ogłosił plan sekwencjonowaniu genomów pięciu milionów brytyjczyków za następne pięć lat. W USA program badań All of Us секвенирует milion amerykanów. Chiny jeszcze bardziej agresywnie podchodzi do секвенированию swojego ludności i stawia cel sekwencjonowaniu połowę wszystkich noworodków do 2020 roku.

"Mamy ogromne pule секвенированных genomiki danych", mówi Метцель. "Prawdziwe otwarcie narodzi się w porównaniu секвенированных genomów ludzi z ich elektronicznymi rekordami medycznymi, a w końcu i z ich wpisami o życiu".

Zmusić ludzi dobrowolnie otworzyć dostęp do swoich danych — to już inna kwestia. Ale to właśnie tutaj brak ścisłej ochrony poufności danych w Chinach może być istotną zaletą.

Dla porównania genotypów i fenotypów w skali — najpierw miliony, a następnie setki milionów, a następnie miliardy, — zdaniem Метцеля, musimy sztuczna inteligencja i narzędzia analityczne dużych zbiorów danych, a także algorytmy, które znacznie przewyższają nam znane. Narzędzia te pozwolą nam przejść od dokładnego medycyny предиктивной medycynie, więc z pewnością będziemy wiedzieć, gdzie i kiedy są gotowe wystąpić różne choroby, i ukrócić ich wygląd.

Ale kiedy разблокируем własną genetyka, chodzi już nie tylko i nie tyle w opiece zdrowotnej. W końcu chodzi o to, czym jesteśmy — ludzie. Chodzi o tożsamości.

Markowe dzieci i ich dzieci

Zdaniem Метцеля najbardziej poważnym zastosowaniem naszego геномического wiedza będzie selekcja zarodków.

Obecnie procedury zapłodnienia pozaustrojowego (IVF) pozwalają wyodrębnić około 15 komórek jajowych, zapłodnić je, a następnie przeprowadzić badania genetyczne przed implantacją; w tej chwili można dowiedzieć się, jak wyglądają choroby, związane z mutacją jednego genu, i proste cechy jak kolor włosów lub oczu. Kiedy dotrzemy do milionów, a następnie miliardów ludzi z секвенированными genomami, otrzymamy informacje o tym, jak działa genetyka skali, i mogli zrobić bardziej doświadczonych wybór.

Wyobraź sobie odwiedzenie kliniki płodności w 2023 roku. Dajesz kawałek skóry lub próbki krwi, a dzięki zastosowaniu гаметогенеза in-vitro (IVG) twoje komórki skóry lub krwi stają się jajeczka lub spermą, nawet jeśli są bezowocne, które następnie można połączyć w zarodki. Dziesiątki setek zarodków utworzonych ze sztucznych gamet, dać kilka komórek, po czym komórki te секвенируются. Sekwencje genów opowie oprawdopodobieństwo pojawienia się określonych cech i chorób. "Kiedy genetyczne podłoże będzie wszędzie, możemy zrozumieć z coraz wyższym poziomem dokładności, jak zdrowe dziecko wyrośnie".

To, jego zdaniem, może to doprowadzić do dzikie i przerażające konsekwencje: jeśli weźmiesz 1000 komórek jajowych i wybierzesz jedną z optymalnych genetycznymi sekwencjami, można następnie "poślubić" swój zarodek z kimś, kto wykonał podobne rzeczy na drugiej linii genetycznej. "Twój pięciodniowy zarodek i obcym pięciodniowy zarodek обзаведутся dzieckiem w procesie IVG", mówi Метцель. "Następnie u tego dziecka będzie miała dziecko z innym пятидневным tylko embrionem z drugiej linii genetycznej, i można to kontynuować i dalej".

Brzmi niesamowicie, prawda? Ale czekaj, to jeszcze nie wszystko. Jak powiedział Jason Pontin w tym roku w magazynie "Wired", "technologie edycji genów, jak CRISPR-Cas9, pozwalają stosunkowo łatwo odzyskać, dodawać lub usuwać geny w procesie IVG, eliminując choroby lub wprowadzając ulepszenia, które falujący odbędą się przez cały genom dziecka. Wszystko to może brzmieć jak science fiction, ale dla tych, którzy śledzą badania, kombinacja edycji genów i IVG wydaje się nie tylko prawdopodobne — nieuniknionym rozwojem".

Wszystkie szalone po prostu

Awans na śliską ścieżkę edycji genów i krycia zarodków, pojedziemy w антиутопическую wyścigu do stworzenia doskonałego człowieka. Jeśli ktoś wkłada tyle czasu i wysiłku w dobór swoich zarodków, pada pytanie Метцель, jak on będzie do wyboru partnera do małżeństwa dla swoich dzieci? IVG pozwoli mu przyspieszyć ewolucję.

"wszyscy musimy stać się częścią kompleksowego, zintegrowanego, globalnego dialogu na temat przyszłości naszego gatunku", mówi Метцель. "Specjaliści w dziedzinie opieki zdrowotnej stają się ważnymi węzłami w tym". Nie w ostatniej kolejności w tym oknie może powstać pytanie dostęp do takich technologii, jak IVG; czy powinniśmy podjąć pewne kroki, aby IVG z narzędzia do bogatej mniejszości nie stał się narzędziem do jeszcze bardziej bogatego i jeszcze bardziej mniejszości, a tym samym раскачав nierówności i dalszą polaryzację społeczeństwa?

Jak zauważa Pontin, 40 lat temu IVG też wywoływała strach, zawstydzenie i opór — a dziś zapłodnienie in vitro jest tak samo normalne i powszechne, jak i miliony zdrowych niemowląt, utworzonych z wykorzystaniem tej technologii.

To trzeba regulować. Bo to życie. Zgadzasz się? Powiedz w naszej