科幻照進現實，從《星際穿越》看生命科技創新風口

《星際穿越》的故事背景設定在不遠的將來，那個未來里沒有炫目的高科技，沒有外星文明的降維打擊，沒有光速傳播的殭屍病毒，只是地球到處都颳起了Plus版的北京沙塵暴，人口縮減數十倍，政府間沒有軍備競賽，沒有技術競爭，整個人類社會退回到農耕時代，農民成了最重(niu)要(bi)的職業，大家為溫飽而奮鬥。但那又不是一個反烏托邦的世界，雖然沙暴肆虐，環境惡劣，但生活在某些方面還是能夠忍受的，至少棒球比賽還在進行。

地球已經垂垂老矣，枯萎病從一種莊稼蔓延到另一種莊稼，麥子種不了了，秋葵絕種了，只有幾畝玉米還活著，但也挺不了多久了，也許到庫珀（男主）的孫子輩人類就將徹底滅亡，就像地球上很多遠古文明一樣終將掩蓋在黃沙塵土中。

圖片故事：諾蘭大神的電影《星際穿越》里蟲洞能夠穿越時間的示意圖，但我們不講這個……

在這裡枯萎病導致地球行將毀滅是電影中被吐槽或質疑較多的設定。該片的科學顧問兼製片人基普·索恩是世界著名的廣義相對論範疇天體物理學領域的領導者之一，他在籌拍電影之初就坦誠自己不是個生物學家，為了保證「地球因為枯萎病毀滅」這一假設有科學依據，他邀請了加州理工學院的一大波相關教授，其中包括1975年諾貝爾醫學及生理學獎獲得者戴維·巴爾的摩（David Baltimore）作為影片的專業顧問。

專家們表示在目前的植物病理學研究中，還沒有發現某一種生物能夠消滅所有農作物，因為不同的植物病原有不同的寄主範圍，即針對不同的種、屬、科。但是假如出現某種超級真菌或細菌可以跨種屬傳播的話，那還是可能的。總而言之，這種枯萎病造成大量糧食減產和地表荒漠化，也就帶來了片中地球上無處不在的沙塵暴。但是所幸的是，這種可能性微乎其微。

充斥電影最深重的絕望不是席捲世界的沙塵暴，而是整個人類文明失去了向前發展的希望與動力。在前三章中我們提到未來是所有人都關心的事情，但是未來是什麼樣子的？科技的演進到底會給人類一個怎樣的未來，能在多大程度上改變人類和我們賴以生存的世界，在那個未來的時間節點到來之前都是猜測。

第一，真實的枯萎病與愛爾蘭近代史

枯萎病（blight，電影就是用這個單詞）亦稱疫病。是由真菌或細菌引致的植物病害，病原體導致的枯萎病癥狀，主要是由於它們在植物體內大量繁殖，堵塞維管束，阻礙水和營養物質的輸送，最終導致細胞壞死。

在植物病理學上，當植物的葉片、莖、花乃至植株整體出現迅速褐變、乾枯、死亡的癥狀時，我們往往就導致這些癥狀的病害冠以「枯萎病」的名字。

歷史上確實曾出現過「枯萎病」引起的饑荒。19世紀馬鈴薯是愛爾蘭人的最主要的糧食來源，1845年，愛爾蘭地區的馬鈴薯患上一種名為晚疫病的疾病，病菌通過葉部感染馬鈴薯植株，整株的幼苗還沒等到收穫就腐爛了，1845年秋季，病害從愛爾蘭東部向西部蔓延。隨後幾年，晚疫病毒在當地肆虐，加之政治、宗教等因素嚴重打擊了當地農業生產，導致島上數十萬人死於飢餓或疾病，百餘萬人被迫移居海外。

這是19世紀最重要的人口遷徙之一，這場大饑荒也是愛爾蘭現代歷史的轉折點，愛爾蘭人口銳減了30%，將近100萬人口移民美洲、英格蘭或澳大利亞，即使到了今天，愛爾蘭的人口仍然沒有恢復到饑荒前的情形。

無論從科幻電影還是歷史事件本身，我們都不難看出農業生產是社會發展和文明延續的根本保障。回顧近代農業的三次重大突破：20世紀30年代美國雙雜交玉米的推廣，有原來的畝產100kg增加到350kg；40年代墨西哥選育的矮桿、高產、耐肥、抗倒伏的小麥品種，畝產由原來的50kg增加到250kg，並掀起一場「綠色革命」；60年代我國黃耀祥院士發現和利用具有sd-g的矮性基因源，開創叢生快長高光效高產株型育種，使得水稻畝產達650kg以上。每一次科技和工具上的重大突破和革命，都將農業推上一個新的台階,進入到一個新的歷史階段。

第二，洞悉「生命天書」的基因組數字化育種

種業是現代農業發展的「生命線」，種業科技也是農業領域科技含量最高的領域，人類作物育種的歷史就是一部人類不斷追求技術速度與精度的歷史。

從新石器到20世紀中期，人類依靠植物的自然變異來選擇產量、品質表現優良的品種，主要憑經驗和運氣的階段稱為「經驗和統計學為基礎的育種1.0時代」，1.0時代是根據田間植物形態和農藝性狀的表現來篩選親本，將高產優質的親本和抗病的親本進行雜交，在後代中通過大群體多年多地點篩選性狀表現好的植株，不斷繁殖鑒定，培育出高產抗病的品種。

這種篩選依靠植物的田間表現和育種家的經驗，需要世代累積才能尋求最佳植株，工作強度極大，選育一個優良品種通常需要10-20年的時間才能完成。

步入21世紀，育種家開始利用高通量測序（NGS）、分子標記(MAS)等先進的生物技術和信息技術手段，架起了育種資源基因信息銜接多維度大數據的橋樑,建立起常規育種與生物育種相結合的平台，大幅度提高了育種效率，使育種工作實現了由＂經驗驅動＂向＂數據驅動＂的根本性轉變。

目前我國植物基因組數據的大小已經達到了TB甚至PB級別，對這些數據的存儲、分析以及利用這些數據對成千上萬份種質資源材料進行雜交配組和篩選成為目前農業大數據應用的一個熱點，這個階段我們也稱為「以生物技術為基礎的基因組育種2.0時代」。利用基因組學結合大數據及人工智慧技術，我國的科學家已經成功培育出了抗「枯萎病」的品種，這在某種程度上也算是拯救世界了吧？

NRGene是一家以色列的基因組大數據創業公司，公司通過開發基於Saas的軟體和演算法來揭示農作物、動物和水生生物的複雜性和多樣性，提供最先進、最精細的育種服務。

NRGene工具目前已被一些全球領先的種子公司以及學術界最具影響力的研究團隊所採用。公司開發的GenoMAGIC和DeNovoMAGIC基因序列組裝解決方案為全球種子公司以及主要學術和研究機構在玉米、小麥、大豆、蔬菜和其他在全球糧食安全中起重要作用的作物研究方面提供育種支持。

孟山都是該公司的主要客戶之一，他們這樣評價這個新興的創業公司：基因組大數據的應用幫助我們不斷優化和調整育種決策，雲育種平台將為育種家提供更全面的視野，幫助他們進一步提高分析和決策能力，使育種的年限和成本得到大幅縮減。

2015年9月，中國農業科學院、阿里雲計算有限公司、華智水稻生物技術有限公司、北京聚道科技有限公司啟動「雲之稻」項目平台。該項目的初衷是全球共享水稻基因組數據，並將逐步建立最全面的「水稻功能基因組和育種信息資料庫」，其研究將加快規模化發掘水稻優良基因，突破水稻複雜性狀分子改良的技術瓶頸，加快高產、優質、廣適性新品種培育進程，全面提升中國及全球水稻基因組研究和分子育種水平。

這個一個大膽的嘗試，讓全世界的科研和商業聯合起來，參與數據分析和共享，為加速未來的「水稻設計育種」提供基礎信息資源，「雲之稻」項目還將結合功能基因組學新的方法和策略進行生物育種，將貢獻於糧食安全、食品健康的發展。

第三，讓「命不由天」的基因編輯技術

當代著名丹麥物理學家尼爾斯·玻爾(Niels Bohr)曾說：「預測是非常困難的，尤其是對未來的預測。」在科學技術瞬息萬變的時代，而把握技術應用場景和市場動向的前瞻性預判，是對當今創業者和投資人的嚴峻考驗，關乎到下一個商業帝國的成敗。

這是最好的時代，不同於過去幾十年，生命科技產業開始受到了風險投資者前所未有的重視。許多科學家不必再像以前那樣為了自己的研究窮盡一生的歲月都未能看到他們的成果轉化為實際產品，為世人造福。如今，當許多科學家的成果尚停留在實驗室階段時，就已經引起了產業巨頭的關注，並為後續的進一步開發做好準備。

EditasMedicine是CRISPR技術應用和開發先驅之一張鋒和兩位MIT同事（Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier）在2013年創立的公司，創立之初，Editas便獲得4300萬美元的A輪投資， 2015年8月又獲得1.2億美元的B輪融資，由BorisNikolic領投，Google Ventures等跟投，並於2016年在納斯達克掛牌上市。

本文來自：新芽NEWSEED

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