侏羅紀公園中蘊含的生物學知識（基因工程師可以從侏羅紀公園電影中學到一兩件事）

2023-06-04 08:37:28

Jurassic World: Dominion 是好萊塢最好的雙曲娛樂，它的故事情節動感十足，拒絕讓現實妨礙一個好故事。然而，就像它的前輩一樣，它提供了一個非常真實的技術狂妄自大的潛在警示故事。

正如我在《來自未來的電影》一書中所討論的，史蒂芬·史匹柏 1993 年的電影《侏羅紀公園》改編自麥可·克萊頓 1990 年的小說，並沒有迴避與不受約束的企業家精神和不負責任的創新的危險作鬥爭。21 小時的書籍和電影捕捉到了新出現的擔憂：用大自然的遺傳密碼玩弄上帝可能會導致毀滅性的後果。傑夫·戈德布魯姆（Jeff Goldblum）扮演的電影主角之一伊恩·馬爾科姆博士（Dr. Ian Malcolm）著名地捕捉到了這一點，他宣稱：「你的科學家們全神貫注於他們是否可以做到，他們沒有停下來思考是否應該做。」

在侏羅紀公園系列的最新迭代中 ，社會正在接受創新的後果，這些創新充其量是考慮不周的。一連串的「可能」勝過「應該」導致了一個未來，復活和重新設計的恐龍可以自由漫遊，人類作為一個物種的統治地位受到威脅。

這些電影的核心是比以往任何時候都更相關的問題：研究人員是否吸取了侏羅紀公園的教訓 並充分縮小了「可以」和「應該」之間的差距？或者 DNA 操作的科學和技術是否會繼續超過任何關於如何以合乎道德和負責任的方式使用它們的共識？

人類基因組的第一稿 於 2001 年大張旗鼓地發表 ，為科學家們閱讀、重新設計甚至重寫複雜的基因序列奠定了基礎。

然而，現有技術既耗時又昂貴，使許多研究人員無法進行基因操作。人類基因組的初稿估計花費了 3 億美元，隨後的全基因組序列花費不到 1 億美元——除了資金最充足的研究小組之外，這對所有研究小組來說都是令人望而卻步的數額。然而，隨著現有技術的改進和新的技術上線，小型實驗室——甚至 學生 和 「DIY生物」愛好者——可以更自由地進行閱讀和編寫遺傳密碼的實驗。

2005 年，生物工程師 Drew Endy 提出應該可以 像工程師使用電子元件一樣使用 DNA 。就像電子設計師不太關心半導體的物理特性一樣，他們更關心依賴它們的組件，Endy 認為應該可以創建標準化的基於 DNA 的部件，稱為「生物磚」，科學家無需成為專家就可以使用它在他們的基礎生物學中。

Endy 和其他人的工作是 合成生物學新興領域的基礎，該領域將工程和設計原理應用於基因操作。

科學家、工程師甚至 藝術家 開始將 DNA 視為一種生物代碼，可以像數碼照片或視頻一樣在網絡空間中進行數位化、操作和重新設計。這反過來又打開了重新編程植物、微生物和真菌以生產 藥物 和其他 有用物質的大門。例如，改良酵母產生素食Impossible Burgers的肉味 。

儘管人們對基因編輯越來越感興趣，但合成生物學早期先驅們的想像力和遠見的最大障礙仍然是編輯技術的速度和成本。

然後 CRISPR 改變了一切。

2020 年，科學家 Jennifer Doudna 和 Emanuelle Charpentier 因在革命性的新基因編輯技術上的工作而獲得 諾貝爾化學獎， 該技術使研究人員能夠精確地剪除和替換基因中的 DNA 序列：CRISPR。

CRISPR 快速、便宜且相對易於使用。它激發了 DNA 編碼員的想像力。

與以往基因工程的任何進步相比，CRISPR 使數字編碼和系統工程的技術能夠應用於生物學。這種思想和方法的交叉融合導致了從使用 DNA 存儲計算機數據 到創建 3D「 DNA 摺紙」結構的突破。

CRISPR 還為科學家探索重新設計整個物種開闢了道路——包括 讓動物從滅絕中恢復過來。

基因驅動 使用 CRISPR 將一段遺傳密碼直接插入到生物體的基因組中，並確保特定性狀被所有後代繼承。科學家們目前正在試驗這種技術來 控制攜帶疾病的蚊子。

儘管該技術具有潛在的好處，但基因驅動引發了嚴重的倫理問題。即使應用於清除蚊子等公共衛生威脅， 這些問題也不容易解決。在考慮人類的假設應用時，它們變得更加複雜，例如 提高後代的運動表現。

基因編輯的進步也使得從基因上改變單個細胞的行為變得更加容易。這是 生物製造技術的核心 ，重新設計簡單的有機體以生產從 航空燃料 到 食品添加劑的有用物質。

它也是圍繞基因工程病毒的爭議的中心。

自大流行開始以來，就有傳言稱導致 COVID-19 的病毒是由基因實驗出錯導致的。雖然這些謠言 仍未得到證實，但它們重新引發了圍繞 功能獲得研究的倫理問題的辯論。

功能獲得性 研究使用 DNA 編輯技術來改變生物體的功能，包括增加病毒引起疾病的能力。科學家們這樣做是為了預測和準備現有病毒的潛在突變，這些突變會增加它們造成傷害的能力。然而，這樣的研究也提出了一種危險的增強病毒被釋放到實驗室外的可能性，無論是偶然的還是有意的。

與此同時，科學家們對生物原始碼的日益掌握使他們能夠 迅速開發輝瑞-BioNTech 和 Moderna mRNA 疫苗 來對抗 COVID-19。通過精確設計指導細胞產生無害病毒蛋白的遺傳密碼，疫苗能夠啟動免疫系統在遇到實際病毒時做出反應。

麥可·克萊頓（Michael Crichton）很有先見之明，但他不太可能預見到科學家在過去三十年中改造生物學的能力取得了多大的進步。 恢復滅絕的物種雖然是一個活躍的研究領域，但仍然 非常困難。然而，在許多方面，我們的技術比侏羅紀公園和後續電影中的技術要先進得多。

但我們在責任方面做得如何？

幸運的是，對基因編輯的社會和倫理方面的考慮與科學的發展齊頭並進。1975 年，科學家 們就 確保新興重組 DNA 研究能夠安全進行的方法達成一致。從一開始，科學的倫理、法律和社會維度就與 人類基因組計劃緊密相連。DIY 生物社區一直處於 安全和負責任的基因編輯研究的前沿。社會責任是 合成生物學競賽不可或缺的一部分。

然而，隨著基因編輯變得越來越強大和容易獲得，一個由善意的科學家和工程師組成的社區不太可能是足夠的。雖然侏羅紀公園電影在對未來的描繪中獲得了戲劇性的許可，但它們確實做對了一件事情：即使有良好的意圖，當你將強大的技術與沒有接受過思考其後果的訓練的科學家混合時，壞事就會發生。行動 - 並沒有想過要問有的專家。

也許這就是侏羅紀世界：統治的持久信息——儘管在基因設計和工程方面取得了令人難以置信的進步，但如果我們不以對社會負責的方式接受技術的開發和使用，事情可能而且將會出錯。

好消息是，在科學家如何重新設計和重新設計遺傳密碼方面，我們仍有時間縮小「可以」和「應該」之間的差距。但正如侏羅紀世界：統治提醒電影觀眾，未來往往比看起來更近。