這本書看書名就知道是一本與生物科學相關的書,所以如果沒有高中生物選修三學習基礎的同學可能會覺得有些晦澀難懂。
話說高中生物選修三內容是什麼?選修三課本分為五個專題——
專題一:基因工程;
專題二:細胞工程;
專題三:胚胎工程;
專題四:生物技術的安全性和倫理問題;
專題五:生態工程。
這本書的內容與這幾個專題都息息相關。
在高中生物必修課上,我們知道了基因,它是生物體內的遺傳密碼,生物的一切生命現象都和基因有關。基因就像神學論裡的造物主的創作,是不可洩露的“天機”,當人類掌握了基因編輯技術,就意味著“參破天機”,掌握了生命的終極規律。
或許你不太瞭解基因編輯,但你一定聽說過抗病水稻、晚熟番茄、茶杯貓、迷你豬等等的轉基因生物,當然,你或許聽到更多的是轉基因農作物是否安全?基因治療動物是否會帶來不可挽回的副作用?基因治療是否可以應用於人體?是否可以對人類胚胎細胞進行編輯?等等這些問題。
在這本書裡,作者(珍妮佛·杜德娜和塞繆爾·斯滕伯格)為我們還原了基因編輯技術CRISPR誕生的全過程,並談到他們關於基因編輯倫理和未來應用的看法。
這本書論述條理清晰,可以讓我們有思辨性地認識基因編輯。
書本介紹:
在高中課本上,我們瞭解到了很多遺傳疾病, 白化病,苯丙酮尿症,先天性聾啞,鐮刀形細胞貧血症;多指,並指,軟骨發育不全;紅綠色盲症,血友病,21三體綜合徵、貓叫綜合徵等等,這些疾病其實都是由人體基因的錯誤改變引發的。
要想根治這些疾病,就得從基因入手,這就是基因編輯的意義和價值。
可是,基因在細胞裡,細胞小如塵埃,我們怎麼才能對基因進行編輯呢?
科學家們嘗試了多種方式,首先是利用只能寄生在細胞裡才能生存和繁衍的病毒,把治療性的基因先引入到病毒的基因,再借助病毒寄生轉移到細胞的基因裡,但病毒會引起機體的免疫反應,且很難控制病毒把新的基因片段插到哪兒,這就要求科學家們尋找新的基因編輯方法。
這套編輯方法需要先確定在基因的哪個位置進行編輯,然後在這個位置上把基因給切開,再替換上新的基因片段,好比DNA鏈是一條繩子,繩子上打滿了結,每一個結都極其重要,繩子中有一個結壞掉了,這時候需要用一把剪刀把這個結剪下來,再把新的結接到繩子中。
作者所在的團隊於2012年開發出了CRISPR基因編輯技術,這項技術就可以實現這種功能。本書中詳細介紹了CRISPR基因編輯技術是如何誕生的,有興趣的同學建議仔細讀一讀。
基因編輯技術自誕生走向成熟也飽受爭議,我們該如何看待和應用基因編輯技術呢?這也是本書的重點。
轉基因技術被應用的範圍無疑都在生物身上,現在被討論的有植物、動物和人。
轉基因作物可以抗擊病蟲害,提高農作物產量,比如免疫白粉病的小麥、反式脂肪酸含量更低的大豆,還有能抵抗棉鈴蟲的棉花,等等。這些轉基因作物效能優異,一經推出就很快佔領市場。截至2015年,美國92%的玉米和94%的大豆,都是轉基因作物。
雖然轉基因作物被人類利用,但轉基因作物的安全性仍然飽受質疑,很多人認為轉基因作物不安全。
相比於轉基因植物,轉基因動物被接受的程度更低。根據《紐約時報》的調查,有75%的受訪人員表示拒絕食用這種轉基因動物。雖然現在科學家們已經制造出了瘦肉含量更高的轉基因豬,羊毛長度更長的轉基因山羊,但可以想象,這些轉基因動物的社會接受度都不會很高。
本書的作者認為,實際上,幾乎我們吃的每種食物,它們的基因型都被人為改造過,比如,選育種子和配種時用的隨機誘變技術和雜交技術,本質上都是在按照人類需求改變動植物的基因型。從這個意義上說,以CRISPR為代表的轉基因技術,和以往的傳統育種手段,在本質上沒有什麼區別。
所以,作者對轉基因植物和動物的未來應用,抱有樂觀的態度。她認為,未來人類肯定還需要解決很多問題,來確保基因編輯技術應用在動植物身上的絕對安全,但人們肯定有智慧去解決這些問題。很顯然,今天我們對轉基因動植物安全性的爭論不會輕易停止,但未來,它們造福人類的歷史趨勢是很明顯的。
轉基因動物不僅能給人類提供肉類和皮毛,甚至還有希望拯救很多人的生命。比如在美國,現在有大約12.4萬人在等待器官移植,但每年只有2.8萬人能獲得移植器官,大量病人在等待器官的過程中死去,缺乏器官供體是一個很現實的問題。科學家們設想,透過基因編輯技術,人類或許可以改造豬的基因,讓豬生長出可以供人類使用的器官。而且,這項技術目前已經有了初步成果,科學家們把經過基因改造的豬作為移植器官的供體,一顆移植腎臟在狒狒體內維持了6個月,一顆移植心臟在另一隻狒狒體內維持了2年半。目前,這個領域已經吸引了大量投資。所以,如果基因編輯技術真的能拯救人類的生命,提供寶貴的移植器官,那我們真的很難拒絕它。
說到這裡,我們就不得不開始一個更敏感的討論,那就是該如何看待基因編輯技術在人體上的應用呢?
基因編輯在醫學領域有著巨大的使用潛力,但我們也要清醒地認識到,這項技術離成熟應用還有很長的距離。比如,基因編輯的準確性並不能達到100%,一旦失敗,潛在的風險很大。
在CRISPR技術中,嚮導RNA能識別20個鹼基長度的特定DNA片段,但科學家們發現,這種識別不是絕對準確的,如果一個相似的片段只有一兩個鹼基不同,CRISPR很可能就會錯誤識別,進行錯誤的切割,這種現象被稱為脫靶效應。一般來說,脫靶效應是一個很普遍的醫學現象,比如看看各種藥品的說明書,基本上都會標註副作用。但基因編輯的脫靶效應格外危險,畢竟普通藥物的副作用在停藥後就會結束,但基因編輯一旦脫靶,對基因造成的改變就永遠無法挽回了。
除了脫靶效應,人類對各個基因的作用和影響,瞭解得也很有限。很多疾病的成因非常複雜,可能是遺傳變異和環境因素的綜合產物,單純編輯基因不一定有效果。更何況基因編輯還存在次級效應,可能帶來很多意想不到的複雜後果。比如,修改人體的CCR5基因,理論上會增強人對艾滋病的抵抗力,但同時也會增加人患上西尼羅河病的風險;雖然有的基因會增加人患上阿爾茨海默病的風險,但研究顯示,這些基因也會提高人在年輕時的認知能力。面對基因編輯的複雜後果,該如何進行取捨?如何判斷風險?仍然需要社會各界進行深入思考。
讓我們再進一步。如果說基因編輯應用在醫療方面,還能被大多數人接受的話,那麼,將它應用在人類胚胎上,試圖去修改人類後代的基因型,則還處在倫理的禁區。實際上,科學家們已經編輯了大量其他生物的胚胎基因,所以基因編輯人體胚胎,在技術上其實已經不存在問題了。正如我們都知道的,南方科技大學原副教授賀建奎,就是因為違規對人體胚胎進行了基因編輯,誕下了兩名女嬰,引發了社會各界的嚴厲批評和反對,他本人也因此獲刑入獄。
目前,社會各界都一致同意禁止基因編輯人類胚胎細胞,主要是因為還有大量倫理問題沒有被解決。首先,如果我們真的對人類胚胎細胞進行基因編輯,那麼,人們肯定就不滿足於僅僅把有害的基因改變成正常基因,而會進一步想把它變成更優秀的基因。所以,不管一開始人與人之間的基因差距有多小,能負擔得起基因改造的富裕階層,肯定會讓自己的後代擁有更優秀的基因,這不可避免地會帶來階層固化和基因固化,未來的有錢人會活得更長,體能更好,大腦更聰明。如果這種改變持續的時間足夠長,那富人和窮人還是同一種生物嗎?這會帶來嚴重的、不可逾越的社會不公。
再比如某些基因改造,會讓人體內的紅細胞生成素含量上升,大大提高運動員的耐力值;還有的基因改造會減少人的睡眠時間,變相增加可以參與勞動的時間。如果這些改變真的出現,體育競技是否還有公平可言?不進行基因改造的人,還有沒有社會競爭力?少數基因群體會不會受到歧視?人類生理和文化的多元化,又是否會受到挑戰呢?所以,作者認為,目前任何人都不應該進行人類胚胎細胞的基因編輯,除非各種社會、倫理和哲學問題得到深入討論,並且在全球範圍內取得共識。
但是,作者也提出了她的觀點,那就是在未來,基因編輯人類胚胎細胞是肯定會發生的,問題只在於何時發生,還有如何發生。一方面,基因編輯的成功率會隨著技術的改進不斷提升,遲早會達到100%的準確率,這就能避免技術上的風險;另一方面,我們每個人在生命之初,其實都會攜帶從父母生殖細胞中繼承的50-100個基因突變,而且在人體內,平均每秒鐘都會出現上百萬個突變,所以人體基因的改變其實是一種常見的自然現象,基因編輯只是讓這種改變有了方向性。所以她認為,未來的父母有權利使用CRISPR技術來生出更健康的孩子,只要這個過程是安全的,而且不偏袒少數群體。
能力越大,責任就越大,面對修改生命密碼的偉大工具,付諸行動前必須慎重思考,參破天機後,我們需要控制好這股驚人力量,我們也要相信,人類擁有做出正確決定的智慧。