科普君说
知乎上有朋友邀请我回答一个脑洞大开的问题:现实当中有可能造出绿巨人吗?
在电影《绿巨人》中,浩克是基因工程改造的实验品,是一个肌肉暴涨、绿皮铁骨、力大无穷的家伙。我们都知道这是科幻,但并不意味着“变成绿巨人”是没有没有现实意义的问题。实际上,出于对生物技术“违背自然规律”的认知,很多人在现实中都曾担忧过:
会不会有科学狂人通过生物技术造出可怕的怪物来?基因工程的应用会不会给人类造成无可挽回的灾难?
要从根本上消解公众对生物技术、基因工程的恐惧,科研工作者和科普工作者必须要正视这些问题,必须要正面回答这些问题。今天我就以绿巨人为例,尝试分析一下基因工程技术的边界在哪里。
想把一个正常人变成绿巨人,简而言之要解决两个问题,第一是绿,第二是巨。绿是颜色的变化,本质在于产生了新的色素,最可能的路径是导入叶绿素;巨是细胞的增殖与膨大,本质在于身体发育极限的拉高,那么最可能的路径就是改变激素分泌水平。那么,这两条路分别走得通吗?同时走得通吗?
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首先说叶绿素
首先说叶绿素,这是绿色植物和海洋藻类普遍含有的物质,是光合作用的最关键一环。可以说,没有叶绿素,就不可能有地球现在这样适合生命生存的环境。人和动物都是叶绿素的受益者,然而,人和动物自己并不产生叶绿素。我们的遗传物质里,并没有控制叶绿素合成的基因片段,甚至都没有“接近”叶绿素合成(比如前体物质)的基因。
所以,首先要把一段控制叶绿素生成的基因导入到人的基因组中。好在这个目标基因还比较容易获得,绿色植物到处都是。需要克服的技术难题是导入基因的合适工具,以及基因传进去之后如果控制它表达。然而,解决这个问题还只是微不足道的一个开始。
叶绿素相当于一条“生产线”,这条生产线没办法长期露天工作,它还得需要“厂房”。接下来我们要考虑把叶绿素装在细胞的什么地方。还是向自然学习,那就是模仿绿色植物的做法,把叶绿素装在叶绿体这种细胞器里面。然而,人的细胞并没有叶绿体这种结构,于是又需要转入生产叶绿体的基因。
麻烦在于,叶绿体是复杂结构,由多种物质组成的,转入一个基因可不够,至少得有几百上千个。而且这些基因并不在染色体的同一区域,甚至不在同一条染色体上,所以没法“打包压缩”再转基因。这一下,工作量就多了几百倍。
然而,造好叶绿体这个“厂房”仍然只能算是造出“绿人”的一小步。要让光合作用运转起来,还得让人体为叶绿体搭建一套“原料供应系统”,“产品运输系统”和“废物处理系统”。光合作用需要的二氧化碳是从皮肤吸收进去,还是用血液循环运进去?光合作用造出的糖分储存在哪个器官里?叶绿素本身如何代谢?副产物如何处理?……
上述问题哪一个不解决,都意味着“绿人”的失败,甚至是死亡。而这些问题的解决已经从“物质”、“细胞”上升到了“器官”和“系统”的高度,要让人体适应光合作用,那可是一个超级大工程。
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再回到“巨人”
这个看起来比“绿人”似乎要更容易实现,“多一点生长激素不就好了”?毕竟,现实生活中就有“巨人症”,是天然的生长激素分泌过多。
然而,这么想还是太天真了。如果靠多一些生长激素就能完美解决身高和体型的问题,那人人都会是灌篮高手了。实际上,“巨人症”并没有什么令人羡慕的优势,反而给患病者带来巨大的痛苦,包括内脏肥大,肢体无力(和绿巨人的力大无穷刚好相反),骨骼脆弱等。
实际上,人类正常的身高体型是和我们的生理机能相互适应,精确配合的,在正常变动范围内,人可以保持健康体魄,一旦超出这个范围,致命问题就会接踵而来。例如身高过高就要求心脏能够提供更强的血液动力,要求脊柱能够承受更大的压力,更强劲的肌肉需要更多的能量供应,对消化系统提出挑战……
总之,牵一发而动全身。“绿人”和“巨人”不可能在现有人体的基础上通过人工改造而实现,只能通过“设计生命”的方式来重新创造。这是真正意义上的“上帝工程”。
因此,知乎上这个邀请我回答的问题,可以非常明确地答复,是不可能。在可预见的将来以及遥远遥远的将来都不不可能。
那么,既然基因工程改造生物这么困难,现在的转基因作物又是怎么做到的呢?
这就要涉及到对现有转基因作物技术水平的评价了。与传统杂交育种等方式想比,转基因育种是巨大的、本质上的进步,因为它实现了对作物的精确改造。然而,与公众幻想中“随心所欲无所不能”的改造相比,现在的转基因技术又是极为皮毛的。
转基因抗除草剂作物、抗虫作物、黄金大米,乃至于生长速度更快的转基因鲑鱼,都还只是单个基因,或者有限几个基因的改变。这些改变还必须依托于动植物现有的代谢系统,顺势而为,而不是另辟蹊径。
也正因此,增加一个BT蛋白的抗虫作物很多单位都能做出来,而袁隆平设想中的让C3代谢途径的水稻转变为C4代谢途径的水稻,就要困难得多,至今还没有重大突破进展。
总而言之,害怕科学技术造出“怪物”这种心情可以理解,但是,我们这代人还远远不用去操心。因为,在可预见的将来,以及遥远遥远的将来,我们都还不具备造出“绿巨人”的能力。
不能低估了科学技术的风险,也不要高估了人类毁灭世界的能力。
科普君吃转基因
栋梁天天吃转基因,今天吃的是转基因大米和转基因大豆油做的“西葫芦脆香饼”。有视频,有真相:
西葫芦脆香饼(椒盐味)
食材:转基因米饭 转基因大豆油 西葫芦
做法:西葫芦切厚片,中间掏空,转基因米饭调味后塞满(也可以换成肉馅);转基因大豆油烧热,两面煎熟;撒椒盐粉。大功告成
给读到这里的朋友送上一首《莎士比亚的天份》,虽然人类还没有天份造出绿巨人来,但拍出绿巨人电影还是比较容易的。
转基因能好怎(微信号:zjynhz)
了解它,才不会害怕