沈玥：我們正在顛覆進化論，再造伊甸園
華大基因x造就 聯合呈現
沈玥
華大基因 深圳國家基因庫合成與編輯平台負責人
有三個問題困擾了人類幾千年——我是誰，我從哪來，我要去哪裡？
究竟我們的生命的本質是什麼，我們從怎麼樣的一個形式，演化而來，我們未來可能會變成什麼樣子？
從上帝決定論到基因決定論
在文明初期，關於這個問題，西方主要是以上帝創世紀的故事呈現，而東方則是盤古開天闢地，女媧造人的傳說。
冥冥之中，大家都覺得有一個超越生命之上的存在，在掌控著生命，這好像已經成為一個共識，但是科學的發展使得我們摒棄了這樣陳舊的觀念。
從孟德爾用三萬多株豌豆發現遺傳的規律，到後來格里菲斯和艾弗里證明了DNA才是遺傳物質的基礎，再到富蘭克林通過晶體衍射給DNA拍了照片，在這個基礎之上，沃森和克里克又通過解析DNA，發現它原來是雙螺旋結構……這樣一步一步，我們慢慢對生命的本質有了一個清晰的概念。
那麼下一步就是研究這些信息是怎麼樣構成生命的，這樣簡單的四個鹼基，A、T、C、G，它是以怎麼樣的一個形式，使得我們人成為人，動物成為動物？
在20世紀的最後十年，「人類基因組計劃」使這個問題有了決定性進展。
參與「人類基因組計劃」的六個國家，用了13年的時間，花了30億美金，完成了第一個個人的基因組的測定和描繪，這之後，我們才大概知道了原來生命是這個樣子。
在這之後有成千上萬的基因組得到解析，我們慢慢地知道了我們頭髮的顏色，五官的樣子，我們的高矮胖瘦，為什麼會這麼不同。
除了人類之外，我們對其它的物種也有了遍地開花的研究，我們越來越了解到生命是怎麼樣演化過來的；我們也知道物種之間的相似處和差別是什麼。
所有的這些秘密都藏在基因和基因組裡面。
人類和老鼠有80%的基因相似卻樣子如此不同，因為基因一直在變化
比如說我們和植物只有17%的相似性，我們和小白鼠卻有80%的相似性，我們和猴子、大猩猩的相似性已經超過90%，我們人和人之間這麼不同，但是在我們的基因組上，也只有0.5%的差異。
基因這個生命密碼，就像是一個啟動生命的程序，但它並不是一成不變的，相反，它一直在變化的。
大家看到西蘭花、捲心菜、花菜，這幾種我們餐桌上非常常見的食物，它們長相不同，味道不同，但它們卻是甘藍這個2500年以前出現的植物，因為基因隨機突變，長期自然選擇之後演化出來的一些新的生物。
我們逐漸顛覆達爾文之後，有沒有可能開始扮演上帝？
隨著技術的發展，我們已經進入可以人為加速生命密碼改變的階段。
比如說線粒體缺陷的問題。
線粒體是細胞裡面的一個細胞器，當這個很小的細胞器產生缺陷之後，會導致非常嚴重的結果，比如說先天性心臟病，失明或者是肝衰竭，並且線粒體缺陷是隨著母親向下遺傳的，這也就意味著如果一個母親是線粒體缺陷疾病的患者，那她的孩子無一例外一定都是患者。
而人為的干預可以改變這個情況。
我們把患病母親的DNA通過核移植的方式，轉運到另外一個健康女性的卵子裡面，然後用這個卵子，來做受孕的載體，這樣一來就可以使得她的孩子不再成為線粒體缺陷類疾病的患者。
他的基因，即他的生命密碼，也由此發生了改變，這個改變逆轉了他一定會得病的命運。
所以，四十億年前，生命主要是依靠隨機突變和自然選擇的一個方式去生存的，而我們現在正在通過一種並行式的思路，把進化的過程加速，使它成為一種可以是非自然選擇、定向變異的過程。
在某種程度上，我們已經在逐漸地顛覆達爾文的進化論。
緊接著下一個問題是，我們有沒有可能扮演上帝，創造生命？
這裡的人造生命不是指AI，不是指Alpha Go，而是指我們在DNA、RNA，以及一系列必需的物質基礎上，創造出來的一個活生生的生命。
這個問題在2010年的時候就已經有了一個非常肯定的答案。
第一個人造生命是以計算機為母體
這是一個叫做支原體的基因組的一個序列，科學家通過計算機以及四種不同化學試劑的配合，可以從無到有地創造一個完整的基因組，然後把基因組轉移到一個受體的細胞裡面，這個生命的密碼得以啟動，使得這個細胞搖身一變，變成另外一個物種，我們把這個物種叫做「辛西婭」。
「辛西婭」是第一個以計算機為母體的一個生命，它的出現意味著什麼呢？意味著我們可以以計算機為起點，創造一個生命。
大多數的細菌都是原核生物，相比較而言是比較低等的生物，而生命的高級形式是真核生物，比如說我們人就是真核生物。
能否創造一個人造的真核生物，這是造物的一個新的高度。
這個微生物叫做釀酒酵母，我們平時用它來做麵包、饅頭，用來釀酒。最近，我們的團隊做了一個酵母2.0版本，這個2.0版本就是世界上第一個真核的人造生物。
跟「辛西婭」和酵母1.0相比較，它的區別是什麼？
簡單來說，我們不僅是重現了一個真核生命，我們同時使得它變成了一種工具。
舉個例子，大家都知道胡蘿蔔素，它主要是從胡蘿蔔裡面提取出來的，這個胡蘿蔔素在你攝取之後，可以轉化成維生素a，它能夠改善你的眼睛和皮膚的問題，那麼這個酵母2.0作為工具，只要簡單地通過外源基因的導入，就能生產胡蘿蔔素。
甚至我們可以控制它的產量。所以這意味著未來我們不需要有胡蘿蔔，就可以獲得大量的胡蘿蔔素。
再舉另外一個例子，屠呦呦因為成功地從這種叫做黃蒿的植物中提取出青蒿素，獲得了去年的諾貝爾醫學或生理學獎。
青蒿素是目前用來治療瘧疾的唯一有效的藥物，但是在黃蒿裡面提取率非常低，只有1%~5%左右，而如剛才所說，通過酵母外源基因的導入，就可以使得我們的酵母變成青蒿素的一個細胞工廠，利用這樣的技術，一個簡單的一個生產線，青蒿素年產量即可超過全球需求量的三分之一，這是一個非常可觀的數字。
未來5年，合成生物成本降到目前的1%？
在回顧我們創造2.0版本的酵母人造生命的歷程裡面，我們發現它在基因組的解讀上，也是有同樣的趨勢，就是從小到大，從簡單到複雜。
而能夠使得我們有這樣的發展是因為技術的更新換代。
從我們測第一個基因組需要13年到今天我們只要一天的時間就能完成一個個體基因組的測序；同樣，過去合成技術一開始一天只能有百級的產量，到現在每天有萬級的通量，使得成本上有了一個非常大的變化。
我們把測序與合成的成本做了一個對比，取了一個log值，你可以看到在2003年，兩者的成本還差不多是一致的，但是後來，尤其是過去的五年裡面，測序成本急劇降低使得兩者之間的成本有了百萬級的差距。
在過去的幾年裡面，我們的團隊一直專註於如何提升技術從而降低成本，現在我們可以非常自信地說，在未來的5~10年，我們可以把這個成本降到現在的百分之一。
那麼這個技術的突破會帶來什麼呢？
有可能在不久的將來，它能使得我們這個世界再次進入「寒武紀」時代，有大量的新物種，可以通過數字化的設計而產生。
合成生物學將解決90億人口在地球生存的問題
大家可能會問，為什麼我們要做這樣的事情？
我們現在整個世界的人口是60億，但是在不到40年的時間，這個60億馬上會變成90億。
我們現在所有的食物、清潔能源以及我們的醫藥，都是圍繞這60億來準備，滿足60億人口就已經非常困難，更不用提90億人口會是怎麼樣的一個挑戰。
而合成生物學的知識和技術有可能改變這種現狀。
「人造生命」、「新物種」這樣的概念，已經不再是離我們很遠的事情，好像科幻片裡面才有的，它現在就在發生，這一刻就在發生。
在不久的將來，我們也許可以通過生物合成新物種的方式讓更高效、更清潔的能源，全面取代傳統能源；
青蒿素的產量不再由種植面積和天氣來決定，可以完全在實驗室通過生物發酵的形式，通過合成生物學的方式，大量地產生，惠及大眾；
甚至說有器官移植需求的患者，他也不需要再經過漫長的等待，而是通過生物合成，讓人工器官立等可取；
甚至未來我們的海量的數據，都不需要通過硬碟的方式來存儲，一管DNA就可以代表整個文明史。
當那一天到來的時候，合成生物學就已經完全的改變了我們的世界。
謝謝！
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