我們真的可以“復(fù)活”已經(jīng)滅絕的猛犸象嗎？ 原創(chuàng) 湛廬君 湛廬文化

每個人的生命邏輯都是一樣的。

——魏文勝

北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員

博士生導(dǎo)師

有這樣一幅漫畫，漫畫中的母雞對鴨子說：“我保證生個鴨蛋。”我們當(dāng)然知道，不管它自己的意愿多么強(qiáng)烈，這都是不可能實(shí)現(xiàn)的。為什么呢？這就要說到受精卵的秘密了。

下圖中有3個受精卵，它們分別會成長為怎樣的個體？通過圖片可以看到，它們最后會發(fā)育成海膽、老鼠和海藻。當(dāng)它們還是單細(xì)胞的時候，不管從尺寸還是形狀，抑或其他各個方面，都很難區(qū)分彼此，但其內(nèi)部存在的遺傳密碼決定了其最終發(fā)育出的生命形態(tài)千差萬別。

01

我們的生命密碼

隨著人類基因組計劃的完成和高通量測序技術(shù)的發(fā)展，人們讀取大量序列信息的能力得到了飛速的提升。“讀”的能力提高進(jìn)一步激發(fā)了人們改寫生物體內(nèi)遺傳序列信息的需求，而近年來發(fā)展迅速的基因編輯技術(shù)又大幅提高了“寫”的能力。

基因編輯是一種特殊的生物技術(shù)，能夠讓研究者對基因組序列或基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進(jìn)行人為編輯，以改變目的基因，調(diào)控元件的序列、表達(dá)量或功能。

這一革命性技術(shù)一經(jīng)問世便使生命科學(xué)的各個研究領(lǐng)域受到震撼，它必將在未來相當(dāng)長時間內(nèi)對人類健康、疾病治療、新藥研發(fā)、物種改良以及生命科學(xué)基礎(chǔ)研究等諸多方面產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響，基因編輯技術(shù)也是世界范圍內(nèi)競爭最為激烈的下一代核心生物技術(shù)。

決定受精卵發(fā)育后生命形態(tài)多姿多彩的因素雖然很復(fù)雜，但回溯到單細(xì)胞層面，背后的邏輯非常相似。

原因其實(shí)很簡單，人類的生命密碼組成基于一套完全一致的邏輯，即每個人的生命邏輯都是一樣的——比如我們都知道人體細(xì)胞中有46個染色體，具體的密碼是A-T、C-G，然后由它們4個排列組合而成。雖然作為基因，RNA蛋白是最主要功能的載體，使生命的形式呈現(xiàn)出了豐富多彩的樣子，但其背后底層的邏輯就是A-T、C-G的排列組合。

這也就是為什么任何基因的突變，甚至非常微小的突變，都可能導(dǎo)致各種遺傳病，甚至影響人的高矮胖瘦等外在表現(xiàn)。

我們通常認(rèn)為A-T、C-G這個組合有幾種改變方式，比如substitution（切換）、insertion（插入）以及deletion（刪除）。任何基因的突變，甚至非常微小的突變，都可能導(dǎo)致各種遺傳病，甚至影響人的高矮胖瘦等外在表現(xiàn)。

這里舉的是一個簡單的例子，但其實(shí)無論是阿爾茨海默病或是大腦的早衰，所有疾病的背后邏輯在分子層面上都可以是非常簡單的。這也是人類對基因組序列解讀抱有執(zhí)念的原因，而它也是我們研究生命密碼的根本。

對這些序列做一個類比，生命密碼是四進(jìn)制，A-T、C-G，十分簡單。在IT領(lǐng)域，所有代碼表達(dá)的信息背后，其邏輯基礎(chǔ)都是二進(jìn)制，不管是互聯(lián)網(wǎng)巨頭的觀點(diǎn)，還是人們每天的聊天記錄，背后都是0101的序列，人類使用的高級語言雖然脫離了01，但本質(zhì)上還只是簡單元素的排列組合。

所以表面上看，01非常簡單，但通過它的排列組合能夠承載信息的復(fù)雜度、豐富程度卻往往超出我們的想象。A-T、C-G雖只是四進(jìn)制的，但承載的信息量很多，正是這個原因，使得生命非常豐富。

02

基因編輯的三個動作

生命如此復(fù)雜，從某些方面上看我們甚至覺得它永遠(yuǎn)不可能被超越，之所以如此，是因?yàn)槿祟悓ι行碌南敕ā?/p>

我們對序列有三個動作。

第一個動作是“讀”

我們要知道基因的序列是如何排列的，排列成什么樣子。想要知道這個，思路很簡單，就是測序。從最初的測序開始，在將近20年里，我們已經(jīng)把整個人類的基因組都測完了，只剩下了一點(diǎn)點(diǎn)。如果把它全部打印出來，在《自然》《科學(xué)》雜志上同時去發(fā)表，必然會裝訂出厚厚的一本書。

如果再花費(fèi)幾億美金，把剩余的部分測完，我們是不是就能夠獲知生命的所有信息以及所有秘密？不一定。但是，測序能為我們了解基因的功能做一個鋪墊。相對來說，“讀”是最簡單的。

第二個動作是合成，也叫“寫”

既然知道了序列是什么樣的、某個基因序列的排列是什么樣的，以及會形成什么突變并造成什么樣的問題，那么是不是就可以進(jìn)行人為的干預(yù)、合成或者組裝？

其實(shí)，合成這件事情在我們的體內(nèi)一直存在。一個細(xì)胞會分裂成兩個細(xì)胞，它其實(shí)已經(jīng)在“讀”、已經(jīng)在“寫”了，而且它“寫”得非常精確。甚至，從一代到下一代的傳承上，基因也在進(jìn)行“寫”的動作——你的基因來自你的父母，而你的父母各自提供一半的遺傳信息，合在一起之后就形成了你的基因。

所以說，我們早就在無意識地做“寫”這件事了，而且每天都在做。但我們現(xiàn)在討論更多的是人為的“寫”，而化學(xué)合成的方法所能“寫”的長度，顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于我們自身自然機(jī)制所能達(dá)到的長度——就拿一個細(xì)胞分裂成另外一個細(xì)胞這個“寫”的操作來說，任何一家公司即使花再多錢也是做不到的。

所以在“寫”這個動作上，研究難度已經(jīng)增加了。

第三個動作是編輯

不是要簡單地“讀”，也不是簡單地“寫”，而是要“改”。“寫”比較簡單，可以遵照人的知識，按照人的意愿把序列排列出來，然后合成。

而“編輯”就要求真的去修改了，這極具挑戰(zhàn)——這表明，我們可以在個體的細(xì)胞層面上對某些細(xì)胞或者某個細(xì)胞的一些密碼進(jìn)行隨心所欲的改變，所以為什么說難度最高，也是因?yàn)樵谶@個過程中，不是所有動作都能叫作“編輯”。而且從合規(guī)性方面來說，對這個技術(shù)的承認(rèn)也是一個很艱難的課題。

通常我們在講到基因編輯時會說到兩個關(guān)鍵詞：第一個是定位，因?yàn)锳-T、C-G長得一模一樣，只是排列組合不一樣，所以，如何精確地定位你要“寫”以及“編輯”的地方，這是最大的難題。

相比之下，第二個關(guān)鍵詞“編輯”反而不是挑戰(zhàn)，因?yàn)樗褪悄愕膭幼鞅旧怼！熬庉嫛钡姆绞胶芏啵怯蓤?zhí)行動作的酶或其他物質(zhì)來完成的。在整個基因組中完成這樣一件事情，我們稱之為“基因編輯”。

為什么強(qiáng)調(diào)基因編輯？因?yàn)榛驇旌艽螅诨虻耐粞蟠蠛＠铮胍_地找到要編輯的地方是一個非常大的挑戰(zhàn)。

整個科學(xué)界對基因編輯的愿景由來已久，但本文討論的內(nèi)容更加復(fù)雜、高級，也就是在所謂的高等智力體里，如何能夠按照自己的意愿做精準(zhǔn)的定點(diǎn)敲除或者修改。

大家可能聽說過基因治療法CRISPR，其實(shí)它只是一個最新的研究成果，更早的還有homing endomclease等各種各樣的基因治療法，只不過真正走進(jìn)千家萬戶的是CRISPR。

不管是用蛋白來識別DNA序列，還是CRISPR基因治療法用RNA來識別DNA，歸根結(jié)底都是要實(shí)現(xiàn)識別這件事，只是使用的角度不一樣。

為什么我們想做到準(zhǔn)確的定位？是因?yàn)槲覀兿胱鼍庉嫻ぷ鳌６欢ㄎ痪蜔o法編輯，也無法確定應(yīng)該編輯什么。之所以很想做編輯這一工作，是源于我們很想按照自己的意愿來對世界做一些精準(zhǔn)的改變。

生命科學(xué)領(lǐng)域的研究者中，每個人每天做的研究都截然不同，但是大部分實(shí)驗(yàn)的工作原理是相通的，并會在幾個問題層面上進(jìn)行拓展研究：

基因的用處是什么？研究發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)出了什么問題？基因背后的分子邏輯是什么？

事實(shí)上，所有研究者都一直想建立一個因果關(guān)系——只有知道了基因的前因后果，才可能在疾病治療的改善上精進(jìn)，才能夠讓糧食增產(chǎn)，才能讓家畜變得精瘦。所以說，研究生命科學(xué)在某種程度上來看是最“功利”的。

基因科學(xué)的研究對象包括秀麗線蟲、果蠅，更高級的包括小鼠、斑馬魚、猴子等生物，那么為什么要研究這些生物？原因是，科學(xué)家可以通過它們來進(jìn)行遺傳學(xué)研究——現(xiàn)有的技術(shù)已經(jīng)能夠支持我們干凈利索地對它們的某些基因進(jìn)行編輯，然后建立起更好的因果模型。而對這些生物以及模型的研究，最終也是為了研究人類本身。

如果想實(shí)現(xiàn)基因編輯，那么我們不只需要這個技術(shù)本身，還需要掌握生物信息學(xué)的相關(guān)知識。如果我們能建立起基因之間的因果關(guān)系，那么就能夠迅速地找到很多關(guān)鍵問題的答案，比如：基因編輯除了高通量以外，還能做什么？

從某種意義上說，基因編輯技術(shù)能推動很多關(guān)鍵突破。比如，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上面，基因編輯技術(shù)可以讓蘑菇變成黃色的。又比如，我們都知道，蘋果在被咬下一口之后，剩下的部分會發(fā)生氧化，我們就可以通過基因編輯來干預(yù)，以不讓它發(fā)黃、發(fā)褐，或者發(fā)黑。基因編輯技術(shù)還可以幫助養(yǎng)殖出瘦肉型的家畜。

甚至，未來有一天我們還可以“復(fù)活”已經(jīng)滅絕的猛犸象。

（注：以上內(nèi)容摘自

《那些比答案更重要的好問題》）

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原標(biāo)題：《我們真的可以“復(fù)活”已經(jīng)滅絕的猛犸象嗎？》

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