夢里，我站在海邊。 左右兩側(cè)的沙灘上，黑白相間的沙子沿著海岸線向遠(yuǎn)方鋪開，圍出一個(gè)海灣的輪廓。這時(shí)，我意識到，這是夏威夷島的海岸線，是我長大的地方：西洛灣。每逢，我和小伙伴都會來這里，看皮劃艇比賽，撿貝殼，不時(shí)也會在岸上撿到日本漁船落下的玻璃珠。 但是，沒有小伙伴，沒有皮劃艇，也看不到漁船。海灘空無人影，水面波瀾不驚，安靜到有點(diǎn)不自然。在水天交界處，天光與海水嬉戲，這似乎緩解了我的恐懼??自從懂事起，我就一直懷著這種恐懼。事實(shí)上，西洛島的每一個(gè)居民，無論年齡大小，都有這種恐懼。 我們這代人在成長過程中沒有經(jīng)歷過海嘯，但是我們都見過海嘯 照片。我們知道，西洛島正處于海嘯途經(jīng)的地帶。 果然，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地，我看到了一排浪花。 一開始它很小，但每過一秒它都在變大，我眼看著它開始聳立， 直至白浪滔天。在它后面，還有更多的浪，向海岸涌來。

我嚇壞了，但隨著海嘯臨近，我的決心戰(zhàn)勝了恐懼。我注意 到身后有一間小木屋，這是朋友普阿的家，屋子前面有一堆沖浪板。 我抓起一個(gè)，跳進(jìn)海里，滑進(jìn)海灣，繞過防波堤，一頭扎進(jìn)浪花。我成功躲過了個(gè)大浪，沒有被它掀翻，等我從浪的另一頭出來的時(shí)候，又沿著第二道大浪往下滑。這時(shí)，我看到了一片美景??近處 白山，遠(yuǎn)處的長山，聳立著，直入云霄，似乎在保護(hù)著海灣。 我一激靈后醒來，意識到自己正躺在加利福尼亞（以下簡稱加州）伯克利市的家里，與夏威夷遠(yuǎn)隔數(shù)千英里（1英里≈1.6千米）。 這是2015年的7月，當(dāng)時(shí)正是我這輩子至今興奮難當(dāng)?shù)囊欢稳兆�，我開始經(jīng)常做這樣的夢。回頭來看，夢境的深層含義不難理解。 當(dāng)然，海灘是想象出來的；但是波浪，以及它們激起的情緒跌宕——恐懼、希望、驚嘆——比真實(shí)。 我叫珍妮佛·杜德娜，是一位生物化學(xué)家，職業(yè)生涯的大部分時(shí) 間都是在實(shí)驗(yàn)室度過的。我研究的課題，除了本領(lǐng)域的專家，外人知 之甚少。不過，在過去五六年里，我進(jìn)入了生命科學(xué)里一個(gè)劃時(shí)代的 研究領(lǐng)域，它的進(jìn)展之快乎想象，研究成果也迅速從學(xué)界轉(zhuǎn)化到社會。我和同行驚嘆于它的巨大力量，這絲毫不亞于我夢中的海嘯。不過，這一次的巨浪，我也曾為它推波助瀾。 幾年來，我參與籌建過幾個(gè)生物公司。到了2015年夏天，它們的成長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)出了我的想象。但是，這個(gè)領(lǐng)域的影響力遠(yuǎn)不止于此，因?yàn)槭苡绊懙牟粌H僅是生命科學(xué)，更是地球上的所有生命。

本書講述的就是它的故事，也是我的故事，但更是你的故事。因?yàn)楹芸�，它就會影響到你�?nbsp;數(shù)千年來，人類一直在不斷地改造自然界，但是從來沒達(dá)到 這么劇烈的程度。工業(yè)化導(dǎo)致的氣候變化正在威脅的生態(tài)系統(tǒng)，再加上其他的人類活動??它們共同導(dǎo)致了物種的加速滅絕，地球的生物多樣性銳減。種種變化促使地質(zhì)學(xué)家提議，把這個(gè)時(shí)代叫作“人類世”。 與此同時(shí)，生物世界也在經(jīng)歷著由人類引起的深刻變革。數(shù)百萬年來，生命遵循著演化的原理而演變：生物隨機(jī)產(chǎn)生一系列的遺傳突變，其中一些為生存、繁殖和競爭賦予了優(yōu)勢。事實(shí)上，直到近， 我們?nèi)祟愐惨恢北谎莼�塑造。自從一萬多年前農(nóng)業(yè)出現(xiàn)，人類就開始通過選育動植物撼動演化的進(jìn)程；但是演化需要的原材料，即，一切遺傳變異背后的DNA（脫氧核糖核酸）隨機(jī)突變，仍是自發(fā)產(chǎn)生的，人類的意志尚且干涉不到它們。因此，人類改造自然的能力是有限的。，情況已大為不同，科學(xué)家已經(jīng)完全掌握了控制遺傳突變 能力�？茖W(xué)家可以使用強(qiáng)大的生物技術(shù)來修飾活細(xì)胞里的DNA，甚至改造這個(gè)星球上所有物種的遺傳密碼。在諸多基因編輯的工具中，新，也可能是有效的，當(dāng)屬CRISPR-Cas9（簡稱為CRISPR）1。

有了CRISPR，生物體的基因組（生物體的全部DNA內(nèi)容）就變得像文本一樣可以被編輯。 只要科學(xué)家知道了某個(gè)性狀的基因，我們就可以利用CRISPR在它的基因組中插入、編輯或刪除該基因。這比目前其他任何基因操作（gene-manipulation）技術(shù)都更簡單有效。幾乎一夜之間，我們發(fā)現(xiàn)自己站在了一個(gè)新時(shí)代的起點(diǎn)：在基因工程的領(lǐng)域，只有想不到，沒有做不到。 目前，科學(xué)家已經(jīng)在動物身上使用了這種新型基因編輯工具，并且取得了許多進(jìn)展。比如，科學(xué)家利用CRISPR制造出了一種的小獵犬，它肌肉發(fā)達(dá)，像是犬類里的施瓦辛格，而科學(xué)家改變的只是參與控制肌“基因增強(qiáng)版”肉形成的基因的一個(gè)堿基對。在另一個(gè)例子里， 通過抑制豬的身體里對生長激素起反應(yīng)的基因，研究人員制造出了迷你豬，它大小接近家貓，可以作為寵物出售�？茖W(xué)家也在陜北山羊身上進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)，使用CRISPR編輯了它的基因組，同時(shí)提高了肌肉含量（這意味著更多的肉）與含毛量（這意味著更多的山羊絨）。通過CRISPR，遺傳學(xué)家已經(jīng)把亞洲象改造得越來越像猛犸象， 或許有朝一日會復(fù)原這種已經(jīng)滅絕的動物。 與此同時(shí)，在植物界，CRISPR也已經(jīng)被廣泛用于改造農(nóng)作物的基因組。這為農(nóng)業(yè)革命鋪好了道路，將進(jìn)一步顯著提高人們的飲 質(zhì)量，確保世界糧食安全。通過基因編輯，科學(xué)家已經(jīng)制造出了抗病水稻、晚熟番茄、脂肪酸水平更健康的大豆，以及含有更少神經(jīng)毒素的土豆。在實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的時(shí)候，食品學(xué)家并沒有依賴雜交技術(shù)，而只是稍微調(diào)整了植物基因組的少數(shù)幾個(gè)堿基對。

 基因編輯在動物和植物界中的應(yīng)用固然激動人心，但它大的潛力，以及它大的風(fēng)險(xiǎn)，是在人身上的應(yīng)用。 矛盾的是，它對人類健康的幫助可能也離不開在哺乳動物或者昆蟲上的應(yīng)用。近，研究人員已經(jīng)利用CRISPR來改造豬的DNA， 使它們更適于對人類進(jìn)行器官移植，這意味著，有朝一日，動物可以為人類源源不斷地提供移植器官。CRISPR也已經(jīng)被用來改造一種蚊子，越來越多的野生蚊子將無法生育，科學(xué)家希望這可以徹底清除蚊媒疾病，比如瘧疾和塞卡，甚至清除所有可能傳播疾病的蚊子。 不過，單就治療疾病而言，CRISPR為直接在人類患者身上編輯、 修復(fù)突變基因提供了可能。目前，我們只是看到了其潛力的冰山一 角，但是過去幾年的發(fā)展已經(jīng)足夠讓我們激動不已。在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人類細(xì)胞里，這種新的基因編輯技術(shù)已經(jīng)糾正了許多遺傳病，包括囊狀纖維化、鐮狀細(xì)胞病、某些形式的眼盲、重癥復(fù)合免疫缺陷等。 利用CRISPR，科學(xué)家可以從人類DNA的32億個(gè)堿基對中發(fā)現(xiàn)，繼而更正單個(gè)基因突變??這已經(jīng)很令人驚嘆了，但是它還可以完成更復(fù)雜的修飾。研究人員已經(jīng)糾正了杜興氏肌肉萎縮癥患者身上的突變基因，從而治愈了疾病。在一個(gè)血友病的案例中，研究人員利用CRISPR對患者身上發(fā)生顛倒的50多萬個(gè)DNA堿基對進(jìn)行了調(diào)整。CRISPR也可以用于治療艾滋，比如，從患者受感染的細(xì)胞中切除病毒的DNA，或者編輯患者的DNA，避免更多細(xì)胞受到感染。

基因編輯在臨床應(yīng)用上的可能遠(yuǎn)不止于此。由于CRISPR允許人們精準(zhǔn)、直接地進(jìn)行基因編輯，每一種遺傳病??只要我們知道它的突變基因??理論上都可以得到治療。事實(shí)上，醫(yī)生已經(jīng)開始使用改造的免疫細(xì)胞治療癌癥，這些免疫細(xì)胞攜帶著增強(qiáng)版的基因，可以更好地消滅癌細(xì)胞。雖然CRISPR離大規(guī)模臨床應(yīng)用還有一段路要走，但它的潛力毋庸置疑：基因編輯有望提供新的治療方案，甚至挽救生命。CRISPR技術(shù)的影響不止于此，除了治療疾病，它也可以預(yù)防疾病。它簡單有效，甚至可以用來修飾人類的生殖細(xì)胞系（germline）， 從而影響后代的遺傳信息。不必懷疑，這項(xiàng)技術(shù)有朝一日會被用于改造人類的基因組，長久地改變?nèi)祟惖倪z傳物質(zhì)，雖然我們目前還不知道這何時(shí)到來。

 假定在人類中進(jìn)行基因編輯是安全有效的，那么，在生命早期 （好是在有害基因的惡果出現(xiàn)之前）糾正致病的突變基因，不僅合乎邏輯，而且勢在必行。但是，一旦我們有機(jī)會把胚胎中的“致病”基因改造成“正常”基因，我們同樣有機(jī)會把“正常版”基因改造成“增強(qiáng)版”基因。如果我們可以降低孩子日后患上心臟病、阿爾茨海默病、 糖尿病或者癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，我們就應(yīng)當(dāng)對胚胎進(jìn)行基因編輯嗎？進(jìn)一步的問題是，我們要不要為這些孩子賦予某些有益的特征，比如更大的力氣、更優(yōu)越的認(rèn)知能力，或者改變他們的身體特征（比如眼睛或頭發(fā)的顏色）？人類有追求完美的天性，一旦我們走上了這條路，路的盡頭是我們希望看到的結(jié)果嗎？ 在現(xiàn)代人類出現(xiàn)的10萬多年來，我們的基因組一直被兩種力量塑造著：隨機(jī)突變和自然選擇�，F(xiàn)在，我們次有能力編輯自己以及我們后代的DNA??本質(zhì)上，我們可以決定人類這個(gè)物種的演化方向。在地球的生命史上，這還是出現(xiàn)，我們還不知道該如何理解這個(gè)事實(shí)。但我們不得不開始思考一個(gè)不可思議但至關(guān)重要的問 題：鑒于人類在諸多重大議題上爭執(zhí)不休、固執(zhí)己見，我們會把這種強(qiáng)大的力量用在哪里？ 在2012年之前，我還從未思考過控制演化方向的問題??那個(gè)時(shí)候，我和同事剛剛發(fā)表了我們的研究成果，它為CRISPR基因編輯技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。畢竟，這些工作一開始都是受著好奇心的驅(qū)使，我們感興趣的是一個(gè)看似完全不相關(guān)的主題：細(xì)菌是如何對抗病毒感染的。然而，在我們研究細(xì)菌的一種免疫系統(tǒng)（稱為CRISPR-Cas）的過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一種了不起的分子機(jī)器，它能夠以極高的度把病毒的DNA切開。很快我們就知道了，這套分子工具同樣可以切割其他細(xì)胞（包括人類細(xì)胞）里的DNA。隨著這項(xiàng)技術(shù)被廣泛采用， 并迅速改進(jìn)，我不得不開始思考我們工作的長遠(yuǎn)影響。

很快，科學(xué)家就把CRISPR用到了靈長類動物身上，并制造出了只進(jìn)行過基因編輯的猴子。這時(shí)，我開始自問，這離應(yīng)用于人類還有多遠(yuǎn)？作為一位生物化學(xué)家，我從來沒有在模式動物、人體細(xì)胞，或者患者身上做過實(shí)驗(yàn)，我習(xí)慣的實(shí)驗(yàn)平臺是細(xì)菌培養(yǎng)皿和試管。但是，此時(shí)此刻，我卻眼睜睜看著自己參與開創(chuàng)的一項(xiàng)技術(shù)可能會徹底改變我們這個(gè)物種以及我們生活的世界。它是否會不經(jīng)意間擴(kuò)大社會不公或先天的“基因不平等”，或是引發(fā)新的“優(yōu)生學(xué)”運(yùn)動？我們要面對什么后果？需要做哪些準(zhǔn)備？ 一開始，我認(rèn)為要把這些討論留給受過生物倫理學(xué)訓(xùn)練的人，自己繼續(xù)投身于火熱的生物化學(xué)研究。但與此同時(shí)，作為這個(gè)領(lǐng)域的開拓者之一，我感到有責(zé)任參與討論這個(gè)話題：這些技術(shù)可能如何被使用，應(yīng)當(dāng)如何被使用。尤其是，我希望更多的人參與這個(gè)討論，不僅僅是科研人員和生物倫理學(xué)者，也包括其他利益相關(guān)群體， 包括社會科學(xué)家、決策者、宗教、管理人員，以及普羅大眾。鑒于這項(xiàng)科技進(jìn)展會影響到全人類，我們有必要讓社會各界人士都參與進(jìn)來。更重要的是，我感到了開始這種對話的緊迫性，如果等這些技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用了再試圖加以約束，恐怕為時(shí)已晚。

于是，在2015年，我一邊操心著自己在伯克利的實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)轉(zhuǎn)， 一邊在世界各地的學(xué)術(shù)會議上展示我的研究工作，一邊也開始花越來越多的時(shí)間思考這個(gè)（對我來說）嶄新的課題。我回答了十幾位記者的提問，話題涉及“設(shè)計(jì)嬰兒”、“基因增強(qiáng)版”人類、使用改造豬為人類生產(chǎn)移植器官。就CRISPR的議題，我跟加州州長、白宮科學(xué)技術(shù)政策辦公室、中央情報(bào)局交流過，也回應(yīng)過美國國會的問詢。我組織了個(gè)關(guān)于基因編輯技術(shù)，特別是關(guān)于CRISPR倫理問題的會議， 因?yàn)檫@些技術(shù)影響到再生生物學(xué)、人類遺傳學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)與健康。也是借助這次會議，我又幫助籌備了一個(gè)涉及面更廣的關(guān)于人類基因編輯的國際峰會，邀請到了來自美國、英國、中國及其他來自世界各地的科學(xué)家，和其他社會公眾。 在這些對話中，有一個(gè)主題反復(fù)出現(xiàn)，那就是：我們該如何使用這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)的技術(shù)。我們目前還沒有找到答案，但是，我們正一點(diǎn)點(diǎn)地接近它。 基因編輯迫使我們直面這個(gè)棘手的問題：改造人類遺傳物質(zhì)的界限何在？有人認(rèn)為，一切形式的遺傳改造都是邪惡的，違背了神圣的自然規(guī)律，傷害了生命的尊嚴(yán)；另一些人認(rèn)為，基因組只是“軟件”??我們當(dāng)然可以修改、清理、更新、升級它們，他們更進(jìn)一步爭辯道，讓人類受制于有缺陷的遺傳信息不僅有違理性，也有悖道德。

基于這些考慮，我們倡議禁止在人類胚胎中進(jìn)行基因編輯，而其他人則提議科學(xué)家放下顧慮，勇往直前。 我自己關(guān)于這個(gè)主題的思考也在不斷演變，但是在2015年1月， 在關(guān)于人類生殖細(xì)胞系基因編輯的會議上，我聽到了一句令人印象深刻的評論。17位與會人員，包括本書的共同作者塞繆爾·斯坦伯格 （Samuel Sternberg），坐在加州納帕山谷的一個(gè)會議桌旁，激烈地辯論我們是否應(yīng)當(dāng)允許研究人員編輯生殖細(xì)胞系。突然有人插了一句話，他平靜地說：“終有，我們會認(rèn)為，不對生殖細(xì)胞系進(jìn)行基因編輯來緩解人類的痛苦，才是不道德的�！边@個(gè)評論徹底扭轉(zhuǎn)了談話的方向�，F(xiàn)在，當(dāng)我再遇到那些家有遺傳病患兒的父母時(shí)，我總會想到這句話。 與此同時(shí)，CRISPR研究仍在不斷推進(jìn)。到了2015年夏天，中國的科學(xué)家發(fā)表了他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：他們把CRISPR注射進(jìn)了人類胚胎。當(dāng)然，他們使用的是被遺棄的、已經(jīng)沒有生命體征的胚胎，不過， 這依然是一個(gè)里程碑式的研究??這是人類歷史上嘗試對人類的生殖細(xì)胞進(jìn)行編輯。 對于上述動態(tài)，我們有理由感到警惕。不過，我們也不能忽視了基因編輯給我們??特別是對遺傳病患者——提供的無比珍貴的醫(yī)療機(jī)遇。試想，假如有人知道了他/她攜帶著一份突變版本的HTT基 因（這意味著他/她肯定會患上早發(fā)性失智癥），如果他/她能夠提前 獲得基于CRISPR的治療，在癥狀發(fā)作之前就剔除突變的DNA，這會 去多少痛苦??而這種治療手段在以前是無法想象的。因此，雖然我們還在辯論是否應(yīng)當(dāng)對生殖細(xì)胞進(jìn)行基因編輯，但我們也很小心地避免讓公眾對CRISPR產(chǎn)生敵意，甚至反對基因編輯技術(shù)的臨床應(yīng)用。 對于基因編輯的前景，我感到歡欣鼓舞。無論在實(shí)驗(yàn)室還是創(chuàng) 業(yè)公司，CRISPR研究都進(jìn)展迅速，后者更是得益于投資人和風(fēng)險(xiǎn)投 資公司投入的巨額贊助。為了促進(jìn)該領(lǐng)域發(fā)展，學(xué)術(shù)研究人員與非營利組織也在向世界各地的科學(xué)家提供廉價(jià)的CRISPR配套工具，以 免他們受到技術(shù)條件的限制。 但是，科學(xué)進(jìn)步不僅需要研究、投資和創(chuàng)新，公眾參與也是關(guān)鍵。 目前，CRISPR革命主要發(fā)生在實(shí)驗(yàn)室和生物創(chuàng)業(yè)公司里。通過本書的出版，以及其他同仁的努力，我們希望這些信息能更加透明地傳播給普羅大眾。