浪潮之巔：基因工程革命（上）
本文節(jié)選自《基因啟示錄》仇子龍著，湛廬文化策劃,，浙江人民出版社2020年1月出版,，有部分修改,。
加州Asilomar會議
1975年2月,，美國加州Asilomar會議中心,，人類歷史上第一次由科學(xué)家主持召開了一次新技術(shù)的研討會,，并同時邀請了媒體記者,，律師與醫(yī)生參加。什么新技術(shù)會引起記者,，律師和醫(yī)生的興趣呢,？這就是剛剛被科學(xué)家發(fā)明的重組DNA技術(shù)。為什么重組DNA技術(shù)需要科學(xué)家們與其他社會力量一起來探討如何使用呢,？因?yàn)?，再不探討，世界各國政府就要禁止這個新技術(shù)了,！
那這個引發(fā)全世界恐慌的重組DNA技術(shù)究竟是怎么回事,？這就是人類作為萬物之靈，反叛基因的第一步,。重組DNA技術(shù)就是人類掌握的第一個操縱基因的方法,。
首先，怎么才能操縱基因呢,？重組DNA技術(shù)在1970年代被科學(xué)家發(fā)明,，但是這個重組DNA技術(shù)里最關(guān)鍵的武器—切割DNA的神刀，其實(shí)只是細(xì)菌用來反抗天敵的武器而已,，并非人類智慧設(shè)計(jì)出來的。更有趣的是,，在2012年,，科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了一種細(xì)菌反抗天敵更高級的工具，再次觸碰到了新世界的大門,，開啟了基因編輯的時代,。所以我們經(jīng)常感嘆，人類的智慧與大自然相比簡直不值一提，找到了小小細(xì)菌的武器都可以讓人類社會翻天覆地,，深究下去,，生命里還有多少秘密是我們不知道的？
這個能切割DNA的神刀究竟是什么呢,？在1960年代,，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)細(xì)菌里有許多可以切割DNA的蛋白，這些有切割活性的蛋白被稱為DNA切割酶,。DNA切割酶的存在是用來對付細(xì)菌的天敵--噬菌體,。噬菌體是專門感染細(xì)菌的病毒，將自己的基因注入宿主細(xì)菌,，將細(xì)菌吃掉,，用來繁殖更多的噬菌體。每當(dāng)噬菌體入侵了細(xì)菌的時候,，這些DNA切割酶就像細(xì)菌城墻上的炮臺開始開炮,，將入侵的噬菌體基因打碎。這些大炮雖然厲害,，但是并沒有準(zhǔn)星,。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這些DNA切割酶并不選擇切割的位點(diǎn),，就像散彈槍,，把入侵者的DNA轟成了碎片。如果我們想在某個特定位置來切割DNA的話,，這些酶是沒有用的,。
1970年，科學(xué)家在一種細(xì)菌--流感嗜血桿菌中找到了第一個具有準(zhǔn)星的DNA切割酶,，而且非常準(zhǔn),。只識別DNA長片段中一個特定的排列組合位點(diǎn)，比如說“GAATTC”,。當(dāng)我們將這個DNA切割酶與DNA分子混合,，如果這段DNA中含有這個排列組合GAATTC，DNA立馬就會被切割,。好,，人類在發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)后近二十年后，終于找到了一個蛋白質(zhì)可以準(zhǔn)確的將DNA切開,。那么切開以后呢,？細(xì)菌當(dāng)然不會關(guān)心這個問題，在細(xì)菌中,，只要噬菌體的基因被切碎就行了,，接下來這些DNA碎片都會被清掃進(jìn)細(xì)菌的回收站,。但是人類切割DNA，并不是為了要把它們掃進(jìn)垃圾站的,。
重組DNA三劍客
1973年,，三個在美國舊金山的科學(xué)家做了一個著名的以他們名字命名的實(shí)驗(yàn)，史稱“Cohen-Boyer-Berg”實(shí)驗(yàn),，這里有三個著名的科學(xué)家名字,，他們的想法也很簡單，當(dāng)DNA被切割酶切斷后,，能否將它們拼接起來,？實(shí)驗(yàn)過程并不復(fù)雜，他們先將兩段不同的DNA分子都用同一個酶切開,，那么他們的切口就應(yīng)該是相互吻合的,。他們再將這兩段被切開的DNA分子混合起來，結(jié)果發(fā)現(xiàn),，這兩個不同的DNA分子確實(shí)能被天衣無縫的重新組合起來,，形成一段新的DNA分子。
這個將DNA重新組合的技術(shù)便稱為“重組DNA技術(shù)”,。1973年的這個實(shí)驗(yàn)吹響了重組DNA與生物技術(shù)革命的號角,。有了這種DNA切割酶，我們就可以把基因像樂高積木那樣裝來裝去了,！這三個著名科學(xué)家中的Boyer教授便以此為基礎(chǔ)開創(chuàng)了生物技術(shù)巨頭基因泰克Genentech公司,，這里的故事在下一章里細(xì)說。
圖片說明,，UCSF Boyer教授
但是科學(xué)家們的狂喜很快引發(fā)了社會的關(guān)注,。什么？有人要修改我們的遺傳物質(zhì),？這不是造上帝的反么,？用英文說居然想“playing God”（意思是扮演上帝的角色）么？
1973年,，距離二戰(zhàn)結(jié)束也才二十多年,，這代人還沒有忘記被核武器瞬間毀滅成廢墟的廣島和長崎。研制原子彈的那些物理學(xué)家們的內(nèi)疚還沒有散去,。人類怎么又整出一個超級武器,，上次是戰(zhàn)爭神器，這次是挑戰(zhàn)上帝,？遠(yuǎn)的不說,，如果重組DNA技術(shù)讓那些引起癌癥的基因?qū)胝Ｈ梭w怎么辦？或者從致病細(xì)菌中分離出的基因流進(jìn)了下水道怎么辦,？會不會導(dǎo)致環(huán)境中的生物生?。坎豢鋸埖恼f,，當(dāng)時美國乃至全世界對于重組DNA技術(shù)的恐懼不亞于核武器,。面對著公眾日益加劇的焦慮，有些國家甚至禁止科學(xué)家從事重組DNA實(shí)驗(yàn),。
因此1975年2月,，科學(xué)家們勇敢的站了出來，重組DNA先鋒之一Berg教授作為組織者之一,，在美國加州Asilomar會議中心召開了這次重要的學(xué)術(shù)會議,，不討論如何改進(jìn)重組DNA技術(shù)等科學(xué)問題，專門討論如何規(guī)范使用重組DNA技術(shù),。在這次會議上,，在重組DNA技術(shù)前沿的科學(xué)家們與律師，醫(yī)生和記者們一起自發(fā)的制定了一些大家需要共同遵守的準(zhǔn)則,，包括不允許對致病基因操作等等,，還有對人類基因操作需要遵守嚴(yán)格的安全規(guī)范。
圖片說明：右一,，Asilomar會議中的Berg教授
這次會議的召開對于科學(xué)家們,，其實(shí)是很郁悶的事情。手頭的工作突然停下來,，由一幫行內(nèi)及行外人士來討論科學(xué)探索應(yīng)不應(yīng)該繼續(xù),，好像對于自由的科學(xué)精神是極大的侮辱。然而,，必須看到的是,，科學(xué)家也不是置身于世外桃源的，他們大多由政府基金支持而從事科學(xué)研究,。說白了,，是納稅人的錢資助了他們的工作，現(xiàn)在納稅人老百姓擔(dān)心他們的研究活動有可能危害到公共安全,，這些擔(dān)憂也確實(shí)不能說是杞人憂天,。因此科學(xué)家作為科學(xué)共同體的成員，面對公眾的顧慮,，理應(yīng)有義務(wù)來將最前沿的科學(xué)技術(shù)解釋給大眾聽,。
劍橋市政會議1976
如果說1975年的Asilomar會議是科學(xué)界津津樂道的一次科學(xué)家勇于擔(dān)當(dāng)?shù)臅h，那么1976-1977年美國哈佛大學(xué)所在地,，麻省劍橋城市委員會召開的聽證會便是社會大眾與科學(xué)界的激烈交鋒了,。
1976年夏天，美國馬薩諸塞州波士頓市西北方向的小城劍橋,，最著名的哈佛大學(xué)與麻省理工學(xué)院所在地,，城市委員會風(fēng)聞在這兩所著名大學(xué)中即將開展重組DNA實(shí)驗(yàn),。于是包括市長在內(nèi)許多社會活動家，紛紛表示極度擔(dān)憂,，馬上召集兩校最著名的科學(xué)家們,，召開城市委員會的聽證會，并表示,，如果城市委員會不允許,，你們就不能在哈佛和麻省理工開展重組DNA實(shí)驗(yàn)。當(dāng)科學(xué)家剛剛聽說這個消息的時候完全被震驚了,，什么時候科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊襁M(jìn)行居然要外行來批準(zhǔn)了,？但是縣官不如現(xiàn)管，畢竟學(xué)校也不能立馬搬家,，于是這些世界一流科學(xué)家們老老實(shí)實(shí)的坐在劍橋市政廳里,，回答一群政客的提問，試圖把最前沿的生物技術(shù)--重組DNA解釋給他們聽,，并希望勸說他們不要禁止重組DNA實(shí)驗(yàn),。
現(xiàn)在麻省理工學(xué)院的檔案庫中，還可以看到這些珍貴的會議視頻以及文字記錄資料,。（參考文獻(xiàn)1,，2，3）
不得不說,，當(dāng)時這些世界一流科學(xué)家面對著政客們的科普其實(shí)并不太成功,。一位社會活動家的發(fā)言比較有代表性，他說“你們說的這些基因操作究竟會不會引起人群或者牲畜生病什么的我其實(shí)并不關(guān)心,。我只認(rèn)為,，科學(xué)家從事何種科研活動，不能夠只由科學(xué)家自己說了算,！”
這段振聾發(fā)聵的發(fā)言想必讓當(dāng)時的科學(xué)家們聽了很不受用,，不是我們說了算，難道是你們不懂科學(xué)的人說了算,？要不是我們科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了青霉素,，發(fā)明了x光機(jī)等等先進(jìn)的醫(yī)療技術(shù)，大家能這么愉快的聊天么,？現(xiàn)在大家健康快樂的生活著,，居然想限制起我們科學(xué)探索的自由了？
但是我們仔細(xì)想想,，科學(xué)研究真是可以沒有限制,，完全自由的么？當(dāng)技術(shù)不成為障礙,，科學(xué)家們真可以為所欲為么,？接下來我們還會講到,，目前基因編輯技術(shù)已經(jīng)可以完美的操縱人類受精卵的基因，一開始是修復(fù)導(dǎo)致疾病的基因突變,，但是制造基因增強(qiáng)版的人類已經(jīng)不是沒有可能了,。我們還可以用基因編輯技術(shù)來讓某一物種中攜帶他們本來并沒有的基因驅(qū)動模塊，讓某些基因迅速擴(kuò)散到一個物種中去,，讓他們攜帶表達(dá)我們意愿的基因，而非大自然選擇的基因,。我們可以讓蚊子不再吸血,，甚至還可以就這樣滅絕蚊子物種，因?yàn)槲米訑y帶的瘧原蟲導(dǎo)致的瘧疾殺死的人類比任何戰(zhàn)爭都更多,，但是我們真的可以這樣憑我們的意愿來改造其他物種么,？
1977年2月，在經(jīng)歷了漫長的八個月聽證會后劍橋市政廳的政客們雖然百般不情愿,，但最終還是沒有禁止哈佛與麻省理工學(xué)院的教授們開展重組DNA實(shí)驗(yàn),，因?yàn)楫?dāng)時全世界其實(shí)都已經(jīng)開始了重組DNA實(shí)驗(yàn)，如果真禁止了會鬧大笑話,。但當(dāng)時美國與歐洲諸國其實(shí)都非常害怕重組DNA技術(shù),，紛紛規(guī)定，如果從人類細(xì)胞中分離出了基因,，必須在最嚴(yán)格的生物安全條件下操作,，其實(shí)就是在研究核武器的那種軍事基地里才能操作人類基因。在今天,，同樣的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)诩依锒伎梢院馨踩倪M(jìn)行,。當(dāng)然啦，這種嚴(yán)格的規(guī)定也不能說沒道理,，在不明白從人類細(xì)胞中分離出基因是否導(dǎo)致進(jìn)一步危害的時候,，還是小心一點(diǎn)好。
歷史的發(fā)展就是由許多意外組成,，這種苛刻的規(guī)定直接影響了應(yīng)用重組DNA技術(shù)的新興生物技術(shù)公司們的發(fā)展,，間接的成就了基因泰克（Genentech）公司，而讓百?。˙iogen）公司喪失了先機(jī),。他們的詳細(xì)故事我們在下一章里講。
這次在Asilomar召開的會議也因?yàn)橛涊d了人類科學(xué)共同體規(guī)范重組DNA技術(shù)的使用而載入史冊,。每次人類社會面臨著新技術(shù)“潛在威脅”的時候,，科學(xué)共同體與社會學(xué)者們總會回到Asilomar，探討如何共同的面對未知的未來,。最近人類面臨的新技術(shù)威脅是什么呢,？人工智能AI,。2017年1月，在Asilomar召開了探討AI如何影響人類未來的會議,。
面對著未知的未來,，恐懼的后退永遠(yuǎn)不是解決之道。唯一的方法是科學(xué)共同體與社會各界攜起手來,，用科學(xué)的準(zhǔn)則與社會共認(rèn)的倫理標(biāo)準(zhǔn)來畫出科學(xué)的邊界,。
參考文獻(xiàn)
1. https://teachingexcellence.mit.edu/from-the-vault/hypothetical-risk-cambridge-city-councils-hearings-on-recombinant-dna-research-1976
2.《Invisible Frontiers: the race to synthesize a human gene》by Stephen S. Hall
3.《DNA》 by James Watson
4.《Genentech: The beginnings of biotech》by Sally Smith Hughes
5.《兩只小鼠的江湖》知識分子微信號
文章轉(zhuǎn)載自腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心微信公眾號，已獲得作者授權(quán)
當(dāng)前位置：
