人类进化的新技能 (人类解锁新技能)

人类发明的新技术,人类新科技技术

卡拉·范德堡在美国弗吉尼亚州的因诺瓦女子医院来到了这个世界。和这里所有的新生儿一样,她接受了针对体内七个药物代谢相关基因的检测。未来的内科医生可以根据她的独特基因档案来设计药方。

撰文:迈克尔·斯佩克特 Michael Specter

摄影:格雷格·吉拉德 Greg Girard

框哥说:“我想做一名医生,能治好世上最复杂的病”,“我想做一名体育明星,在奥运会上拿到金牌”,“我想做一名航天员,到天上看看长城”……在北京丰台区少年宫的心愿墙上,一张张卡片,展示着近百名受艾滋病影响儿童潜藏内心的梦想。艾滋病到现在仍是人们的噩梦,它无法治愈而又潜伏在我们身边。今天框哥带来一种新技术。或许,它将成为能压制艾滋病毒的那一线希望。

快捷修改生命密码的技术令我们拥有了史无前例的掌控自然世界的大权。问题在于:我们应该行使这种权力吗?

人类发明的新技术,人类新科技技术

加州大学欧文分校安东尼·詹姆斯的实验室内,有两个蚊蛹,它们见证着一种可怕疾病可被遏制的曙光——疟疾。

两只都是斯氏按蚊,亚洲城市地区疟疾的主要携带者。詹姆斯用一种名为CRISPR的技术改写了右边这个蛹的某一基因,使之不能传播疟原虫,最终取代携带疾病的野生蚊。但现在还有太多的不确定因素,暂时无法将这一科研成果用于实践。

DNA黑客秘技

某些细菌进化出了一种对抗病毒感染的强大系统,名为CRISPR。病毒来袭时,细菌会捕捉并存储病毒的一小段DNA序列用来识别它——相当于某种“基因记忆卡”。如果以后同样的病毒又来攻击这个细菌的后代,后者就会利用记忆卡

把具有*伤杀**性的酶引导到病毒的相应序列处,把它切断。科学家对这一天然分子机制进行加工,使之不仅可以打断基因的活动,还能在生物(包括人类)的细胞中插入新的遗传代码。CRISPR技术引发了如火如荼的新研究,也招来了同样热烈的伦理争论。

人类发明的新技术,人类新科技技术

昆明市,云南灵长类生物医学重点实验室的工作人员托起一只在胚胎期接受过CRISPR改造的年幼食蟹猴。

伟大的追求

只消在安东尼·詹姆斯的办公室扫一眼,就不难猜出他是干哪一行的。墙上贴满了蚊子图片,书架上一排排也都是关于蚊子的书。詹姆斯毕生事业的目标就是找到一种方法来操控蚊子的遗传基因,使其不能再传播疾病。

人类发明的新技术,人类新科技技术

安东尼·詹姆斯的实验室里,一只蚊子吸饱牛血之后身躯暴胀。一些种类的蚊子担任着寨卡病毒和登革热的传播者,CRISPR技术可以修改其遗传性,使之生出不育的后代。

人类发明的新技术,人类新科技技术

人类发明的新技术,人类新科技技术

世上大约有3500种蚊子,但詹姆斯关注的只有几种,且都是在全球致命生物榜上名列前茅的。其中的冈比亚按蚊能传播疟原虫,每年因疟疾丧生的人有数十万。

但詹姆斯大部分职业生涯的焦点还是伊蚊。

人类发明的新技术,人类新科技技术

伊蚊

(图片来源:视觉中国)

历史学家相信,这种蚊子是17世纪乘运奴船从非洲来到美洲的,它携带的黄热病迄今已杀死数以百万计的人。如今它所携带的疾病又多了登革热,每年感染者可达4亿人,此外还有基孔肯雅、西尼罗河、寨卡等日渐肆虐的可怕病毒。

人类发明的新技术,人类新科技技术

(图片来源:网络)

在去年始于巴西、仍在不断扩大的寨卡疫情中,该病毒似乎造成了人体的多种神经病症,包括一种名为“小头畸形”的罕见缺陷——新生儿的头颅异常小,大脑发育不全。

转基因食品健康与否一直是人们热议的话题

虽然美国食品与药物管理局已对它的食用安全性作了认证,公众仍怀有对转基因食品安全的疑虑。未来会开发出不需导入其他物种DNA的CRISPR改造食品,也许较易被市场接受。

人类发明的新技术,人类新科技技术

科学家用常规基因工程把另外两种鱼的DNA导入转基因品牌AquAdvantage的大西洋鲑(上)体内,使其生长速度是天然鱼种的两倍,可快速达到上市标准。这种鱼消耗饲料少,并可以在接近市区的地方隔离养殖,减少运输费用和碳排放,又消除了逃入野生环境的风险。

人类发明的新技术,人类新科技技术

在广州医药研究总院,兽医怀中的比格犬“天狗”是该机构通过改造胚胎获得的两只强化实验犬之一,其肌肉量是一般同类的两倍。这类实验最终可以增进医界对肌肉萎缩症等人类疾病的认识。

人类发明的新技术,人类新科技技术

深圳市,一名工作人员在等待进入中国再生医学有限公司的超净室,该机构正在对猪角膜进行适于人体移植的改造。中国科学家已两次用不能成活的人类胚胎进行了CRISPR改造实验。

CRISPR技术使人类掌握了一种全新性质的权力。

人类发明的新技术,人类新科技技术

艾滋病毒

(图片来源:视觉中国)

科学家首次得以快捷而准确地对几乎任何生物的DNA进行修改、删除和重排。研究人员已开始利用CRISPR技术加上动物模型,修复一些重大基因缺陷,包括造成肌肉萎缩症、囊性纤维化病和一种肝炎的突变。最近有几支团队在尝试以CRISPR切除人类细胞DNA中的艾滋病毒片段。研究只获得了部分成功,但许多科学家坚信这项技术可以推动治愈艾滋病的事业。

希望成功快点到来!

再过不久,医生也许就能用CRISPR来直接治疗一些疾病。目前有12万美国人正在排队等待器官移植,他们永远不可能全部等到合适的供体。每年都有几千人在排到位置前死去。另有几十万需要移植的人连进入排队名单的资格都拿不到。

人类发明的新技术,人类新科技技术

美国马里兰大学医学院拉斯·布尔多夫的实验室内,人血在猪肺中过滤。每年数以千计的患者因找不到可移植的人类器官而死去, 科学家正在尝试用CRISPR技术去除猪器官内对人有害的病毒。猪器官对灵长类动物的移植实验已获成功。

人类发明的新技术,人类新科技技术

五天大的胚泡

现在,研究者可以用CRISPR技术修改猪器官的基因组,似已展现出解决该问题的良好前景。从动物器官实验到人体实验,科学家估计这一步最短在18个月后就能进行,对许多患者来说,虽然试用动物器官移植会有风险,但除此之外别无生路。

人类发明的新技术,人类新科技技术

你对于人为改写生物的DNA有什么看法?

长按二维码,关注“国家地理中文网”

点击文底左下角“阅读原文”

报名2017美国《国家地理》全球摄影大赛中国区

长按二维码,关注“国家地理影像经典”