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生物基因工程（基因编辑技术对世界的影响）

大杂烩• 更新时间：2022-12-17 10:17:32 •阅读

人类的生存和生产活动需要大量的资源，这些资源都来源于地球，如果在一个环境中耗尽了资源，那么人类就会努力寻找另一个能够继续提供所需资源的环境——一个更清澈的湖泊、更茂密的森林、更绿色的牧场。所以一直以来，人类都在竭力维持与地球的“可持续”关系。

生物基因工程（基因编辑技术对世界的影响）

图片来源：网络

但是，当消耗资源的速度快于资源再生的速度时，自然资源的循环就遭到了破坏，更加不幸的是，随着美丽的生态系统——珊瑚礁、雨林、极地冰盖等——逐渐消失，毋庸置疑，我们现在正目睹人类的非循环行为模式在全球范围内的有害影响。

生物基因工程（基因编辑技术对世界的影响）

插画来源：Carissa Knipe

为了解决这种不可持续的资源使用模式，要么减少资源消耗，要么改变获取资源的方式。事实上，我们在生物学中已经找到了解决的思路，生活中的许多物质实际上都来自于生物，比如添加到食物中的味道和香料，以及在香水和蜡烛的香味，衣服上的丝纤维，甚至是燃料。而大自然已经为我们保存了制造它们的指令——DNA。

大自然的DNA目录

每一种生物都有自己的DNA百科全书，即基因组，它包含了生存和繁殖所必需的所有信息。除了这些生命要素外，基因组还包含了很多基因指令，这些指令描述了生物体特有的特征。松树有制造蒎烯的基因，它能够产生出一种令人感到舒适的气味，就像过节在家放松的感觉；青蒿素是一种用于治疗疟疾的化合物；蜘蛛在结网时，有产生丝蛋白纤维的基因… …大自然花了数百万年的时间来开发这个非凡的、珍贵的目录，而人类已经发现这个来自大自然的馈赠，并运用科技的手段将其融入到我们的生活中。

生物基因工程（基因编辑技术对世界的影响）

图片来源：网络

那么，我们怎样才能利用这份“目录”更可持续地来获取资源呢?

回顾人类历史，人们已经在利用DNA这种生物语言来服务自己了，比如酿酒的工艺。这个过程本质上可以概括为给酵母细胞提供糖分，等待微生物把糖转化为酒精。

生物基因工程（基因编辑技术对世界的影响）

图片来源：网络

对生物来说，DNA是一种通用语言。生物体可能使用稍微不同的DNA“方言”，但最终DNA指令可能会在物种之间转移。按照同样的逻辑，理论上我们可以把生产松树气味、药物和蜘蛛丝的基因加入到其他生物体中，使它们也能制造这些分子。从一个生物体向另一个生物体添加遗传指令的副本就是DNA语言的交流，也是基因工程的一种形式。也许你见过那些被水母基因改造过的发光生物体，它们可以发出荧光。

那如果我们把酵母发酵的知识和基因工程的知识结合起来呢？

成功案例之一是利用酵母将糖转化为青蒿素，青蒿素是用于疟疾治疗的关键分子。通过种植青蒿，然后等待其生长，从叶子中提取微量的青蒿素的方法，是一个缓慢且昂贵的过程。现在，我们可以利用酵母发酵的原理结合基因工程进行大规模高效的生产，利用可再生的甘蔗和带有植物基因的酵母生产青蒿素更具有可持续性和效率，可以帮助到更多有需要的人进行治疗。

生物基因工程（基因编辑技术对世界的影响）

图片来源：网络

越来越多的生物基因工程研究

自青蒿素的研究初步成功以来，一个新的生物学体系建立起来，被称为“合成生物学”。从法尼苯（一种生物燃料）到滋润皮肤的角鲨烷、蜘蛛丝蛋白、大麻，甚至是一种已经灭绝的花朵的香味，都有可能利用“合成生物学”生产出来，并被推向市场。

不过这是一项难度系数极高的工作，很多实践上的难关目前还亟待突破，比如为了取代现有的生产模式的供应线，这些实用生物分子技术的工厂必须足够高效，以低廉的成本生产所需的分子。尽管在高价值产品（例如:制药、香料、香精）方面已经取得了商业上的成功，但目前生物燃料与石油价格的竞争一直是一个特别棘手的问题。

生物基因工程（基因编辑技术对世界的影响）

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科学家也正在不断研究和推动这项技术的进步，他们正在设计发明新的DNA编程语言，并利用CRISPR开发更先进的基因组书写和编辑工具。

生物基因工程（基因编辑技术对世界的影响）

澳大利亚农场的工人正在检查丰收的香蕉。| 来源：Nature自然科研；Carla Gottgens/Bloomberg/Getty

2019年8月，哥伦比亚政府证实，一种能杀死香蕉的真菌已经传播到了全球香蕉的主要来源地——美洲。科学家们正在通过多种方法拯救香蕉。在澳大利亚，研究人员已经将一种来自野生香蕉的基因插入了当地的商业香蕉品种，并开展田间试验，同时借助强大又精确的基因编辑工具CRISPR，增强香蕉对这种名为香蕉枯萎病热带4号（TR4）的真菌的抵抗力。无论基因编辑最终能否改变香蕉的命运，这些技术让我们知晓，可持续原材料的世界离我们并不遥远……

Reference：

1、The Light Side of Genetic Engineering

https://onezero.medium.com/the-light-side-of-genetic-engineering-a65c5863b4d8

2、CRISPR might be the banana’s only hope against a deadly fungus

http://agri.ckcest.cn/topic/downloadFile/3e27a4ee-c89a-45f8-a305-37216541ded6

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