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定制婴儿“特长生”,可能吗?《重新设计生命》全面科普 “基因编辑”到底是什么

来源:潇湘晨报作者:储文静编辑: 值班编辑时间:2018-12-01 08:00:01

  2018年11月最后一周,“基因编辑”一词刷爆朋友圈。中国人从来没有如此关注过一项略显生僻的高精尖科学。kjt潇湘晨报网

  对于普通大众来说,更多的则是疑惑与哗然:生命难道真的像电脑上的文本文件一样容易被编辑和修改?如果我们对生物的遗传密码这儿修修,那儿补补,将会怎样?当人类掌握了操控基因信息能力时,是否能将孩子设计成像C罗一样的球星,像莫扎特一样的钢琴家,像爱因斯坦一样具有科学天赋?未来的生命体是否能够纯粹由人工合成,也就是人造人?那些只存在于科幻电影里的桥段,仿佛离我们并不遥远。kjt潇湘晨报网

  “基因编辑”到底是什么?《重新设计生命》一书或许给你比朋友圈科普文章更全面的答案。作者约翰·帕林顿,是牛津大学细胞分子学教授,也是一位科普作家。他告诉我们用这把充满魔力的“基因剪刀”,重新设计生命后,这个世界将会如何改变?还有一个非常重要的问题,既然基因编辑技术这么牛,为什么没有被推广?也将在这本书中找到答案。kjt潇湘晨报网

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   在极端天气下可生存的农作物kjt潇湘晨报网

  18世纪,当彼得大帝把欧洲其他地区早已接受的马铃薯引入俄国时,引发了农民的暴动,因为他们觉得这是为了夺走他们的碳水化合物的传统来源——黑面包。彼得大帝的一名秘密警察曾报告说:“他们无知地指控……马铃薯是一种受诅咒的果实,培育它会让上帝拒绝保佑俄国土地肥沃。所以,莫斯科省的农民拒不服从,有的村子的农民甚至毁坏了整片马铃薯田。”kjt潇湘晨报网

  然而,不论农民们对马铃薯有着多大的抗拒,最后,马铃薯的营养价值还是战胜了一切。从前抵抗马铃薯的核心地区现在成了俄罗斯的主要马铃薯产地。kjt潇湘晨报网

  对新食物的抗拒,并非只存在于从前。在21世纪,同样有一种新型的食品引起了人们的反对,乃至恐慌:它就是转基因食品。kjt潇湘晨报网

  无论是更瘦的猪肉,更甜的草莓,更熟的番茄,还是在油炸后产生更少致癌物质的马铃薯,其实都是基因组编辑技术对食品生产的改变。基因编辑技术就存在于我们的日常生活之中。kjt潇湘晨报网

  目前,对于转基因食品的反对声音,主要聚焦在三大方面:对人体健康的潜在毒性、对环境的危害,以及未来可能产生的一种影响:食品生产进一步被集中在巨型农业公司手中,而使得小农户被逼破产。kjt潇湘晨报网

  虽然转基因农作物是否对人体有毒存在争议,然而,人们提出的关于基因传播的问题至关重要。基因编辑技术会如何加入到食品生产中去?它的影响是负面的,还是正面的?新技术将把我们带到一个无法自主选择的、噩梦般的未来食物生产图景中,还是能在农业中产生更加积极的用途?kjt潇湘晨报网

  约翰·帕林顿认为,基因组编辑技术能够同时改变多个基因的能力,可能会让我们能够彻底变革动植物物种,让它们能够耐受全球变暖现象所带来的极端气温、旱涝或海洋中酸碱度和盐度的变化。全球变暖已经给小麦和玉米等主食作物的产量造成令人担忧的影响,基因组编辑技术也许在这里能帮得上忙,科学家可以用它来开发农作物,使它们能够忍耐极端温度、干旱和风雪。为了应对如此极端的变化,科学家要做的可能不只是对现有的农作物修修补补,而是需要对植物的基本生物特性来一场大变革。kjt潇湘晨报网

  有科学家在菲律宾做了这样的尝试,他们从光合作用入手,重写水稻的生理学,使它们可以在由于气候变化而变得更热和更干的地区提高产量。还有科学家正在研究通过把耐受热、干旱和高盐土壤的基因转入水稻等植物,他希望创造出在最脆弱的生长时期受到环境胁迫也能活下来的农作物。kjt潇湘晨报网

  对于世界主要的粮食作物进行如此激进的改变,在技术上是否可行,在政治上是否能被人们接受,目前都尚不可知,但至少基因组编辑技术现在让此类改造变成可触摸的现实,不再是白日梦。kjt潇湘晨报网

   “环保猪”、“科学怪鱼”和肌肉公牛kjt潇湘晨报网

  多年前曾看过一个笑话:既然大家都喜欢吃鸡腿,就有人研发出一种有八只腿的鸡,只是,因为八只腿的鸡跑得太快,人们一直没有办法抓住它们。kjt潇湘晨报网

  笑话归笑话,回到我们的论题中,八只腿的鸡是否真的可能被研发出来吗?答案居然是肯定的。kjt潇湘晨报网

  《重新设计生命》中介绍,20世纪90年代中期,加拿大圭尔夫大学的塞西尔·福斯伯格团队做出一种“转基因猪”。他们用传统转基因方法使猪产生植酸酶,这种酶可以分解植物中含磷的植酸。福斯伯格把这个转基因猪的品种命名为“环保猪”,因为它排出的粪便中磷的含量更低,对环境的污染更小。同时人们因为不需要额外花钱购买无机磷或者植酸酶饲料而更经济实惠。但由于反转基因人士的反对,将环保猪用于商业用途的申请没有获得批准。kjt潇湘晨报网

  另一个被搁浅的转基因动物的课题,是超级三文鱼。这种鱼产生于1989年,它的创造者,纽芬兰纪念大学的加思·弗莱彻和同事把大鳞大马哈鱼的生长激素基因和一种长得像鳗鱼的大洋鳕鱼的一个高活性的DNA调控元件拼在一起,并把生成的基因构件导入了大西洋鲑鱼的受精卵中。这种“水优基改三文鱼”生长时间是常规饲养品种的一半,消耗的总饲料量也减少了25%。2015年11月,美国食品药品监督管理局批准了这种转基因三文鱼进入市场,然而,由于强烈的反对运动,65家超市和7家海鲜公司与餐馆签署了不贩卖转基因三文鱼的保证书。kjt潇湘晨报网

  基因组编辑技术和过去的转基因技术的主要不同点是,它能够产生一个或多个基因的精准改变,同时不会导致基因组中其他改变。它价格低廉、高效,几乎可应用于所有动物物种。kjt潇湘晨报网

  最近有一项研究,科学家用基因组编辑技术培育了肌肉含量更高的巴西内罗门牛。这项研究把比利时蓝白花牛(一种笨重却产出异常多精瘦肉的牛)基因组中的一个基因突变引入了瘦长但耐热的内罗门牛中。内罗门牛有了这个突变之后,既可以提供品质上乘的肉,也可以在巴西等无法饲养比利时蓝白花牛的炎热国家饲养。kjt潇湘晨报网

  事实上,一项“千牛基因组计划”已经解码了234种奶牛的基因组,包括瑞士弗莱维赫牛、荷斯坦牛、娟珊牛等,意味着育种者可以在牛出生时就准确地了解它的遗传背景。kjt潇湘晨报网

  毫不夸张地说,将这些转基因动物转化为产品的限制不再是技术上的了,而只是法律上的。kjt潇湘晨报网

   婴儿特长生是否可以成功“定制”?kjt潇湘晨报网

  在经典科幻电影《银翼杀手》中,干细胞技术被用来创造“复制人”。这些“复制人”表面上看起来与成年人没有两样,但被设计成具有超人力量或美丽容貌。复制人是人类的奴隶,用来参与军事对抗或从事危险的工作,或者作为为人类性需求服务的“快乐模型”。为了控制他们,人们把复制人的寿命设计得极短。当一些复制人开始反抗时(反抗也是因为他们的程序禁止他们做一些事),故事的冲突开始了。电影表现了遗传工程可能会以怎样的方式产生一个事与愿违的结果。kjt潇湘晨报网

  人类对生命奥秘的探索从未停止过。kjt潇湘晨报网

  从利用细菌自行复制胰岛素到发现DNA双螺旋结构,再到基因组测序,人类在读取生命密码中体会造物神力。如果说,基因组测序是“读懂生命密码”,那么基因组编辑就是“编写生命密码”。从“读”到“写”,了解生命、改造生命甚至设计生命都不再是天方夜谭。kjt潇湘晨报网

  但是,2015年11月,在华盛顿举行的一场讨论基因组编辑技术的科技和伦理的国际会议上,超过150名生物学家向会议提交了一份声明,号召在世界范围内禁止对胚胎的基因编辑,称这种做法会“无可挽回地改变人类物种”。kjt潇湘晨报网

  《重新设计生命》的作者认为,对安全性的担忧,只是困扰生殖细胞基因组编辑的反对者的问题之一。人们主要担心的一个问题是,用这种方法来治疗疾病最终会导致“定制婴儿”的结局——产生因遗传改造而生来就有美貌、高智商,或者在运动方面、音乐方面有杰出天赋的人。不但如此,人们担忧这种只有富人才能用得起的技术会产生一个把不平等和歧视“刻到人类基因组里”的世界。kjt潇湘晨报网

  其实,在我们沉迷于“基因组编辑技术可以被用来产生能力增强的人”这种想法以前,应该先考虑一下环境因素和遗传因素之间,以及基因之间的相互作用的复杂性,因为这些都是塑造一个人的要素。kjt潇湘晨报网

  C罗经常被奉为“地球上最伟大的射手”。有发现表明,他的脚踝处有一根额外的骨头,有人说这是他能射出旋转球、骗过守门员的因素之一。然而,只关注这种生理特征的做法低估了C罗成功中另外一个关键因素——在追求梦想的过程中洒下的“鲜血、汗水和眼泪”。kjt潇湘晨报网

  另一位伟大的足球运动员,里奥·梅西有天生的生理缺陷——生长激素异常,如果不加治疗,成年后他的身高可能不会超过一米四。但在阿根廷长大时,梅西发现了补偿他身高缺陷的方法:虽然难以靠身体对抗冲过对方的防线,但他学会了如何灵巧地过人,成为过人技巧方面的大师。kjt潇湘晨报网

  天才需要先天和后天的共同作用,这一点不仅限于体育运动方面。比如,爱因斯坦就是从一个“学校开除了我,我也开除了学校”的年轻人,变成史上最伟大的科学家之一。达尔文在年轻时也曾经是“他自己和家族的耻辱”。无论先天的基因如何,后天的环境和自身努力,也至关重要。kjt潇湘晨报网

  事实上,用基因组编辑技术来“定制婴儿”就算在技术上有可能,在操作上也绝不是一件简单的事。kjt潇湘晨报网

  在英国,所有对于人类胚胎的操作,无论是出于研究目的还是临床目的,都需要来自人类生育和胚胎学管理局的执照。在美国,申请公共资金用于人类胚胎研究要更加困难。美国政府在人类胚胎研究方面的立场总体上趋于保守,最近美国国立卫生院发表的“不会资助任何对人类胚胎的基因组编辑研究”的声明就证明了这一点,对胚胎的基因组编辑“几乎被普遍认为是一条不应该跨越的界线”。kjt潇湘晨报网

   基因编辑技术被滥用的担忧kjt潇湘晨报网

  囊性纤维化、肌肉萎缩症,太痛苦了……基因编辑技术可以改正囊性纤维化或肌肉萎缩症等患病组织中的基因缺陷。如果基因组编辑技术的防故障能力越来越强,基因编辑技术可能会在医学中有巨大的潜力。除了HIV,基因组编辑技术也为对抗其他类型的人类致病病毒提供了一种潜在的手段。比如有科学家通过一种修改版CAS9酶来抵抗丙肝病毒,此外,人们正在开发一种RNA干扰方式来对抗埃博拉。kjt潇湘晨报网

  进一步说,如果基因组编辑技术创造出为需要器官移植的人提供心脏、胰脏、肺、肝的猪,会怎么样呢,这会不会意味着人类的生命会被极大地延长呢,因为一个人有任何关键的器官坏掉了,都可以通过再做一次移植来解决,所需要的钱可能只比在肉店买几块猪排多一点儿?如果这种策略成为医学中的家常便饭,它会不会改变我们对人类生存意义的理解?还有对于与我们亲缘关系最近的灵长类的遗传修饰,会不会使“人”的定义开始模糊呢?kjt潇湘晨报网

  基因编辑技术具有医学潜力,也有同样大的被滥用的潜力。这项技术被用来制造新型致命病毒怎么办?如何保证基因组编辑技术被用来使世界上大多数人获益,而不是仅仅增加企业的利润?遗传学正在揭示关于大脑工作的新信息,但会不会有一天被用作控制思想的工具?kjt潇湘晨报网

  许多许多问题,需要我们思考。kjt潇湘晨报网

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  潇湘晨报记者储文静kjt潇湘晨报网