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每个人都有自己的DNA知情权。 比尔·盖茨对《连线》杂志说，如果他还是个少年，他就会做生物黑客了。“如果你想用伟大的方式改变世界，就从生物分子开始吧。” 《想当厨子的生物学家是个好黑客》，这里是生命科学领域的比尔·盖茨和乔布斯的故事。 小红猪将连载本书前言、第一章和第二章内容。 首先放出的是前言和本书第一部分（共三部分）的开篇内容。 前言将一个新生命带入世间永远都需要强大信念的力量。无论何时何地，父母始终需要坚信，未来会给自己的孩子带来更好的生活，至少不会更差。而现在，是个生儿育女颇为尴尬的时代。这个时代有很多让人悲观的因素，不知道父母是不是也能找到同样多的理由相信，未来孩子们会过上更高品质的生活。在人们的情感天平上，技术发展的希望和隐患其实势均力敌。 几年前，《经济学人》杂志在封面文章中报道了RNA科学研究中的一些微小的前沿进展。在中学的生物课堂中，我学到了DNA可以编码遗传信息，而RNA可以把这些信息传送到细胞里的一些特殊位置，在这里，遗传信息可以被翻译成组成我们身体结构的基本物质——蛋白质。然而这篇文章里提道，科学家们对RNA的最新了解包含了“生物学大爆炸”理论。按照这篇文章的说法，生物学在21世纪的重要性堪比20世纪的核物理学。 这种诱人标题确实能有效推销杂志，但这篇文章并没有足够的说服力，来让我相信RNA科学的进展能与分裂原子的技术相媲美。但随着对这门学科的了解逐步深入，我开始认同这篇文章里更宽泛的一个论断：生物学，尤其是分子生物学，将是我们这个时代最耀眼的一门科学。随着我对这门学科更加关注，我发现这个领域到处都潜伏着变革的生机。比如，可以长成任何组织的干细胞、能在几周内破译一个人的全部DNA中的约30亿条碱基对序列的测序手段、对疾病的基因根源的深刻了解、利用转基因手段孕育自然界没有的新生命。 我惊异于这个领域还有多少新知等待我们去学习，未知的东西可能远比研究者能做的和已知的要多。关于生物的基本单位——细胞——的复杂性的每一个新进展，都让我们瞥见生物体更复杂的一面，除非触及已知知识的边界，科学家们才能意识到这种复杂性的存在。比如，调控遗传密码在全身表达的复杂信号通路、蛋白质精细的折叠模式、控制基因表达与基因沉默的微妙机制、癌细胞那种令人抓狂的飘忽——从进化上看来简直像自杀机器一样。生物学家面前有很多扇门，等着他们去打开。20世纪，人们忙于探索苍穹以及地球以外的世界。21世纪，我们转而向自身进发，了解生命及其复杂的秘密。也许我们并不能发现生物界的大爆炸理论，但一些勇猛的开拓者们可能会带领我们进行生物技术领域的登月之旅。 登月的类比也许并不准确，2003年人类基因组计划的完成标志着人类在生物领域迈出了巨大的一步。可能当人类首次将两种不同生物的基因拼接在一起时，我们便已经获此殊荣，那时尼尔·阿姆斯特朗在月球迈出一小步也不过4年时间。也许，基因剪接技术与内燃机的发明具有同等重大的意义，而人类基因组计划的重要性则可以与莱特兄弟首次试飞相提并论。20世纪航空航天技术实现了从基蒂霍克（ 美国北卡罗来纳州的一座城镇，是莱特兄弟试飞成功的地方。——译者注）到宇宙空间站的跨越，如果21世纪生物学也能够以此速度发展，那么100年后，生命科学将会焕然一新。 在动笔写这本书的不久前，我参与了所有基因工程实验中风险最大的一项——成为一名父亲。当生命本身已经成了一个并不稳定的范畴，将新生命带入这个世界会让你产生一种奇怪的焦虑感。为人父母的都怕不可知的未来。不过，十几年前，怀疑自己儿子的遗传基因是不是被做了手脚仍然像是一种科幻妄想。靠谱的科学家不会提到，生物工程师很快就能将马的基因转到人体内，好让人跑得更快，或者把鱼的基因转到人体内，好让我们能在水下呼吸。不过，这种漫画式的天马行空里也蕴藏着成为现实的可能性。“转基因人类”这个概念即便并不可信，至少也是可以理解的。鼓捣我们的遗传信息这种事情，感觉并不像是基础科学问题，而是工程学问题。科学家们能描绘出粗糙的实践草图，不过具体的细节操作，他们就需要继续摸索了。 尽管我们一时还意识不到，但试图描绘完整的遗传蓝图的史诗般的探索已经在进行中，并将会改变我儿子和他这一代人的生活。他们将是基因图谱绘制完成后出生的第一代人。在理解图谱上基因的意义和功能上所作出的任何努力，都标志着我们又进一步了解了特定的自我。同时，每一个发现也意味着，我们在改造自身的道路上迈进了一步，改造之法必然会同时掀起希望和恐惧。我想去了解儿子的未来会是什么样。这本书的主题就是探讨未来的样子，以及通往未来的指路人。 第一部分：黑客/开源地球上破坏性最强的力量潜藏于DNA中。不信？2009年，猪流感爆发不过5天，这种寄生在猪身上的病毒只是换了换几个基因的位置，就让墨西哥全国瘫痪了。学校放假、教堂关门，就连墨西哥城著名的独立日游行都被迫取消了。 在美国，感染新型病毒的几十例流感患者使航空公司股价大跌。权威评论员也念叨着，经济复苏会因为猪流感爆发而停滞。俄罗斯和中国禁止从美国进口猪肉。欧洲国家也警告民众慎重选择北美游。 接下来的几周，人们发现新型猪流感病毒并非之前害怕的那样致命。不过它制造社会经 济混乱的潜力绝对毋庸置疑。病毒是世界上最原始的生命形式，而仅仅是其遗传密码中几个字母消失不见或者互换位置，它就能改头换面。这一小段被打乱的DNA，立刻受到一国政治、经济和社会机构的强烈关注，其影响力之大毫不逊色于战争、金融危机或者自然灾害。 这些社会灾难就像黑暗骑士（指的是欧洲民间传说里的无头骑士，是死亡预言的传达者。——译者注）一样让人难以安枕。但是，瘟疫是比其他几种灾难更可怕的梦魇。我们的肉眼看不到病原体，听觉、嗅觉也对它们无能为力，但它们却无处不在。这些致病微生物毫无良知，丧心病狂地到处传播，残酷无情。我们感到自己只能被动挨打，甚为恐惧。不过试想一下，如果我们对此能有一点掌控力，如果我们能亲眼看到温和无害的DNA片段上是如何发生遗传变异，产生出致命细菌，而且不仅能看到，还能了解甚至改变这个过程，那事情会变成什么样。 疾病预防控制中心（Centers for Disease Control，CDC）首次宣布检测到猪流感3天后，麦肯齐·考威尔（Mackenzie Cowell）在推特（Tweet）上发表了一条微博表达自己的不满：“@CDCemergency（即疾病预防控制中心应急准备，译者注）拒绝回答与H1N1病毒基因组序列特征有关的问题。” 在一个可能的全球性瘟疫的攻势中，需要担心的事很多，相比之下，考威尔的担心略显含糊，也似乎不那么重要。但是，这位看上去有些顽劣的24岁年轻人坚信，自己成百上千的微博粉丝明白他的隐忧，也明白这一问题为何如此重要。 考威尔是DIYbio组织的发起者之一。这个组织的大本营在马萨诸塞州的坎布里奇市，考威尔和其他成员认为，生物技术非常重要，不能只被专家据为己有。也就是说，他们觉得政治和官僚主义使最新研究发现转化为有益应用这个过程变得极为繁琐，所以高校、公司和政府在进行生物科学研究和应用时，会束手束脚，困难重重。这些人也相信，计算机科学、遗传学和工程学正在快速融为一体，很快就会让没有硕博学位的玩客（tinkerer）和发烧友们足不出户便能玩转复杂的遗传工程技术。 但是在猪流感爆发的情况中，DIYbio组织的成员们更担心另一件事情：病毒导致的传染病马上要肆虐全球了，可CDC根本不愿公布病毒的遗传信息。 在过去的10年中，科学家在破解DNA和人体奥秘等方面进展神速。科学家发现，DNA 中的信息全部由A、C、T、G这4个字母编码而成，这些字母代表不同的脱氧核苷酸 ，30亿对脱氧核糖核酸组成了人类DNA，人类基因组计划这项惊天动地的项目历时13年，花费2.7亿美元，于2003年顺利完成。猪流感爆发的时候，某家公司只要花几周时间和5万美元便能完成一个人全部DNA的测序工作。更先进的计算机、软件和光学系统是使遗传数据爆炸成为可能的主要技术原因。随着海量信息的不断积累，生物学家注意到控制电脑的代码和编码生命指令的基因之间，具有惊人的相似性。遗传学家得到的信息越多，越会忍不住把DNA视为生命的软件。也许我们的血肉之躯就像计算机一样，里面运行着世界上最复杂的代码。
一个脱氧核苷酸分子是由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成的，4种脱氧核苷酸的不同就在于含氮碱基不同，所以编码遗传信息的核心内容其实是不同的碱基。因而通常也用碱基或碱基对来衡量DNA或基因组的长度。后文常用碱基代替脱氧核苷酸这个概念，在此特此说明。——译者注 考威尔建立的DIYbio，以及这个组织在旧金山、纽约和其他地方的分支的成员自称为生物黑客（biohacker）。他们对于人类和计算机之间的共性欣然接受，并认为，如果计算机可以用程序控制，而生物和计算机也没多大差别，那生命同样可以被编程。生物领域中的“黑客行为”并没有任何贬义色彩，它不意味着非法闯入系统、窃取他人信息或者践踏隐私，和传播计算机病毒更是绝对无关。DIYbio组织成员们所倡导的生物黑客行为是单纯依靠智慧而非体制，用优美、有创造性、独立的设计方案来研究生物学。这个方案就是“黑客”。黑客们解决问题不需要任何高端的实验室设备、政府资金支持或者同行评审，他们需要的只是尽可能多的行动、观察和思考。黑客就诞生在创意达人圈子的某个角落里。生物黑客的信条指出，黑客方案的实现，只需让大众有权使用相关工具，有权学习相关知识，以及行使这种权力的自由。全球性传染病一触即发之时，没有什么比猪流感本身更值得一“黑”的了。 但让生物黑客能放手行动的前提条件是，猪流感病毒的基因组序列必须开源。因此，很需要敦促CDC公开序列，这能让任何愿意对猪流感重拳出击的人大显身手。开源软件的支持者们极力主张，他们的运动展示出了聚集创意头脑们集思广益的优越性。他们认为，抛开了所有权的严格制约后，好点子就源源不断了。这种做法让我们有了Linux——一个能取代Windows的快速有趣又免费的操作系统。 与此同时，权力集中的官僚主义会因利益驱动而舍弃好点子，它们将代码放在体制内高度保密，最后我们就只能用Windows Vista，这个很快就被彻底遗忘的XP的升级版。与考威尔一样的生物黑客相信，把这种模式套用到对付猪流感当中，也能得到最快速有效的解决方法。而如果把猪流感交给政府机构和大型制药公司，那么很可能，有最好点子的那个家伙完全没有解决问题的机会。 最具革命意义的计算机硬件和软件创新中，大部分都是来自车库。比尔·休利特（Bill Hewlett）和戴维·帕卡德（Dave Packard）（比尔·休利特和戴维·帕卡德是惠普公司的创始人。——译者注） 正是在车库里酝酿他们的资讯技术业巨擘。史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）和史蒂夫·沃兹尼亚克（Steve Wozniak）在20世纪70年代时，组装出了第一台苹果电脑，他俩是居家计算机俱乐部里最早的黑客成员。谢尔盖·布林（Sergey Brin）和拉里·佩奇（Larry Page）的谷歌公司也是诞生于朋友家的车库里。 马克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）则是在自己的宿舍里搞出了Facebook。这些榜样给了生物黑客一些底气，让他们可以嘲笑专业主义的虚伪和专家崇拜。信息技术领域中的非专业研究者成为变革者，现在由他们来定义自己领域的“专业”了，因为他们的想法成功了 [他们虽然披着商人的外衣，但内心仍然是极客（geek）]。21世纪，人们利用无数的鸡蛋生产猪流感疫苗，这种生产疫苗的方法已经用了50多年了。改进这种原始方法的技术并不是没有，但是产业界和政府还没有推广，即使是面对猪流感的恐怖威胁的情况下，他们也没有推广新技术的行动。生物黑客希望他们能让别人试试，至少也让体制外的人尝试一下。 “大家都明白，只有把术业专攻各不相同的一群人放在一起，让他们集思广益想办法解决问题，这样才能产生创新。如果我们能够建立一种系统或者框架，允许所有领域中的热心人士参与到生物领域中，世界会变得更美好。”考威尔告诉我：“大多数时候，从本质上讲生物跟烹饪没什么区别。” 大家也都明白，如果一个人搞明白了怎么能消灭一种病原体，那他也可能会搞清楚怎么制造更多。正是因为这一点，人们才会区别对待居家生物技术和在地下室里自酿啤酒以及传统黑客行为。厨师在厨房里试验新鲜玩意儿，后果也不过就是蛋奶酥软塌塌的不好吃。拿着烙铁焊电脑的人失败了，后果也不过是手指被烫到了，还有计算机硬件变成了一箱子破铜烂铁。而一名生物黑客呢，无论你是粗心大意的倒霉蛋，还是才华横溢的大魔头，理论上讲，有朝一日都有可能搞出个变种的猪流感病毒，能让各种抗病毒药物对其统统失效，而且一旦放出来，就可能弄出你自己也收拾不了的烂摊子。 DNA的破坏性力量改变了开源争论双方的关系。在计算机软件领域，知道源代码的黑客可以编写出有用或者有破坏力的新应用。计算机领域的术语直接来源于生物：恶意代码就是“病毒”；电脑遭到恶意代码攻击就称为被“感染”了。计算机安全措施不到位会导致严 重的后果。理论上，被黑客入侵的防御系统可能会往天上发射导弹。 但是，跟生物黑客行为搭边的疯狂科学家导致的恶果能使大众激起更多本能的恐惧。未来的弗兰肯斯坦博士能做的可就不仅仅是造个人类体型大小的怪兽偷偷地尾随村民这种小事。当今用于读取和编写DNA的技术前景最辉煌，同时也让人们担心，有人会在厨房里面合成出微小的超级病菌，并且直到恶果无法挽回，人们都还看不见它们。也许，任何人能从网上查到流感病毒的遗传密码就是超级病菌诞生前的序幕。 一旦科学家能在最初猪流感爆发后的短时间内分离出病毒，对病原生物进行基因组测序便是小菜一碟。不久之后，通过从零开始编写代码创造新病毒会变得非常简单。把这个代码给任何有要求的人，一下子就使遥不可及的事情变成了一条同时通向毁灭与革新的路。正如猪流感和接踵而来的恐慌所展示的那样，生物黑客也许能够通过利用人群传播传染病将恶意最大化。数字性破坏会危害经济和基础设施。但是碳衍病毒不比代码，它能激起更大的恐惧。 几十亿年的演化过程造就了完美的病原生物，而创造出破坏力能与之比肩的新奇细菌或病毒，也许是科学永远都不可能做到的。现在，就连击败已经了解得比较透彻的细菌，比如普通感冒和流感病毒，都让学者们焦头烂额。这部分是因为自然选择的力量让这些病菌变得无比强大。在实验室里诞生的新型病原体，如果被放到已经满是自然进化而成的强壮微生物的环境中，很可能会败下阵来。即使这样，联邦政府还是生怕恐怖分子会把目光转向生物领域，寻找下次对美国进行恐怖袭击时用的武器。如果真有可能的话，犯罪分子恐怕不需要动用最新的遗传工程技术也能成功造成一些破坏。大自然早就准备好了一个暴徒武器博物馆，里面满是能致人伤残和死亡的毒物和病原体。而要搞明白如何让这些杀人利器茁壮成长几乎也不需要什么硕士学位。 像所有强大的技术一样，生物技术也是一柄双刃剑。遗传工程民主化进程中的关键问题在于，将生物技术的工具和技艺交到更多人手上是否会打破利弊间的平衡。主要科研机构中，生物技术产生了迄今为止最有前景的抗癌药物。资金雄厚的专业人士也创造出了基因增强过的细菌，它们的杀伤力更强，至少理论上是这样。在监管更少的情况下有更多人进行基因操作，这会让生物技术变得更好还是更坏？不管准备好了没有，我们可能会比想象中更快找到答案。 关于本书作者：马库斯·乌尔森（Marcus Wohlsen），先后毕业于哈佛大学和加州伯克利大学。现为《连线》杂志记者，专注技术类报道。 译者：肖梦，复旦大学生物系毕业。爱好科普、科幻和翻译。 |
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