悬崖边的造物者

序言：究竟何为天意？ 在美国西部腹地，一头年老的野牛啃食了满满一口鲜嫩的草。正在野牛平和地咀嚼满嘴的食物时，一声狼嚎打破了斯内克河畔的宁静。它抬起头，停止咀嚼，猛然警觉起来，嗅着周围的空气，耳朵也在微微地颤抖。四周寂静无声，只有漫无目的飞舞的蚊子在它周围嗡嗡作响。它意识到危险并没有迫在眉睫，便又开始咀嚼起来，视线再次投向地面。它朝着新鲜的草地慢慢地移动着，附近几十头野牛也跟随着它慢慢地向南移动。一群野牛就这样平静地，不紧不慢地，一路吃草一边走向山中。 这画面平静又安然，在为数不多的地球*后的荒野之地，一群野牛繁衍生息，不受这荒野之外纷纷扰扰的约束。这画面充满了希望，虽然人类自己的确把我们的星球搞得一团乱，但还是有一小块一小块远离人工痕迹的栖息地留存了下来，可以让这些野牛自由游荡。更重要的是，这画面鼓舞人心。这些野牛之所以可以生存下 来，是因为我们拯救了它们。19 世纪末期，曾经在这片平原上生活的上百万头野牛近乎消失，但是它们并没有灭绝。人类规划了保护区让它们可以反刍和养育幼崽，而且设立了法律，让这些保护区远离捕猎、偷猎和其他威胁。多亏了人类的这些举措，目前有超过50 万头野牛生活在北美。 不过除了上面描述的这些，*重要的是这些画面是自然的，这些被北美**个国家公园所保护的美洲野牛代表了未受破坏的野性。这是自然界应该有的样子，因为这也是自然界一直以来的样子。 除了不是这个样子的时候。 过去10 年见证了强大生物技术（也称生物工程）的迅猛发展， 这些技术既惊人又鼓舞人心，同时也非常可怕。克隆、基因编辑、合成生物学、基因驱动，这些词预示着一个不同的未来，但那是一个令人期待的未来吗？一方面，技术发展的优势显而易见。生物技术可以避免疾病发生和治愈疾病，也可以改善食物的风味和延长保鲜时间。但是另一方面，生物技术也创造了异常的东西，比如嵌入了微生物基因的玉米和可以生出小鸭子的鸡。事实上，越来越难找到完全没有被人类染指过的东西了。虽然科学家也在努力地保护自然中现存的东西和空间，但是种种危机超出了目前技术可以解决的范畴，例如：海上石油泄漏，增长的灭绝率和新发传染病。我们是否应该深入研究下去，拥抱现代科学的力量，去期待一个不一样的未来呢？在那个未来里，微生物可以清洁人类产生的废物，长毛象可以游荡在西伯利亚的田野里，在耳边嗡嗡作响的蚊子可以不携带病毒。或者我们应该扼杀掉这种未来，在一切事情为时已晚之前停下来？ 对于很多人来说，充满人工改造生物的未来是黑暗绝望的。或许，工程菌、猛犸象和不能传播疾病的蚊子在某种程度上可以造福人类，但制造它们是不正确的，创造一个拥有这些东西的世界也是错误的行为。这些人有一种指责科学的倾向，他们认为科学家和21 世纪的技术把世界带到了危险的悬崖边，跨过去就是全新的自然，是一个全部根据人类意图由人类创造的、不自然的自然。但这个充满危机感的预测，是基于人类刚刚开始干预自然的假设做出的，而且认为自然和非自然的边界明显又清晰。然而，历史、考古学、古生物学，甚至基因组学都讲述了一个截然不同的故事。在对过去的研究中，我们了解到在整个人类历史中，我们一直在塑造周围生物的演化进程。在过去的5 万年里，我们的祖先通过狩猎、干涉的方法战胜了数以百计的物种，并导致了它们的灭绝。他们把狼变成了波士顿??犬，把大刍草（玉蜀黍属植物）变成爆米花，把野生卷心菜变成了羽衣甘蓝、绿花菜、菜花、抱子甘蓝和宽叶羽衣甘蓝等。我们的祖先学会了狩猎和驯养，然后当他们旅行时，他们的行为和举动创造了物种适应和演化的条件。一些物种与人类相遇后存活了下来，但很多物种并没能保留下来，它们都发生了某种变化。可以说现存的生物是由我们塑造的，一部分是通过随机的演化，另一部分是通过不那么随机的人类意图。 将视线重新投向美洲野牛。我们的祖先在距今两万多年前**次踏上北美大陆，他们刚开始可能只是尾随这些看起来很美味的动物，但慢慢地人们发明了优良的技术，可以狩猎野牛，其中一些技术甚至可以一次杀死数千只动物，仅有那些逃脱了捕猎的野牛幸存下来。伴随着气候变冷，栖息地恶化，野牛的种群数量锐减。 在约12 000 年前，冰河时期渐近尾声，适宜野牛生存的栖息地再次扩张，从而导致野牛种群数量反弹。当然，温暖的气候也适宜人类生存，人类数量也出现了增长。植被变得密集，人类开始使用火去重塑土地。他们学会了驱赶野牛到易于捕猎的栖息地。野牛适应了这种变化，并且繁衍壮大。同时，人类也在适应。人类生活开始围绕着野牛群的季节性变化而变化，他们使用野牛的肉、皮、粪便和骨头作为食物、衣服、燃料和工具。贸易网络随之出现，在同一块大陆上生活的人类相互联系起来。 大约5 个世纪前，欧洲人踏上了北美大陆，他们也对野牛产生了浓厚的兴趣。欧洲移民逐渐向西推进，伴随着越来越多的人口和飞速发展的铁路网络，可观的野牛种群分崩离析，逐渐瓦解、崩溃。对野牛和野牛栖息地所有权的战争愈演愈烈，越来越多的人和更多的野牛在战争中死亡。不停地签署条约又撕毁条约，使美洲原住民遭遇了难以承受的苦难。养牛场扩张了，开始争夺原本属于野牛的食物、空间和水源。这次，一切都发生得太过迅速，野牛没能适应。在19 世纪与20 世纪之交，一部分野牛被人类捕获并圈养起来，另外一部分野牛依然生活在野外，但是曾经繁盛的野牛群已不复存在。 约一个世纪前，人类意识到野牛陷入了危机。有保护意识的官员设立了禁止屠宰野牛的法律。野生动物管理者开始建立保护区来保护野牛的安全，并且在这些区域内选择可以繁衍下一代的野牛。如此一来，野牛活下去的*佳策略不再是逃跑，从某种程度来说是讨好俘获它们的人类。野牛再次适应，开始茁壮成长。 现代生物技术让我们可以比祖先更快、更精准地干预物种演化，人工授精、克隆和基因编辑增加了我们对DNA（脱氧核糖核酸）的控制力，我们可以根据人类的意愿决定哪些DNA 遗传给下一代，这样也就增强了人类意图在演化中的力量。时至今日，生物技术在农业中得到了大量应用。100 年前，农夫发现一只小猪长得比别的小猪大，可能就更为精心地饲养这只优良的猪，几代之后， 这种优良的特征才会慢慢显现在畜群中。50 年前，农夫可能会从生长得*为迅速的猪身上收集精液，使母猪受孕而产下更多具有生长迅速这种特性的后代。时至今日，农夫可以对猪的DNA 进行测序，发现是什么遗传变异导致了生长速度的不同。农夫可以提取优质猪的细胞，并且克隆它们以构建新的胚胎，这些胚胎中含有所有导致快速生长的遗传变异，*后被移植到代孕母猪体内获得更多的优良后代。或者，农夫可以直接编辑、重组这些胚胎的DNA，使其获得更快的生长速度。*终，这些干预的结果都是一样的——更大的猪和更为良好的品系，现在仅需几年就可以达到这样的目的， 过去需要几十年甚至几个世纪。 新的生物技术让我们获得了祖先未曾拥有过的能力，也让事情变得复杂起来。比如“环保猪”（一种基因重组工程猪），它的确是猪，大部分的基因也是猪的基因，但是它们的基因组中加入了一个来自微生物的基因和一个小鼠基因。如果使用传统育种技术，那么这是无论多么精心培育都无法得到的猪，但是现代生物技术就可以做到。这种“环保猪”的发明，是为了解决农业上一个非常具体的问题。养猪场附近水域经常遭受严重的磷污染，因为这种重要元素通常会被添加进饲料，然后多余的磷主要靠粪便排出体外。“环保猪”基因组中添加的两个基因能够表达一种蛋白质，分泌到唾液中后，就能把磷分解成可被利用的形式。这种猪可以更有效地利用饲料中的磷，也就意味着可以饲喂更少的磷。这样一来减少了饲养者的成本，同时也保护了水源不受污染。在2010 年，这个新品种被提交监管部门批准。没有人知道审核是如何进行的，但*终这种猪的研发因审核停滞不前，经费耗尽而停止。“环保猪”解决了*为困扰世界农业的问题之一，但是由于我们对技术的怀疑，这种可能随之而来的重大突破被我们拒之门外。 “环保猪”的发展过程暴露了我们的不安，一种对人与其他物种的关系迈向下一阶段的惶恐，也暴露了这种不安带来的高昂代价。我们的迟疑延缓了对技术安全性和其广泛潜力的研究。我们已经错过了很多次可以利用生物技术解决问题的机会，例如：清除栖息地的污染，拯救在灭绝边缘的种群，或者提升农业产量。不过，我们的迟疑也是可以理解的。早期研发并得到应用的生物技术中有很多因缺乏透明度而遭受抵制，研究人员并没有向公众解释经生物技术改造的作物是怎样产生的，究竟与经传统育种技术得到的作物有何不同（其实也没什么不一样）。缺乏透明度给少数极端分子可乘之机，他们利用公众对风险的天然厌恶去传播错误信息。又由于监管体系的混乱和知识产权之争，这些生物技术作物背后的科学问题一直没能得到公开讨论。这也让潜在的消费者在生物技术食品面前望而却步。 早在20 世纪90 年代中期，生物技术食品在理论层面被提出， 然而现在生物技术的矛头直指另一个严峻的问题：由于人类对地球的掌控，全球范围内生物多样性减少了。从化石资料来看，生物有着自然的灭绝速率，但是目前的灭绝速率远远超过原有速度。这的确是我们的错误，除了人类自身和人类驯化的动物以外，其他动物的栖息地质量恶化，数量减少。大多数人都认可我们应当对这种灭绝危机有所作为，但是大家并没能在采取何种措施上达成一致。一些人认为应当让人类完完全全地从多达一半的地球表面撤出，以保护完整的自然，但是另一些人认为直接干预是减缓人为灭绝速率的有效办法。几十年来，生物学家一直在做出努力，比如：手动清除入侵物种，移动种群到其他栖息地，或者引入替代物种填补关键生态位（这些空缺的关键生态位通常由灭绝导致）。但是，利用今天的生物技术可以做更多的事情。举例来说，我们可以改造各个物种的基因组，让它们能够适应干旱的土壤、偏酸性的海洋和被污染的河流，也可以利用基因驱动系统彻底地清除入侵物种；我们甚至可以复活灭绝的物种，恢复原有的生态交流，改善生态系统健康。这些生物技术干预手段在生态保护方面有着巨大的潜力，但风险也随之出现。 2017 年，海伦·泰勒和她的同事对新西兰的生物保护从业者进行了调查，目的是了解他们对利用基因工程进行实地保护工作的看法。新西兰政府宣布了一个野心勃勃的目标，计划在2050 年前消灭大鼠、澳大利亚负鼠和白鼬这些引进物种，因为这些物种的出现对本地物种造成了毁灭性打击。这个计划的完成时间无疑充满了野心，很多人认为生物技术是按时实现这个目标的可能途径。然而， 泰勒团队的调查显示，大家对这些策略的接受程度与被改造的物种有关。大多数的受访者赞同改造入侵物种的DNA，但是无法接受对本地物种的DNA 进行改造。事实上，很多受访者承认他们宁愿看到本地物种灭绝，也不愿意使用生物技术来拯救它们。他们为何不安？因为实际上他们扮演了“上帝”的角色，人为地改变了演化进程，只是他们在扮演这个角色的时候感觉不是很好，除非他们面对的是入侵物种。 这种面对不同物种的不同态度其实就是保护工作者的意志， 是某种程度上人类给予的天意。现在，是时候去接受“上帝”这个角色了。 在接下来的章节中，我将讲述一个故事，描绘人类与其他生物之间不停变化的关系。这个故事将被分为两部分，进行区分的时间节点为生物技术出现前后。这是绝大部分人认为的转折点，是生物技术的出现让我们拥有了操纵自然的能力。**部分描述了人类发展的三个阶段：捕猎、驯化和保护。第1 章记录了我从学生时代开始慢慢对古DNA 研究领域感兴趣，*终成为这个领域的一名教授的经历，介绍了我和同事如何从化石中提取DNA 去重构进化史。第2 章阐述了古DNA 是如何揭示人类起源的，包括我们与远古近亲的相遇如何重塑人类演化路径。第3 章描述了人类的脚步逐渐扩展到全球，此时我们主要承担着捕食者的角色；同时讨论了一个有趣的现象，那就是在人类种群扩张的过程中，当人类到达一片未受侵扰的栖息地时，恰好本地物种灭绝了。第4 章讲述了人类的角色从猎人转换成了农夫，这一切开始于人类发现灭绝不是完全不受控制的。我们的祖先为了保障自己的下一顿饭，开始发展畜牧和种植技术，也开始为了获得农场用地而砍伐森林。第5 章讲述人类的角色再一次发生转变，从农夫变成管理者。因为人口的激增和家禽家畜的蓬勃发展，野生生物的栖息地被大量消耗，物种迅速灭绝，动物保护行动也由此开始。 目前，我们还依赖着祖先在人类创新史的前三个阶段所发展的技术，但是我们的干预依然在影响着其他物种。集约化农业满足了现在地球将近90 亿人口的食物需求，国际法保护了地球的海洋、空气、陆地和淡水循环。但是现在地球又面临了危急时刻，目前的人口数量远超传统技术可以养活的数量，而且由于人类正在大幅度改造地球，原本的栖息地变化过快，以至于大量的物种来不及适应变化使灭绝速率飙升。不过，我们又一次拥有了新的工具，这个工具可以让我们以一种前所未有的速度和方式来操纵物种。 第二部分将探究由生物技术带来的人类创新的新阶段。第6 章主要探讨像克隆和基因工程这类生物技术是如何影响农业和畜牧业的，例如基因工程可以针对性地改造物种而避免传统育种的随机性。第7 章描述了生物技术如何在保护濒危物种及其栖息地方面发挥作用。从克隆猛犸象到转基因雪貂，再到自限性蚊子（带有自限性基因，雌性个体无法活到成年），生物技术可以加快物种的适应速度，以减缓生物多样性减少，以及恢复受损栖息地的稳定性。*后，第8 章推测了新生物技术还能做些什么。不再受限于原有的物种界限，或许我们可以继续用所了解的知识，通过新技术优化食品、宠物和农作物，也许会超越想象发明出更好的东西。 今天的生物技术不同于过去的传统技术，需要我们另行看待。现在我们拥有前所未有的力量去改造物种，我们需要意识到这种力量的存在，并且接受和学习如何掌控这种力量。这么做并不容易， 但也绝非不可能。同时，现今的我们不同以往，比祖先更为清晰地了解世界是如何运转的。我们对生物学、遗传学和生态学有着更为深刻的了解，能够评估风险，进行跨文化和跨语种的交流，也能够分担技术和经济负担。更重要的是，我们有上万年改造自然的经验，还怀着从过去到现在未曾改变的目的：去创造更有效率地为我们服务的有机体。 生物技术使我们突然开始掌控自然，这是不正确的想法，实际上我们扮演“上帝”的角色已经有一段时间了。