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下一场革命

 dsye 2021-01-15
下一场革命——生物软件编程

生而为人,总会有那么一两个时刻在思考,人类文明的终极是什么,癌症、艾滋会不会被治愈,寿命会不会突破极限……

或许,下一场软件革命后你就会得到答案——生物软件编程。

通过生物软件编程的方式,人们可以修复受损的组织,重编有缺陷的细胞,进而从基因深处优化身体的健康,甚至赋予我们以合适的工具,让我们从遗传层面更好的去改造周围的动物、植物为我所用。

不要妄自菲薄,这并非不可能,人类已经拥有一些能让生物软件成为现实的工具。 通过 CRISPR 技术我们能够精确编辑基因,每次重写一个遗传密码,甚至能利用 DNA 开发一个合成电路。

只是在生物领域,我们有限的手段和认知让我们更多的倾向仅专注于局部, 所以生物编程还未能像电脑编程那样简单。而且生物系统和电脑系统几乎毫无相似之处。 相比电脑系统的人为可控, 生物系统能够独立于人的意识,进行自我生产,自我组织,并以分子规模协作运行,自行导致稳健的宏观输出。控制生物分子层面协作运动的程序就是我们需要突破的认知局限,也是生物编程的对象。

为了提高对细胞行为方式的理解能力,突破对生物程序认知的局限,跨越多学科的科研试错是必要的,很多科学家都在进行长周期的努力。

计算生物学家萨拉·简·邓恩就是其中之一,她致力于研究生物学与计算之间的联系,利用数学和计算分析来了解生命系统如何处理信息。她的团队曾经致力于研究一种独特细胞的内部生物程序——胚胎干细胞(ES 细胞)。 这些细胞很独特,未经历高度分化。 它们在后期能够分化成任何一种成熟细胞: 一个脑细胞,一个心脏细胞, 一个骨细胞,一个肺细胞 ,并走上不同的道路, 共同形成人体的所有结构和器官。

多年前,一些科学家们做了些有趣的尝试: 通过把少量基因导入成熟细胞, 例如一个皮肤细胞, 便可以把这个成熟细胞转化回未分化状态, 这一过程被称为“重编程”。

研究了多年,我们对ES细胞未分化状态的认知仍处于表面,或许等科学家们进一步揭开ES细胞的面纱,我们或可一窥生物程序的真实面目。

为了更好的研究生物程序的奥秘,萨拉·简·邓恩试图开发一种工具,希望像计算机编程那样,把试验试错的观察值通过数学的方式编译表达,随着对试验观察值的累积,通过对大量样本的归纳演绎,可用的编译规范或许就将成为现实,编程技术也将真正渗透到生命科学领域。

也相信,随着生物编程技术的成熟,人类终将掌握自己的命运。在那里,人类或将看到终极……

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