我們正站在合成生物學(xué)的非凡能力的門檻上。CRISPR-Cas9是2014年發(fā)現(xiàn)的基因組編輯技術(shù)，處于這一新發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新潛力的最前沿。這些進(jìn)步提供了一個解決食物供應(yīng)，疾病，遺傳學(xué)問題的機(jī)會，以及最具誘惑性和禁止前景的修改人類基因組的問題。這樣做會讓我們更好，更快，更強(qiáng)，更有彈性，更聰明：這是一個以比自然選擇夢想更快的速度設(shè)計自己的機(jī)會。

然而，許多專家警告這些新功能的危險性。大量的資金正流向生物技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司，而第一個競爭可以鼓勵偷工減料。2017年的研究人員復(fù)活了一種已經(jīng)滅絕的馬蹄毒病毒株。CRISPR可以創(chuàng)造美國和俄羅斯政府(如天花)小心保護(hù)的生物武器，或者像埃博拉這樣的現(xiàn)有疾病，并將其改造成流行病學(xué)家最糟糕的噩夢。

隨著這些看起來像科幻小說的令人費(fèi)解的突破，從現(xiàn)實(shí)中辨別炒作幾乎是不可能完成的任務(wù)。然而，對于我們的政治家來說，這是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)，他們絕大多數(shù)都不是科學(xué)家。我們?nèi)绾尾拍苷鎸?shí)地評估潛在的風(fēng)險和回報?現(xiàn)在，最近在eLifeSciences上發(fā)表的一項(xiàng)新研究結(jié)合了美國和英國的研究人員，為生物工程領(lǐng)域的20個新問題提供了專家視角。

研究人員將20個發(fā)展分為不同的時間范圍：未來五年，下一個十年，以及十多年的時間。在接下來的五年中，他們預(yù)計人工光合作用將取得突破。由于植物可以將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料，人工光合作用對于能源危機(jī)和應(yīng)對氣候變化至關(guān)重要。雖然任何方案來部署二氧化碳去除作為氣候解決將必須是巨大的，最近的研究已經(jīng)表明，人工光合作用可以減少CO2的效率比植物，并且可以將其轉(zhuǎn)換成甲醇的燃料。

隨著世界人口的不斷增長，我們的農(nóng)業(yè)空間已經(jīng)不足了;為了養(yǎng)活這個世界，可能需要一場新的綠色革命。通過遺傳修飾增強(qiáng)自然光合作用可能是最佳答案，因?yàn)镃4基因被改造成水稻。由于這種基因可以將水稻產(chǎn)量提高50%，而且由于大米提供了數(shù)億的大部分熱量，因此這是一個巨大的潛在發(fā)展。

研究人員還預(yù)計，未來五年內(nèi)將有兩場重要的辯論開始。第一個是關(guān)于基因驅(qū)動的倫理，它可以“迫使”人口繼承新的特征。對于像蚊子這樣的昆蟲，這些基因可以非常迅速地傳播，并且人們一直在使用它們來使蚊子不育。與此同時，它們可能對生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，并可能產(chǎn)生意想不到的后果。該解決方案是否完全禁止使用基因驅(qū)動器，或者我們能否找到控制這些基因驅(qū)動的聰明方法，并且在它們傳播太遠(yuǎn)或者經(jīng)過一定代數(shù)之后“去激活”它們?通過這種方式，倡導(dǎo)者認(rèn)為，我們可以在耕種和重新設(shè)計生物圈之前測量任何不良影響。懷疑論者不太確定。

這場大辯論將在未來五年內(nèi)展開：我們在編輯人類基因組方面有多舒適?研究人員指出，我們編輯人類基因組的能力已經(jīng)超越了我們對這些基因功能的理解。以前的研究基本上研究了遺傳條件和擁有某些基因之間的統(tǒng)計相關(guān)性。也許仔細(xì)的編輯將使我們能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而更好地理解我們自己的DNA;已經(jīng)，在老鼠身上，我們可以扼殺像亨廷頓病這樣的疾病。

然而，與以往一樣，試驗(yàn)人類會產(chǎn)生一系列獨(dú)特的道德問題，研究人員指出，世界各國政府并沒有就正確的行動方案達(dá)成一致，中國比其他國家更加看好。似乎很少有人反對治療單基因條件，但這是否是滑坡的開始?

在中期，研究人員擔(dān)心更復(fù)雜的生物工程技術(shù)。也許，在五到十年內(nèi)，我們將能夠通過組織工程構(gòu)建整個替代器官。他們指出，在過去的幾年里，“組織工程師已經(jīng)建造或培養(yǎng)了可移植的膀胱，髖關(guān)節(jié)，陰道，氣管，靜脈，動脈，耳朵，皮膚，膝蓋的半月板，以及心臟受損的斑塊。”

修復(fù)你的破碎的心臟可能聽起來像生物技術(shù)的理想用途，并且 - 隨著對動物的試驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行并證明這些工程組織可以成功植入 - 這是一個真正的前景。但它不太可能便宜：這是否會加劇社會中已經(jīng)存在的醫(yī)療保健差距，超級富豪能夠負(fù)擔(dān)得起更換器官并延長其壽命，而我們其他人注定要死亡和稅收?

這些技術(shù)的深遠(yuǎn)影響將以前所未有的方式影響藥物制造。疫苗是一本教科書的例子。目前，許多疫苗是使用雞蛋作為孵化器生產(chǎn)的，這種技術(shù)已經(jīng)使用了70年。正如所料，這種舊方法存在局限性;必須提前幾個月預(yù)測最重要的病毒株，因?yàn)橐呙缟a(chǎn)需要幾個月才能完成。DARPA-互聯(lián)網(wǎng)資助者，自動駕駛汽車和酷災(zāi)機(jī)器人 - 向一家公司提供贈款，該公司可在一個月內(nèi)生產(chǎn)一千萬種流感疫苗。如果我們正在參加下一場大流行的比賽 - 這可能導(dǎo)致數(shù)百萬人死于西班牙流感那么，開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)幾乎是道德上的迫切需要。

然而，隨著越來越多的人可以訪問，還有其他風(fēng)險。通過生物工程可以更有效地制造非法藥物。更糟糕的是生物工程超級病毒的前景，這是由意外或惡意造成的。遺傳信息將成為新的貨幣;就像今天的算法價值數(shù)百萬或者造成嚴(yán)重破壞一樣，很快就需要將相同的安全措施應(yīng)用于遺傳學(xué)。我們只能希望這些安全工作得到充足的資金支持并且非常謹(jǐn)慎地進(jìn)行。計算機(jī)病毒的后果可能是有害的;“惡意軟件”對人類造成的后果可能會更糟。