基因诺亚方舟:测序物种增至6.6万个

一个由50个机构联手的国际财团组建的基因诺亚方舟项目近期宣布,将搜集物种的数量从原先目标的1万增至6.6万个。获得基因序列将保存在开放的网络平台上供人类共享。

科技博客Gizmodo报导,G10K财团组织的基因诺亚方舟项目——脊椎基因工程(VGP),预计投资6亿美元搜集地球上6.6万个脊椎动物品种的基因序列,包括所有哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物和鱼类。来自12个国家50个机构的150多位专业人员参与这一项目。

该项目原计划搜集至少1万个脊椎动物品种的基因序列,但随着基因序列技术的极大发展和成本的降低,G10K决定将搜集的品种增至6.6万,而且每个品种还分别搜集雌雄两个个体的样本。

G10K财团上周在纽约洛克菲勒大学(Rockefeller University)举行的2018基因组10K大会上宣布了项目的扩容。

会上还展示了代表着五大类脊椎动物的14个新搜集的高质量基因序列,包括大马蹄蝙蝠、加拿大山猫、鸭嘴兽、安娜蜂鸟、鸮鹦鹉(新西兰一种不会飞的鹦鹉,大约仅存150只)、沙漠龟、双纹蚓螈(一种奇怪的无肢两栖动物,长得像蛇)和攀鲈等。

G10K联合创办人之一、圣地亚哥动物园保护研究所的Oliver Ryer说,这个项目将帮助科学家了解物种灭绝、恶性突变、近亲繁殖、遗传瓶颈等问题的原因。

十年前G10K启动之时,其成员完全不知道获得高质量的基因序列做科研之用需要多长时间和多少开支。然而现在他们能够:

● 着重使用长读、非短读测序来获得高质量基因组。意即让每个基因数据块长一些,这样只需数千个数据片段拼成一个基因组;若是短读测序,则需要数百万个数据片段。

● 不再把雌雄序列混合称一个基因组,而是给雌雄体分别测序。

马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics)的领衔研究员、VGP项目成员之一Gene Myers说,十年后的今天,平均每个脊椎物种测序只需不到一千美元,按照这个趋势继续发展,基因组领域的格局将发生极大变化。

要知道十年前,给一个动物测序就要数百万美元和几年的时间。

G10K召集人、国家人类基因组研究所(National Human Genome Research Institute)的Adam Phillippy说,新技术让一项测序可在一周内完成;新物种首次测序耗资约三万美元。

这个项目搜集的所有基因序列将存在“基因组方舟数据库”中,一个在线开放平台上供科研界共享。

编辑胎儿基因让人延寿

新西兰科学家的一项新研究发现,编辑胎儿基因能有效逆转人类疾病和衰老,使人们患癌风险降低一半以上,延寿几十年。

新西兰奥克兰大学研究员罗曼·提奥·奥利尼克博士及其团队通过个体基因观察评估参试者的患病风险。经计算发现,患某种疾病的风险高于平均水平的人,如果在出生前(胎儿期)就接受基因编辑,健康生活的时间会大大延长。具体措施是,在卵子和精子细胞上使用DNA编辑工具,改变几十个甚至数百个与心脏病、阿尔茨海默病、关节炎等疾病相关的基因,降低胎儿出生后的患病几率。

奥利尼克博士表示,胎儿基因编辑技术有望减小家族病史对人类的影响,其中,最大的好处就是降低癌症风险。高危胎儿患癌几率是正常胎儿的多倍,一旦其基因得到优化编辑,那么癌症风险会降低至少50%,寿命可延长约20年。

研究人员称,胎儿基因编辑技术虽然可使人们抗击疾病的能力大大提升,达到延年益寿的目的,不过,除了遗传因素之外,疾病形成还与多种难以控制的环境因素存在重要关联。

扎克伯格与华裔妻子谈捐30亿美元终结疾病:仍须挑战

据美国《世界日报》报道,2016年,扎克伯格夫妇一起宣布捐出30亿美元,用来研究疾病和找出终结所有疾病的方法。这是一个重大决定,也是人类向疾病的重大挑战,两年过去了,外界无不好奇计划进行得如何。

日前,扎克伯格接受“纽约客”访问,被问到上述问题,他说当时提出要终结所有疾病的目标,很多人都劝他目标不要那么大,因为那是不可能的任务。也有人劝他将目标缩小,或者放在别的地方,野心太大,反而难以成事。

扎克伯格的华裔妻子普莉西拉‧陈也曾经解释过,最初确实以“结束所有疾病”为目标,但清楚一点说,很难真的使疾病消失,而是使疾病发作的次数减少,以及病情得到减轻。普莉西拉是旧金山市总医院的儿科医师。

扎克伯格回答欧斯诺的问题时说,他喜欢挑战,他和妻子设立的“陈扎克伯格计划”(Chan Zuckerberg Initiative)也喜欢进行冒险创新的项目,科学家和工程师以创新方法去进行研究,就算20年或50年都没有成果,也必须进行,情况就如硅谷的初创公司一样,必须向困难挑战。

2017年,陈扎克伯格计划动用5000万美元,设立一个生物科技研究中心,让47名科学家和工程师在斯坦福大学、柏克莱加大和旧金山加大进行研究。

他又说,过去八年,研究人类寿命的延长有很大发展,平均每年延长四分之一年;如果医学和科技的研究能够维持这种进展,人类寿命将大有机会延长,而科学家找寻治病的方法将有更多的时间。

“纽约客”就扎克伯格所说又访问了微软创办人盖茨。盖茨基本同意扎克伯格关于人类延长寿命的乐观看法。盖茨还说,扎克伯格的乐观看法很安全,因为时间在他手里,他现在才30出头,还有很长时间去证实他的预言。

花3万美元即可优化大脑,这种生物黑客疗法你愿意尝试吗?

导读: 有时候光靠左洛复(一种抗抑郁药)是不足以调动你的大脑,让大脑活跃起来的。有一个科学领域正飞速发展,现在正在努力重新连接人类脑波,最终推出生物黑客疗法。

有时候光靠左洛复(一种抗抑郁药)是不足以调动你的大脑,让大脑活跃起来的。有一个科学领域正飞速发展,现在正在努力重新连接人类脑波,最终推出生物黑客疗法。

“我们在精神病学方面的研究遇到了问题,因为我们忽略了自主和神经生理学方面的问题,”精神病学家Hasan Asif说,他也是Field公司的联合创始人之一。“要真正评估一个客户,你需要从上到下,从头到脚地进行检查,从各个角度进行评估,比如神经化学、神经生理学和生物化学。”

Field既是一个实验室诊所,又是临床医学家的办公室。它组成了一个由科学家、医生和生活教练组成的团队,来为它那1%的客户提供服务。

他们会研究你的心理历史和情绪健康,同时分析你的生物反馈,比如脑波、皮肤传导、呼吸、心率变化和神经生理。是的,他们会用电极附着在你的头上,因为这家公司的任务就是要负责监控和改变大脑能量波的同步。

这个团队承诺帮助客户们朝着一系列目标前进,即提高创造力,减轻压力,增强意识,提高运动能力。有报道称,该公司的治疗方法甚至可以增加客户的性冲动。

Asif解释说,这种原理基于这样一个前提,即任何给定的精神状态或自我状态都依赖于一个潜在的自主系统。这和当你兴奋时心跳加速或者当你紧张时手心出汗的系统是一样的。

虽然传统的精神病学方法很有用,比如认知行为疗法,但它们最终会受到缺乏完整身体数据的限制。Field的目标是使用不同的方式,通过电脑调制,调整θ和β波,就像控制一台交换机那样。

“这是高科技和整体方法的结合。” 联合创始人White解释说:“我们观察你的大脑,看看你需要调整的地方,把一些东西调高,一些东西调低。”

生物黑客疗法费用不低

Field的非正统生物黑客疗法有短短几天的,也有需要几个月例行预约的,还有流行的七天静修式的。这家位于纽约的初创公司成立于6个月前。该公司表示,他们的客户是来自体育、金融、科技、法律和娱乐行业的顶尖人物。这些人在某种程度上已经达到了职业巅峰状态,但他们都有一个共同的问题:我怎样才能让自己的大脑工作得更好?这可能意味着运行更快或思想更放松,或基本上也就是说要少分心。

当然,这样的疗法并不便宜:单个疗程需要1100美元,而且人们通常需要至少20-30疗程才能看到效果。

Field有两个办公地点,一个在曼哈顿的布莱恩特公园附近,另一个就在城市的北部,在韦斯切斯特的布朗克斯维尔,我去那里试一试。这是一幢普通的米色建筑,有一间不起眼的小办公室,里面摆放着稀稀落落、不协调的中世纪家具和柔和色调的地毯。似乎没有什么东西能真正表现出高科技或呈现奢侈品的样子。

和我一起入住的是White,他也是公司的行为设计专家。就像最原始的治疗预约一样,White想要了解你的一切,包括你的童年、人际关系、职业目标、度假偏好,甚至你的人生目标。

你知道你想要什么吗?

有些问题比其他问题更难回答,比如“你对自己想要的东西有清楚的了解吗?你如何知道你是否已经拥有它?”

对于这些更具挑战性的个人问题,White分析的不仅仅是你的答案。他寻找身体上和非语言上的暗示,比如放松的肩膀,放慢的呼吸,或者轻轻的一声叹息。这些都符合记忆美好时光的心理反应。White说,你的神经系统通常比语言更有洞察力。

我们的目标是要经常达到这种状态,并且只在这种清晰的状态下做出重大决定。这就是Field要帮助你达到的目标。但要做到这一点,它需要借助一些未来主义的小玩意来跟踪和操纵你的大脑。

经过一个小时的交谈,我被送到一个实验室,Asif博士和神经科学家Aza Mantashashvili向我打招呼。我被安置在一张躺椅上,头上戴着脑电图头戴帽。他们告诉我要分析我的大脑活动。我的手指上装有电子皮肤监测器来跟踪压力。

他们做了一些练习来观察我对压力的反应,包括在我面前的大屏幕上播放一段令人不安的快速闪现的电影,里面有腐烂的动物、令人毛骨悚然的娃娃和蜘蛛。

“很明显,”我听见Asif在房间的角落里喊道。事实证明,我的脑波过于活跃,而且爆发迅速,这可能有助于解释我持续的压力水平从何而来。

他们越是告诉我我的大脑如何控制我的个性和行为,我就越觉得有道理。这种感觉就像听算命师在讲话,却感觉不像是忽悠我的。

重连脑电波

一旦这个医疗团队积累了足够的数据,他们就会转向能够操纵脑电波的技术,包括TMS(经颅磁刺激),它能发出定向的磁脉冲。

White解释说:“我们正在观察大脑,看它现在在哪里,我们知道我们想让它去的目的地,然后我们使用各种各样的治疗方案来驱动它,训练它一直这样做。”不过,这并不是一个一劳永逸的治疗方法。

神经刺激已被用于治疗抑郁症以及提高军事和体育运动的表现。超过60项研究表明在包括知觉、运动和执行过程在内的各种任务中,速度和准确率显著提高。TMS甚至作为一种非侵入性的技术被研究过,用于提高老年人的记忆力。

在我的例子中,磁脉冲只作用于我的右侧,这使得我的整个左侧身体抽搐失控。有了足够的这些刺激,他们向我承诺,我的头脑会冷静下来。他们还告诉我,我将这样度过整个下午,也许,我的大脑会进入深度睡眠。但在那一刻,感觉就像有人在用小锤子砸我的脑袋。

这种高度个人化的大脑操作(加上传统的谈话疗法)需要深入的、一对一的关注。没有一种治疗方法可以适合所有人。医生还必须小心翼翼地调整θ和β波,以使大脑以客户要求的方式做出准确的反应。

White说:“你需要不断地监控它,以确保它朝着对客户最有利的方向发展。”

梅奥医学中心(Mayo Clinic)认为尽管TMS存在潜在的副作用,但它仍然是一种“安全且耐受良好”的治疗方法。常见的副作用包括头痛、痉挛和面部肌肉抽搐,稍微罕见的有癫痫和听力丧失。

White警告说:“大脑对每个人来说都是非常个性化和独特的,所以你必须非常小心地了解它的反应。”

控制生物黑客波

正如预期的那样,为大众复制这种特殊的治疗方式是不可能的。Field统计了一些全职工作人员,他们也忙于研究最佳实践。White声称,最终的目标是对流程进行微调,使其成为一种可定制的技术工具。想象一下,戴着一个人工智能驱动的头盔,它可以分析和“修复”人类的大脑。当然,如何在没有医疗监督的情况下操纵脑电波仍然是主要的障碍。

在不久的将来,Field计划与健康诊所、运动中心或健康水疗中心合作,为高端客户提供昂贵的服务。这个团队计划在接下来的两年里完善这个方法,并把它变成一个可手工操作的形式,这样它就可以在不同的行业获得许可。当价格够便宜时,White希望可以应用到老年人生活中心或退伍军人生活中心。

“我们正在努力压低价格。”White说,“这是一项新技术,所以我们有点像特斯拉汽车的模式。”

White说,还有一个潜在的数据游戏,毫无疑问,这需要细致的处理。例如,如果你的“智能家居”不仅能给你想要的温度,还能对你的脑电波做出反应,让你保持平衡,那会怎么样?

“数据和信息是世界前进的方向,”White强调。“我看到了人们脑波上的所有东西。”

尽管这似乎有些牵强,但请记住,就在几个月前,中国还产生了监视雇员和军事人员脑电波的想法。世界正朝着个性化的方向发展——脑电波可能是人们能想到的最具个人特征的数据点之一。

诺奖获得者演讲,99.999%和你共生的细菌都是你的好朋友

看看我这篇,异曲同工啊

流感来了最好的预防方法

新浪科技讯 8月11日消息, 8月10-12日,世界科技创新论坛在北京会议中心举办,包括Kip Thorne、Thomas J.Sargent、Michael Levitt、朱棣文在内的20余位诺贝尔奖获得者,以及中科院院士曹春晓、美国国家工程院院士陈刚等诸多中外顶级学者专家应邀出席,共同打造史无前例的中国最高级别智慧盛宴,探讨全球科技创新成果、描绘未来中国科技创新蓝图。

其实人类,每个人我们都问过,人类是从哪里来,人类将来到哪里去,我们是谁。这些问题是非常古老的问题,困扰人类很多年,有一句俗语是有其父必有其子,我们都相信这句话,难道这是真的吗?如果真的是这样,我们人类基因究竟怎么样代代相传,为什么世界上有各种肤色、各种相貌、各种不同身材的人类。这些问题让我们困惑,有时候他们告诉我我们的祖先是非洲的女性,但是我们怎么也没有看出来在座的诸位长得像非洲人个这些问题我们五法回答。生命可以是碳基生命,也可以是硅基生命,在座的各位都是碳基生命的人类。这些人类究竟是怎么样通过蛋白质变成一个一个鲜活的生命,这一点是我们一直很难理解的事情。所以为了这个主题,我们有请Richard J.Roberts博士为我们解开生命的密码。他今天的讲演题目稍微有点另类,就是要为转基因说几句公道话。

以下是演讲全文:

各位下午好。我非常高兴能够来到这里,我今天不讲GMO,其实我不讲GMO,因为转基因刚刚讲过了,所以我今天要讲的是微生物学,特别是讲讲细菌以及我们要讲一讲微生物可能在未来会起到什么样的作用,但是我讲的是制药方面可能的作用。

接下来我跟大家解释一下为什么我们都要爱上细菌,我非常喜欢这个小小的卡通片,就是后面的小卡通,因为“我爱细菌”。我大部分的研究都和细菌相关,这是一些了不起的生物。

我们来看一下生命树,大家可以看到在最上面是细菌,有各种各样不同类型的细菌,这条线从这张图上任何一个有机体到另外一个有机体之间的联系,或者这条线的长度告诉我们他们在进化史上之间的距离。所以你去看一下在最下面的最左边,你会看到就在树的最后一端就是人类了,那么在人类的旁边是Zea,Zea是一种植物,我们人和植物蛮相近的,你来比较我们的这个进化的程度来讲。但是有一点我们可能不知道,就是很多细菌和我们是共生的。事实上如果把地球上和你共生的细菌都杀掉的话,就活不了了,细菌对于人的生命是非常重要的。

我们在这张图上可以看到人的细胞,这是在按人的身上有多少细胞呢?是10的13次方,人体内的细菌细胞,就是你的皮肤、肠子、喉咙当中,它是十倍。也就是说我们体内细菌的细胞要远大于人的细胞。看一下菌株的话,我们人是一类,但是有很多不同细菌的细胞,可能有两万个不同的菌株,我们真的不知道在人身上有多少类菌型。人有3000万对DNA对,细菌DNA差不多,但是在细菌当中它的基因都是非常小的线性的一对一对的基因组,但是人的基因组根据我的发现更加复杂,但是人的总基因数也许不到23000,但是细菌的基因远远超过我们,可能是一百万,也有可能是五百万。

细菌大家一谈到它感觉不太好,是一个坏的东西。原因各种各样,可能开始做细菌的一百年前,他们说的细菌是病原体,第一个被发现疾病的细菌体是炭疽,是德国的生物学家发现的,在这个案例当中一个简单的细菌可能导致非常严重的疾病。再往下看有很多的细菌,有些可能听说过,有些可能许多听说过,这些都是病原体,是细菌研究的前一百年,是病原菌,所以很多听众大家觉得细菌是不好的,是坏的,所以到各种地方找洗手液、除菌液把细菌消除掉,但是这并不是好事。

细菌其实把我们作为他们的家,如果你出去买一个子的话,你去看的第一个事情就是有一个栅栏,希望警报器,你离开后没有人跑到你的家里,如果有小偷进来就有警报,如果住在美国可能买一个枪,如果有人跑进来可以射死,当然不是美国每个人都这样。细菌把我们作为他们的家的时候,他们不希望病原体增长,他们不希望癌症细胞增长,也不希望任何东西影响他们的家就是我们,细菌有非常复杂的细菌,让他们的家对细菌是安全的,对其他是危险的。他们用的防护体系如果没有办法防止病原体进来的话,你作为主人就有问题了。

大家这样想的时候,我们看一个典型的人,99.999%和你共生的细菌都是你的好朋友,你不要觉得要把细菌都杀掉。再想一想,如果你是在农场当中生长的,不管是哪一个农场,你要比城市里面长大的孩子健康。为什么?乡下的男孩和农场的男孩会和动物有很多接触的时间,会有很多免疫细菌,对疾病有很好的抗性,在城市当中不是这样,要经常干净,洗脸、洗头,任何时候都在洗,这并不一定是好事。

(详见PPT)这个大家都听说过,是益生菌,吃了之后会变的更加健康,喝了酸奶就是这样,还有其他的,他把细菌带到你的体内。还有乳酸菌,还有螺旋杆菌,不会致病,会增加对坏的病菌的保护,螺旋杆菌这种细菌到了不该去的地方会导致癌症,比如胃溃疡和癌症,大部分人会有螺旋杆菌感染,这并不是正确的词,但是事实上人很健康,不会患癌症,不会有任何的病,但是他们这些菌让我们不会生哮喘。为什么呢?就是在发达国家哮喘越来越多,比如说你有呼吸的问题,这是为什么呢?因为我们食用了太多的抗生素,就杀掉了我们太多的螺旋杆菌,发展中国家有很多。这就是为什么美国只有40%的人有螺旋杆菌在体内。在这个世界上,我们身体有几千种细菌,我们不知道他们做什么、做了什么,以及他们怎么制止病原菌在我们身上发展。有一个菌叫金球菌,往往有的时候致死,我们最近发现金黄色葡萄球菌会在一些健康人的身体当中,有一些细菌就会会杀掉金球菌的,金球菌在医院是很严重的感染问题。

还有一种问题在医院中是这样一种细菌,就是如果你在医院当中花上一个礼拜,可能会感染这种细菌。当然它不会致死,但是它只会导致没有办法控制的疟疾,这种疾病已经具有抗药性。也有一个很简单的办法就是杀掉它,就是叫艰难梭菌,怎么做呢?你从健康人这里取样,把它的样本放到你的胃当中,95%的情况下它会把这种艰难梭菌给去掉。现在有一些实验室在做这方面的研究。所以我们有很多的案例告诉我们如果了解微生物学能够保护我们,让我们进入到有新药的,可以找到新药。所以我们现在刚刚开始去了解这一切是如何来运行的。谢谢。

杨健:因为刚刚在另外一个场有一个演讲,所以我们临时改成讲细菌了,但是这个细菌非常重要,以前我奶奶经常说“没干没净吃了不生病”,大家都知道,就是身体里有点细菌没有坏处。现在我们动不动打吊针、弄抗生素,结果把我们身体弄得越来越坏,刚才Richard J.Roberts讲的东西就是这个意思。你要知道国外有很多人得哮喘,这实际上就是因为太多的抗生素,所以我们在家里也一样,有孩子的父母虽然爱孩子,但是不要让他们吃太多的抗生素。另外有告诉大家一个故事,当你爱一个女生的时候,你为什么朝思暮想呢?除了多巴胺以外,就是你身体的细菌需要她,当你吻和一个女生以后,她的很多的好的细菌包括坏的细菌就到你身体里了,时间长了以后你们就很像,这就是夫妻相。所以为了下一代一定要追美女,为了下一代矮个子的男生一定要追高个子的女生改变我们的基因。他为什么了不了起?Richard J.Roberts有一个非常无私的数据库,来给其他的学者,学者之所以有名,就要引用别人的文章。文章是很重要的,所以很多科学家都是站在他的肩膀上得以愿望,所以这才是Richard J.Roberts,再次掌声给他。Richard J.Roberts之所以得诺贝尔奖还有另外一个原因,我们今天带了一个模型,他觉得不够好,他有一个新理论,即将得第二个诺贝尔奖了。

Richard J.Roberts:这个模型它其实没有办法帮助你,因为这个DNA基对是没有办法帮助大家的。

杨健:因为这个模型没法拆开,当它拆开以后有一条,脊椎骨还在,但是所有的碎片都分开了。因为实际上生命的奥秘并不是这么简单,不是整个的基因片段去传播的。因为我自己是数学家,如果基因不是整链传播,而是分散以后重组,这需要一个信使就是RNA,RNA来控制这些碎片让它们重新组合,成为新的生命,所以Richard J.Roberts因为这个伟大的发现得到了诺贝尔奖。Richard J.Roberts的发现是一个里程碑,他改变了我们对基因的简单认知,他让遗传的秘密得到了进一步的破解,Richard J.Roberts的发现是现代生物学的基础研究以及在生物进化论方面起到了奠基的作用。从这个角度,有些人会问到底干什么用呢?它可以对肿瘤和遗传病等等的研究都起到非常重要的作用。所以再次把最真诚的掌声给这位为人类造福的科学家。

那么,我们其实可以看到人类追求科学的技术,跟艺术不一样,因为艺术是追求多样化的,但是科学追求统一性,所以伟大的科学家都希望找到真谛。追求统一性是每个科学家所追求的,比如说我自己我也要追求对管理科学的统一性,我要追求的是资本市场的定价模型、决策模型等等。所以这样的工作每个人都在做,其实大家知道吗?化学家最开始也是被财富驱动的,就是中世纪很多的化学家其实就是炼金术的大师,他们相信把铜、铅等等低等的金属加上一些东西以后就可以变成黄金和白银,财富的推动下使很多人最后转行了,变成和化学家。包括今天的诺贝尔奖得主其实也是个化学家。正因为如此,我们也知道化学元素的统一性,118种或更多的元素基本上已经发现了,这种情况下我们已经很难再做出新的研究,而更可怜的是我们看不到微观世界,所以化学家唯一的办法就是用球球棒棒来拼东西,这样的东西非常痛苦,大家想想你不知道分子长成什么样,但是你就在幻想,好像一个宅男一直在想女神一样,但是注意化学反应非常非常快,会在几微秒内就完成了,所以没人能看见。

殖民火星没那么不简单 人类要努力进化去适应太空

8月11日消息,据国外媒体报道,殖民火星、征服太空是人类长久以来的梦想。但寒冷缺氧、充满致命辐射的太空并不适合人类生存。科学家指出,或许对人类自身进行有针对性的基因改造才是唯一出路。

1969年5月,阿波罗10号以每小时25000英里的速度飞向太空。两个月后,阿波罗11号的宇航员开始在月球上行走。从那以后,再没有人能够飞得那么快,走得那么高。美国国家航空航天局目前正在为人类登陆火星的任务做准备,但如果我们的后代对严酷的火星地表环境不屑一顾,那么离开地球的将不是智人,而是另一个更聪明的物种。现在的我们并不适合火星环境。

对于进化生物学家来说,“适应度”是自然选择的一种衡量标准:物种个体生存和繁殖的平均倾向。从解剖学上来说,现代人类是在大约30万到20万年前的非洲与微生物共生进化而来的,并迅速走向了全球各地。我们非常适合地球环境,但太空环境对我们人类的生存是不利的。这里又冷又没有空气——而这在人类面临所有问题中还是最微不足道的。真正的问题是无数的压力因素,尤其是宇宙辐射,宇航服和飞船为人类提供的保护很少。

地球的磁场和大气保护我们不受电离辐射的影响,这种辐射像致命的风一样在太空中流动。由于缺乏磁场和大气层的保护作用,在火星地表生存或乘坐宇宙飞船时,长时期高能量的银河宇宙射线或突然性的太阳耀斑爆发会杀死人体细胞,或者破坏我们的DNA链并摧毁碱基对。死亡或功能不良的细胞会导致心脏病或认知能力下降。而辐射对DNA损伤更严重:细胞试图修复自身的残骸,但错误的修复会不断累积,导致细胞产生突变,从而引发一系列的癌症和遗传性疾病。

超越近地轨道和范·爱伦辐射带的长期太空飞行超出了美国国家航空航天局目前“可接受风险”的范围。除了一系列不太可能实现的技术难题——包括加速航线、航天器内部的辐射屏蔽、火星地表下的居住空间以及匆匆返回——我们人类的生物学特征与火星任务毫不相容。目前来看,在火星或更远的地方建立永久殖民地是不可想象的。

但是不少严肃生物学家,包括一些与美国国家航空航天局合作的科学家们,已经开始论证人类是否可以通过基因改造来进行太空旅行。他们的质证引发了在下一个人类进化阶段,关于我们的责任和义务等更深刻问题。

他们的提议也极具讽刺意味。我们人类物种的一个典型特征就是我们对扩张的狂热。据我们所知,其他的人类物种并没有这种特别的扩张性;我们生存了5000年的表亲尼安德特人从未离开过欧亚大陆。对我们来说,探索是一种疯狂的冲动。想想看,有多少脆弱的小艇和独木舟出发了,只是发现新大陆的渴望就让我们占领了所有海洋上的岛屿。

火星是下一个新大陆。但我们或许不得不使用我们所有的技术来创造一个继承物种来满足我们征服未知领域的渴望。

正如哈佛大学遗传学家、领先合成生物学家乔治?丘奇(George Church)所言:“降低太空风险的一个可能途径似乎的确涉及到成年宇航员的生物工程。”他已经确定了40多个可能对长期太空旅行有利的基因(也会对那些留在火星上的人有利)。清单上的基因有提高抗辐射能力的CTNNBI,以及形成后坚硬骨骼上的LRPD5,还有能够让人们在氧气含量较低的环境中生存的ESPA1。除此之外,还有许多能够使我们更聪明、记忆里更强、不会产生焦虑的基因。其中甚至还包括一种名为ABC11的基因,这种基因赋予了其拥有者一种“较低体味”的特性,这种特性在有限空间中无疑是一种友好的特性。毕竟根据最近空间站一位宇航员的说法,一艘载人宇宙飞船闻起来就像是监狱。

丘奇与抗衰老研究员大卫·辛克莱(David Sinclair)等其他著名生物学家共同创立了哈佛医学院空间遗传学联盟,其目的是研究太空中的人类健康并促进技术进步。他设想了“病毒传递的基因疗法,或者微生物组或表观基因组疗法”来改变宇航员的生物学特征。他说:“我们对抗辐射、骨质疏松症、癌症和衰老的机理已经有了相当多的了解。”丘奇强调,许多的类似基因已经成为制药公司的目标,相关药物正在进行临床试验。用基因疗法作为宇航员的预防药物并不牵强。

基因疗法可能会让我们更适合太空,但如果我们想要殖民新的世界,人类或许需要孕育出一个新的种族。遗传学家克里斯·梅森(Chris Mason)在康奈尔大学韦尔学院(Weil Cornell)的实验室参与了美国国家航空航天局的一项研究。该项目选取了一对双胞胎宇航员,其中一个宇航员在太空中呆了一年,而另一名则留在地球上,研究人员对其生理特征进行观察。在研究的基础上,梅森提出了一个太空殖民的“500年计划”。它的三个主要组成部分是扩展我们对基因组学的认识,包括决定哪些基因应该标记所谓的“请勿打扰”。

在其计划的第一阶段,梅森正在将人类细胞与一种名为Dsup的基因结合起来,这种基因是缓步动物特有的,可以抑制DNA在辐射中断裂。缓步动物能在真空中生存;也许它们的基因也会让我们更适合太空环境。他的实验室还对p53基因进行了人工构建,这种基因对预防癌症有积极影响,梅森希望能将其植入人体细胞。大象体内有许多p53基因的副本,因此很少死于癌症;而向人类基因组中添加p53基因的副本可能会保护我们免受太空辐射。梅森不那么具有推测性的研究中包括编辑耐辐射球菌(有时被称为“柯南细菌”),这是一种多极菌,能够通过改写受损的染色体在寒冷、脱水、酸性和极高的辐射下存活下来。梅森希望这种微生物能以植物的形式存在于我们的皮肤、肠道或宇宙飞船的表面,保护我们免受致命太空射线的伤害。“微生物群落是一种非常具有可塑性的东西,”他说。

一些研究人员提出了更多具有科幻色彩的项目。哥伦比亚大学的哈里斯·王(Harris Wang)想要诱导人体肾脏细胞合成人体无法生成的氨基酸。人类细胞想要能够合成所需的所有有机化合物并健康成长需要大约250种新基因,但如果我们的组织能够由这种细胞组成,宇航员完全可以通过喝糖水茁壮成长,完全解放自己:太空探索任务不再需要携带笨重的食品或相关设备。其他科学家则建议使用光合太空飞行器,或编辑太空部队的生理特征,这样他们就可以毫不畏惧地向往深空中的高地,因为这是他们真正的终点。

如果人类希望离开地球,我们就需要与众不同。但如果我们可以如此彻底地改变自己,我们到底应该这样做吗?对于一个宇航员种族来说,他们并不是通常意义上所说的优生学产物。梅森认为,改造人类有一种绝对必要的尝试。他500年计划的主要目标是:“在多个恒星系统中建立适宜居住的环境,以避免因一个太阳系的灾难性事件而导致人类灭绝。”他解释说,“无论你的道德优先级是什么,你必须首先存活下去。”

在阿波罗10号和11号任务后不久,《塞穆勒先生的行星》(Mr. Sammler’s Planet)一书出版。作者索尔·贝娄(Saul Bellow)在文中问道:“这个地球在未来多久还将是人类唯一的家园?多久?哦,上帝,你敢打赌会是永远吗?难道这个巨大的蓝色,白色,绿色的行星不会被吹走?”也许是时候想想那些可以离开家的孩子们了。科学家告诉我们,我们应该有意识地引导我们自身的进化,而不是把我们的命运交给时间、机遇和死亡,这些都是关于进化历史的仆人。当然,离开地球的继承者与我们和尼安德特人的区别是一样的。“将会有新的物种形成,”梅森说,“不是如果,而是什么时候。”

一次性解决你21个人生困惑 | “简史三部曲”重磅收官

英剧《Black Mirror》(黑镜)中有这样一个故事:女主的男友艾什是社交网络重度爱好者,因为开车时玩手机导致车祸,不幸身亡。抑制不住对男友的思念,女主在朋友的推荐下,购买了一个“克隆男友”。这个具有人工智能的机器人植入了艾什在社交网络上留下的各种信息,就连外貌也是艾什最帅时候的样子,毕竟,“人们总是把美化过的照片传到网上”。

这个故事细思极恐,然而,却在现实生活已有印射。早在2013年,英国发布的一款名叫LivesOn的应用,就可以在Twitter帐号所有者去世之后,利用人工智能大数据搜索引擎分析用户的消息历史,了解其喜好的领域和说话风格,从而继续以死者的口吻发布消息。最终,这个应用并没有得到大规模推广,但是数据所有权带来的一系列问题,越来越不容忽视。

在如今这个连卖菜小贩都会使用移动支付的时代,人类生活的方方面面早已离不开与互联网的链接。国外的Google、Facebook,国内的BAT,这些数据巨头看似在提供免费的信息与服务,却又在此过程中不断搜集我们脑中所想,并将这些想法和注意力转卖给广告主们。

《黑镜》的剧情中,女主一开始只是通过手机与合成男友打电话、发信息,随着交流的不断深入,“男友”主动告诉她,其实,他可以“真正”地回到她身边,于是女主才进一步购买了实体的“克隆人”。这个场景,跟我们日常生活中的“大数据诱导消费”是不是很相似?你搜索过的商品,会以广告的形式幽灵般地出现在你浏览的各种网页上。而这一切,却是默许的,因为在安装APP的过程中,那些我们懒得阅读的安装说明,早已将“同意授权”隐藏在字里行间。

作为个体,我们是不是只能对这种“数据霸权”逆来顺受,无能为力?

在这个信息爆炸却多半无用的世界,我们的未来该何去何从?

这些问题,在以色列历史学者尤瓦尔·赫拉利的新作《今日简史》中,也许能找到答案。

提到《今日简史》,就不得不说尤瓦尔·赫拉利的前两部畅销著作《人类简史》和《未来简史》。《人类简史》从历史的角度出发,试图回答人类是怎样走上生物链的顶端这一问题。而《未来简史》放眼未来,指出几千年来人类面临的三大重要生存课题—饥荒、瘟疫和战争都已经逐渐解决。

接下来,人类的目标将是长生不死、幸福快乐和化身为神。但随着科技的日新月异,面对各类挑战,人类该做好哪些准备迎接未来?于是,就有了这本备受期待的《今日简史》。作为“简史三部曲”的收官之作,正如此书的副标题,这一次,赫拉利将目光聚焦当下,探讨“21世纪有关人类命运的21个议题”。

以下是书中的一些精彩观点:

数据是21世纪最重要的资产

人工智能和生物技术正在颠覆原有的社会结构和分配方式,数据成为21世纪最重要的资产。数据争夺赛已经开始。数据巨头们现在评估APP和产品的标准已经不是能赚多少钱,而是能收集到多少数据。有些产品哪怕不赚钱,甚至短期内亏损,但只要能获得数据,就价值连城。

2 我们已经成为数据巨头的商品,而不是用户

谷歌、Facebook这些数据巨头靠提供免费信息、服务和娱乐来吸引我们的注意力,但是其真正的目的在于取得我们的大量数据。从长期来看,只要他们取得足够多的数据和运算能力,就能破解生命最深层的秘密,不仅能为我们做选择或操纵我们,甚至可能重新设计生命,或无机的生命形式。

人类寿命显著延长,你可能每10年就得换个职业

随着基因工程、再生医学和纳米科技的不断进步,人的寿命可能会延长到120岁以上,养老产业很可能成为人类劳动力市场成长最快的行业。寿命延长后,人类社会的家庭结构、婚姻和亲子关系、个人职业生涯,以及整个社会的保险、退休金、卫生系统和财政制度等等都将发生翻天覆地的变化。

幸福社会的目标,是满足人类意义和社群的追求

未来,当机器替代人类做了大部分工作,我们正在进入一个“后工作时代”。工作,并不是大多数人的生存方式,而人类作为一种具有虚构能力的生物,其对人生的满意度主要来自对意义和社会认同的追求,这可能比对工作的追求更为重要。

5“倾听自己内心的声音”会越来越危险

随着生物技术和机器学习的不断进步,要操控人类最深层的情绪和欲望会变得更加简单。倾听内心的声音,这句心灵鸡汤版的人生格言可能会害了你。因为你很难分清是自己内心的声音,还是营销专家的销售话术。因此,你必须要了解自己的人生目标,为自己保留决策权。

不同于前两部的逻辑一体,《今日简史》中的21个议题各自独立,表达了赫拉利对于科技颠覆、自由主义的衰落、政治环境、信息化社会和人类自身心智认知的担忧与思考。虽然他的观点未必全部正确,但此书绝对值得一看。

人类能否创造生命? 中国科学家打开“改造”生命的大门

来源:科技日报

首例人造单染色体生物诞生
我科学家打开“改造”生命的大门

本报记者 王 春

人类能否创造生命?“上帝”的特权能否交由人类自己掌控?选择与人类有1/3同源基因的真核模式生物酿酒酵母为突破口,将其天然16条染色体融合改造为1条巨大染色体,这个合成生物学领域开展的“异想天开”的结构设计与工程化实施,终于梦想成真!

中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所合成生物学重点实验室研究员覃重军团队及其合作者在国际上首次人工创建了单条染色体的真核细胞。该成果于8月2日发表在《自然》上,这是合成生物学领域具有里程碑意义的突破,打开了“改造”生命的大门。

能否打破自然的界限?是否可以人造一个单染色体的生物并具有正常的功能?这个大胆假设吸引着科学家上下求索。

2010年,美国科学家J. Craig Venter团队在《科学》上报道了世界上首个“人造生命”——含有全人工化学合成的与天然染色体序列几乎相同的原核生物支原体,引起轰动。而这一次,以覃重军研究组为主的研究团队完成了将单细胞真核生物酿酒酵母天然的16条染色体人工创建为具有完整功能的单条染色体。该项工作表明,天然复杂的生命体系可以通过人工干预变简约,自然生命的界限可以被人为打破,甚至可以人工创造全新的自然界不存在的生命。

生物学教科书中将自然界存在的生命体分为具有被核膜包裹染色体细胞核的真核生物和染色体裸露无核膜包裹的原核生物。染色体携带了生命体生长与繁殖的遗传信息,真核生物通常含有线型结构的多条染色体,而原核生物通常含有环型结构的一条染色体。在该研究中,覃重军假设真核生物也能像原核生物一样,用一条线型染色体装载所有遗传物质并完成正常的细胞功能,并与副研究员薛小莉“工程化精准设计”定制人造单染色体酵母的指导原则以及理性分析、实验设计、工程化推进总体方案。博士研究生邵洋洋从2013年开始尝试并发展高效的染色体操作方法,历经4年时间,通过15轮染色体融合,成功创建了只有一条线型染色体的酿酒酵母菌株SY14。此后,覃重军研究组进一步与中科院合成生物学重点实验室研究员赵国屏研究组、中科院生物化学与细胞生物学研究所研究员周金秋研究组、武汉菲沙基因信息有限公司及军事医学科学院研究员赵志虎等合作,深入鉴定SY14的代谢、生理和繁殖功能及其染色体的三维结构。

该成果研究团队负责人覃重军介绍,研究团队将16条天然染色体上融合为一条,可以看到染色体结构发生巨大变化,但是细胞生长跟原来一模一样,功能也几乎一样,只不过通过减数分裂有性繁殖后代稍有减少,这种状况以后将进一步研究。从基础研究的角度来说,造出了一个简约化的生命体。

论文全部由中国科学家独立完成

这一研究发现颠覆了染色体三维结构决定基因时空表达的传统观念,揭示了染色体三维结构与实现细胞生命功能的全新关系。

该研究成果是通过经典分子生物学“假设驱动”与合成生物学“工程化研究模式”来探索解析生命起源与进化中重大基础科学问题的新范例。将天然复杂的酵母染色体通过人工改造以全新的简约化形式表现出来,是继原核细菌“人造生命”之后的一个重大突破。单染色体酵母的“诞生”,连同我国科学家参与的酵母染色体全人工合成工作,是继20世纪60年代人工合成结晶牛胰岛素和tRNA之后,中国学者再一次利用合成科学策略,去回答生命科学领域一个重大的基础问题。

生物进化从简单到复杂,人类、动物、植物、真菌、酵母都是真核生物。其中,人类有23对染色体,小鼠有20对染色体,水稻有12对染色体。而酿酒酵母是迄合科学研究最透彻的一个真核细胞,它是研究染色体异常的重要模型,1/3基因与具有23对染色体的人类基因同源。端粒是线型染色体末端的保护结构。随着细胞分裂次数的增加,端粒的长度逐渐缩短,当端粒变得不能再短时,细胞就会死亡。人类的过早衰老与染色体的端粒长度直接相关。此外,端粒的缩短还与基因突变,肿瘤形成等许多疾病相关。与天然酵母的32个端粒相比,覃重军研究团队人工创造的单条线型染色体仅有2个端粒,为研究人类端粒功能及细胞衰老提供很好的模型。此外,该研究成果还将运用于制造工厂的“超级营养”酿酒酵母工业化生产。

自然科研中国区总监保罗·埃文斯评论,这篇《自然》论文全部由中国科学家独立完成,显示了中国在建立可持续科研生态体系方面的努力和取得的重大成果,这也为探索生命起源与进化重大基础科学问题开辟了一个新方向。

该研究得到了中科院战略性先导科技专项“细胞命运可塑性的分子机制与调控”,以及国家自然科学基金委、科技部等的资助。

(科技日报上海8月2日电)