新晉諾獎得主杜德納的新書《破天機：基因編輯及其控制演化的驚人力量》來了

2020-11-02 世界科學

2020年10月7日，諾貝爾化學獎揭曉。法國生物化學家Emmanuelle Charpentier（埃馬紐埃爾·卡彭蒂耶）、美國生物學家Jennifer Doudna（詹妮弗·杜德納）因對新一代基因編輯技術CRISPR的貢獻，摘得今年的獎項。

CRISPR是什麼呢？

新晉的諾獎得主詹妮弗·杜德納（Jennifer Doudna）新書《破天機：基因編輯及其控制演化的驚人力量》就有詳細地為你解釋：CRISPR 全稱為 clustered regularly interspaced short palindromic repeats，指成簇的、規律間隔的、短回文、重複序列。更簡單地說，就是有了CRISPR，生物體的基因組（生物體的全部DNA內容）就變得像文本一樣可以被編輯。

2020年諾貝爾化學獎得主杜德納

我叫詹妮弗·杜德納，是一位生物化學家，職業生涯的大部分時間都是在實驗室度過的。我研究的課題，除了本領域的專家，外人知之甚少。不過，在過去五六年裡，我進入了生命科學裡一個劃時代的研究領域，它的進展之快超乎想像，研究成果也迅速從學界轉化到社會。我和同行驚嘆於它的巨大力量，這絲毫不亞於我夢中的海嘯。不過，這一次的巨浪，我也曾為它推波助瀾。

幾年來，我參與籌建過幾個生物公司。到了2015年夏天，它們的成長速度遠遠超出了我的想像。但是，這個領域的影響力遠不止於此，因為受影響的不僅僅是生命科學，更是地球上的所有生命。

數千年來，人類一直在不斷地改造自然界，但是從來沒達到今天這麼劇烈的程度。工業化導致的氣候變化正在威脅全球的生態系統，再加上其他的人類活動，它們共同導致了物種的加速滅絕，地球的生物多樣性銳減。種種變化促使地質學家提議，把這個時代叫 作「人類世」。

與此同時，生物世界也在經歷著由人類引起的深刻變革。數百萬年來，生命遵循著演化的原理而演變：生物隨機產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勢。事實上，直到最近， 我們人類也一直被演化塑造。自從一萬多年前農業出現，人類就開始通過選育動植物撼動演化的進程；但是演化需要的原材料，即一切遺傳變異背後的DNA（脫氧核糖核酸）隨機突變，仍是自發產生的，人類的意志尚且幹涉不到它們。因此，人類改造自然的能力是有限的。

今天，情況已大為不同，科學家已經完全掌握了控制遺傳突變的能力。科學家可以使用強大的生物技術來修飾活細胞裡的DNA，甚至改造這個星球上所有物種的遺傳密碼。在諸多基因編輯的工具中，最新，也可能是最有效的，當屬CRISPR-Cas9（簡稱為CRISPR）。有了CRISPR，生物體的基因組（生物體的全部DNA內容）就變得像文本一樣可以被編輯。

只要科學家知道了某個性狀的基因，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技術都更簡單有效。幾乎一夜之間，我們發現自己站在了一個新時代的起點：在基因工程的領域，只有想不到，沒有做不到。

目前，科學家已經在動物身上使用了這種新型基因編輯工具，並且取得了許多進展。

比如，科學家利用CRISPR製造出了一種「基因增強版」的小獵犬，它肌肉發達，像是犬類裡的施瓦辛格，而科學家改變 的只是參與控制肌肉形成的基因的一個鹼基對。在另一個例子裡，通過抑制豬的身體裡對生長激素起反應的基因，研究人員製造出了迷你豬，它大小接近家貓，可以作為寵物出售。科學家也在陝北山羊身上進行了類似的實驗，使用CRISPR編輯了它的基因組，同時提高了肌肉含量（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，遺傳學家已經把亞洲象改造得越來越像猛獁象，或許有朝一日會復原這種已經滅絕的動物。

與此同時，在植物界，CRISPR也已經被廣泛用於改造農作物的基因組。這為農業革命鋪好了道路，將進一步顯著提高人們的飲食質量，確保世界糧食安全。通過基因編輯，科學家已經製造出了抗病水稻、晚熟番茄、脂肪酸水平更健康的大豆，以及含有更少神經毒素的土豆。在實現這些目標的時候，食品學家並沒有依賴雜交技術，而只是稍微調整了植物基因組的少數幾個鹼基對。

基因編輯在動物和植物界中的應用固然激動人心，但它最大的潛力，以及它最大的風險，是在人身上的應用。

在人身上的應用又發生了什麼故事呢？感興趣的朋友可以讀一讀《破天機：基因編輯及其控制演化的驚人力量》，作者希望通過本書的出版，讓這些信息更加透明地傳播給大眾。

《破天機：基因編輯及其控制演化的驚人力量》

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2020年諾貝爾化學獎揭曉， 兩位女科學家贏了，不過她倆憂心忡忡……

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    拿到博士學位後，杜德納前往1989年諾貝爾生理學或醫學獎得主託馬斯·切赫（Thomas Cech）的實驗室做博士後研究。在這裡，她同樣做出了重要發現：與切赫一同確定了一種重要的RNA分子的三維結構。2002年，杜德納在加利福尼亞大學伯克利分校獲得教職，擔任生物化學和分子生物學教授。正是在這裡，關於基因編輯的故事開始了。
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