基因奇迹的时代

像CRISPR这样的基因编辑工具使我们能够在生命最基本的层面上进行编程。但这也提出了一些紧迫的问题：如果我们能从零开始创造新物种，我们应该构建什么？我们应该像我们所知道的那样重新设计人类吗？在这个演进中，胡安·恩里克斯（Juan Enriquez）为我们预测了基因编辑可能的未来，去探索下一个前沿领域的巨大不确定性和机遇。

让我从罗伊·阿马拉开始。

罗伊的观点是，
大多数新技术刚出现时，

影响力往往被高估了，

而在长时期内，它们的影响又被低估，

因为我们变得习惯了。

这真是充满奇迹和想象的日子。

你还记得保罗·西蒙的
那首美妙的歌吗？

里面有两行歌词。

当时人们认为什么是奇迹呢？

放慢速度——慢动作——

还有打长途电话。

因为，你显然曾被接线员打断过，

她会告诉你，“长途电话喔，
你想要挂断吗？”

而今天我们习惯了在全球范围
都可以随时连线。

类似的事情也发生在

生命信息阅读和编程领域。

但在我展开前，

让我们来聊聊望远镜。

望远镜起初的影响被高估了。

这是伽利略早期的模型之一。

人们认为这会毁了所有的宗教。

（笑声）

所以人们并没有
花什么心思研究望远镜。

不过，你当然也听说了，
10多年前发射的望远镜，

可以带着这台大众轿车飞到月球上，

你可以看到这辆大众汽车的灯
在月球上亮了起来。

这种程度的分辨率可以让你看到

漂浮在遥远太阳周围的小尘埃。

想象一下，这是10亿光年之外的太阳，

在它前面有一小点灰尘。

这就是探测系外行星的感觉。

很酷的事情在于，如今发射的望远镜

可以让你看到月球上点亮的一根蜡烛。

如果你用盘子把它分开，

你可以在那个距离看到两根单独的蜡烛。

这就是你开始对太阳周围的

那一点小尘埃进行成像，

去看看它是不是蓝绿色

所需要的特征。

如果它确实有蓝绿信号，

这就意味着生命在宇宙中普遍存在。

你第一次在遥远的星球上
看到蓝绿色的标志，

这意味着那里有光合作用，

那里有水，

你看到唯一一个除地球外
有光合作用的行星的

几率几乎是零。

这是一个划时代的事件。

这是我们在宇宙中是否孤独的分界线：

别去想什么发现新大陆了。

思考一下这个问题，

我们现在开始能够描绘大部分的宇宙。

这真是充满奇迹和想象的时代。

我们却有点视为理所当然。

类似的事情正发生在生命领域。

我们不断听到关于生命的碎片信息。

我们听说过CRISPR，听说过这项技术，

听说过那项技术。

但生命的本质是编码。

生命就是编码
是个非常重要的概念，

因为这意味着，
就像你写一个句子一样，

可以用英文或法语或中文，

就像你可以复制一个句子一样，

就像你可以修改一个句子一样，

就像你可以打印一个句子一样，

你可以对生命也这样做。

这意味着我们正在开始学习
如何阅读这门语言。

当然，也是这个橙子使用的语言。

那这个橙子如何执行编码？

它不像计算机那样用1，0来表示。

它呆在树上，有一天它会：

扑通！

这意味着：执行。

AATCAAG: 生根。

TCGACC: 开枝。

GAC: 生叶。
AGC: 开花。

然后GCAA：结更多的橙子。

如果我在文字处理软件上
用英文编写句子，

紧接着你就可以从这个词到那个词。

如果我在这个橙子中编辑东西，

放入GCAAC，使用CRISPR
或其他你听过的技术，

然后这个橙子变成了柠檬，

或者变成一个葡萄柚，

或者变成橘子。

如果我编辑千分之一的代码，

你就会变成今天坐在你旁边的人。

多用心看看你要坐在哪里。

（笑声）

这项技术在初始阶段成本非常高。

有点像长途电话诞生的初期。

但成本下降的速度比
摩尔定律快50%。

Veritas 昨天宣布了首个
200美元全基因组计划。

当你看这些系统的时候，

它无关紧要，它无关紧要，
它无关紧要，然后它变得紧要了。

我想给你看看这玩意儿
的地图预览模式。

这是一个大发现。

有23条染色体。

真酷。

现在让我们启动望远镜视角，
不过用的不是望远镜，

而是通过显微镜放大看看

这些染色体中较低级别的

Y染色体。

它的大小是X染色体的1/3，
是隐性和突变的。

但是呢，

只是个男性罢了。

继续来看，

这有点像一个国家视图，

以400个碱基对的分辨率来看，

然后你放大到500对，再到850对，

随着放大，你开始能
识别出越来越多的基因。

然后你放大到州级分辨率，

你开始能说出谁得了白血病，

他们是怎么得的白血病，
得了哪种白血病，

从何处被移动到何处。

然后你放大到谷歌街景的级别。

这就是你从某个结肠直肠癌病人身上

以字母分辨率级别，看到的情况。

所以我们正在收集信息

和生成大量的信息。

这是地球上最大的数据库之一，

它的增长速度比我们制造电脑
存储它的速度还快。

你可以用这些东西
构建一些不可思议的地图。

你想了解鼠疫和为什么
这种鼠疫是淋巴腺鼠疫，

另一种是不同类型的鼠疫，

还有一种不同类型的鼠疫吗？

这就是鼠疫的地图。

有些对人类绝对致命的，

有些则不会。

顺便说一下，当你看到底部的时候，

注意把它与结核病对比观察。

这就是肺结核和各种瘟疫的区别，

你可以用它来做侦探游戏，

因为你可以选择一种影响了

海地的特殊霍乱，

你可以追踪看它来自哪个国家，

哪个地区，

以及可能是哪个士兵把它
从哪个非洲国家带到海地。

缩小。

不仅仅只是放大。

这是人类绘制的最酷的地图之一。

我们把获得的所有物种

的基因信息

放在一棵生命树上，只用一页，

你可以放大和缩小。

这就是第一眼看到的，
它是如何多样，如何多分支，

如此庞大的一个基因组，

全都展现在一个页面上。

它相当于地球上生命的宇宙，

而且还在不断更新和完善。

当你看到这些信息的时候，

真正重要的变化是
过去的生物学是被动的。

过去很多生物学家都有显微镜，

他们带着放大镜在外面观察动物。

新的生物学是主动的。

你不仅只是观察事物，你还创造事物。

这是个重大的变化，

因为它让我们可以像这样做事情。

我知道你们对这张照片很兴奋。

（笑声）

它只花了我们4年时间和4千万美元

来拍下这张照片。

（笑声）

我们把完整的

基因编码从细胞中提取出来——

不是一个基因，不是两个基因，
是把整个基因编码从细胞中提取出来，

构建一个全新的基因编码，

再注入到细胞中，

找到方法让细胞执行编码

去创造一个全新的物种。

所以这是世界上
第一个合成生命形式。

那么有了这个技术后我们要做什么？

它会改变世界。

让我给你们三个短期的趋势，

来理解它将如何改变世界。

首先，我们将看到
一场新的工业革命。

我是认真的，毫不夸张。

就像瑞士，德国和英国

用你们在这次会议的大厅里
看到的机器改变了世界一样，

创造了力量——

也如同欧洲核子研究中心（CERN）
正在使用新的仪器

和我们对宇宙的概念
改变世界一样——

可编码的生命形态也将改变世界，

因为一旦你可以对细胞编码，

就像你对电脑芯片编程一样，

然后你几乎可以做任何事情。

你的电脑芯片可以制作图像，

音乐，电影，

可以写情书，制作电子表格。

这只是许多 1 和 0 在那里飞来飞去。

如果你能让 ATCG 在细胞中穿行，

软件就会创造自己的硬件，

这意味着它扩展的速度非常快。

不管发生什么，

如果你把手机放在床边，

你早上醒来不会有数十亿部手机。

但如果你对活的生物体这样做，

你可以大规模复制这些生命。

到2025年，你其实可以

开始以商业规模

生产接近碳中性的燃料，

我们正在与埃克森公司
就这个问题展开合作。

你也可以用它来取代农田。

不再需要100公顷的土地
来生产油或蛋白质，

相反，你可以在这些大桶里

以每公顷10到100倍的产量生产。

你也可以在这三个桶里
储存信息，或者制造世界上

所有的疫苗。

或者你可以把CERN保存的大部分
信息存储在这三个容器中。

DNA真是个非常强大的信息存储设备。

第二：

你开始看到理论生物学的兴起。

医学院是世界上最保守的地方之一。

他们教解剖学的方法

还像100年前一样。

“欢迎，学生们，这是你的尸体。”

医学院不擅长开设新的院部，

这是为什么它很少见的原因。

萨克·科哈尼现在在哈佛医学院
创建了一个基于信息学、数据

和知识的部门。

在某种意义上，

生物学正在开始获得足够的数据，

可以开始追随物理学发展的步伐，

物理学曾经只包括观测物理

和实验物理，

然后才开始创建理论生物学。

这就是你们刚开始看到的，

因为你有如此之多的医疗记录，

因为你有关于人的如此多的数据：

有他们的基因组，有他们的病毒体，

有他们的微生物群。

随着这些信息累加，

你可以开始做预测。

第三件发生的事情是，
这一切正在走向消费者。

你也可以测序你的基因。

这也导致了像23andMe
这样的公司的诞生，

这样的公司会给你

越来越多的数据，

不仅关于你的亲戚，

也关于你和你自己的身体，

它还会进行比较，

可以跨时间进行比较，

将会形成非常大型的数据库。

但这也将开始以
不可预期的方式影响

一系列其他商业。

通常情况下，当你做广告的时候，
你真的不希望消费者

在你的广告宣传页上小便。

当然，除非你是宜家。

因为当你从杂志上撕下这页，
尿在上面的时候，

如果你怀孕了，它会变成蓝色。

（笑声）

他们会给你的婴儿床打折。

（笑声）

对吧？所以当我说消费者被赋能时，

这已经超越了生物技术，

我是说真的。

在Synthetic Genomics（合成基因公司），
我们现在开始生产

台式打印机，

可以让你设计细胞，

打印细胞，

执行细胞中的编码。

我们现在可以实时打印疫苗，

就在飞机起飞时开始，

在着陆前完成。

我们今年将售出78台这种机器。

这不是理论生物学，
这是打印生物学。

让我再谈谈两个长期趋势，

是将会在更长的时间内
发生在你身上的。

第一个是，我们开始重新设计物种。

你已听说过了，对吧？

我们重新设计了树木，
我们重新设计了鲜花。

我们重新设计了酸奶，

奶酪，随便你要什么。

当然，这引出了一个有趣的问题：

我们要怎样以及何时重新设计人类？

我们很多人会想，“哦，不，
我们从来不想重新设计人类。”

当然，除非你的孩子
有亨廷顿氏舞蹈症基因

并且被医生判了死刑。

或者，除非你遗传了
囊性纤维化基因，

在这种情况下，
你不只是想重新设计自己，

你还想重新设计
你的孩子和他们的孩子。

这些都是复杂的争论，
它们当下正在发生着。

我给你们一个最近的例子。

今天在国家科学院进行的
一场辩论是关于

如果你有能力把基因注入蚊子体内，

这样你就可以杀死所有
携带疟疾的蚊子。

有人会说，

“这将会以一种极端的方式
影响环境，不要这样做。”

其他人则说，

“这是个每年造成数百万人死亡的事情，

你凭什么对我说我不能
拯救我们国家的孩子们？”

为什么这场争论如此复杂？

因为一旦你在巴西，
或在佛罗里达州南部

放松管制——

蚊子可不管什么墙。

当你把基因驱动放到空中时，

你是在为世界做决定。

这个了不起的人获得了诺贝尔奖，

在获得诺贝尔奖后，

他一直在操心

生命是如何在这个星球上诞生的，

在其他地方存在的可能性有多大？

所以他一直想招一些研究生，

对他们说，

“去创造生物，但别使用任何
现代化学品或仪器。

给我造些三十亿年前出现的东西。

你不能用激光，你不能用这个，
你不能用那个。”

他给了我一小瓶他三周前做的东西。

他做的是什么？

看起来就像是用脂质做的肥皂泡。

他造出了RNA的前体。

他让RNA的前体被细胞吸收，

然后让细胞分裂。

这一天可能不会太远——

10年后，也许20年后——

我们就能从原始群落中

造出生命。

第二个长期趋势：

我们正在经历数字时代——

开始经历基因时代，

生物学，CRISPR和
合成生物学时代——

所有这些都将融入大脑时代。

所以我们将会到达可以重建
我们大部分身体器官的时期，

就像你折断骨头或烧伤皮肤，
它会重新生长一样。

我们开始学习如何再生

气管或膀胱。

这两种方法都已被植入人体。

托尼·阿塔拉正在研究32种不同的器官。

但大脑才是核心，

因为这才是你，剩下的只是包装。

没人能够活过120，130，140岁，

除非我们的身体能自我修复。

这是最有趣的挑战。

这是下一个前沿，伴随着：

“宇宙中生命有多么普遍？”

“我们来自哪里？”

和诸如此类的问题。

让我引用一句可能是爱因斯坦
说过的话来结束这次演讲。

【你可以把一切当奇迹来活，

你也可以无视任何奇迹。】

这是你的选择。

你可以关注坏事情，
你可以关注可怕的事情，

当然有很多可怕的事情。

但用你大脑的10%，或者20%，

或者30%来专注这个问题。

但记住，

我们生活在一个充满
奇迹，千变万化的时代。

我们有幸活在如今的时代，
有幸看到这些东西。

我们很幸运能够与像在这个房间里

打造了这些东西的人们互动。

感谢你们所有人，
感谢你们所做的一切。

（鼓掌）