怡光

    艾米·韦伯（Amy  Lynn Webb， 1974  - ）是美国未来学家，作家，“未来今日研究所”创始人兼首席执行官，该研究所是一家领先的远见和战略公司，帮助领导者及其组织为复杂的未来做好准备。2021 年，“未来今日研究所”入选美国增长最快的私营公司 5000 强名单。艾米·韦伯被福布斯评为改变世界的五位女性之一，被 BBC 列为 2020 年 100 位杰出女性，并于 2021 年跻身 全球 50 位最具影响力的管理思想家名单。

    艾米·韦伯是纽约大学斯特恩商学院的战略远见教授，在那里她开发并教授 MBA 级别的战略远见课程，其中包括现场案例研究。她是牛津大学赛德商学院的客座研究员、大西洋理事会地质技术中心的非常驻高级研究员，美日领导力项目的研究员和美国政府问责办公室战略前瞻中心的前瞻研究员。她被选为外交关系委员会的终身成员。

    本文选自艾米·韦伯的最新著作《创世纪机器：我们在合成生物学时代改写生命的探索》（The Genesis Machine:  Our Quest to Rewrite Life in the Age of Synthetic Biology， February 15, 2022）一书，该书探讨了合成生物学的未来，作者将一些非常难以掌握的东西变成得十分有趣和简单。艾米·韦伯认为，“如果我们今天能够发展我们对合成生物学的思考和战略，我们将更接近于解决气候变化，全球粮食不安全和人类长寿所带来的直接的和长期的挑战。”

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下一次大流行可能始于恐怖袭击

艾米·韦伯

    1770 年，德国化学家卡尔·威廉·舍勒 (Carl Wilhelm Scheele) 进行了一项实验，发现他制造了一种有毒气体。他将其命名为“脱燃盐酸”。我们今天将其称为氯。

    两个世纪后，另一位德国化学家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）发明了一种能合成并可以大量生产氨的工艺，这种工艺催生了现代化肥工业，彻底改变了农业。弗里茨·哈伯在 1918 年获得了诺贝尔化学奖。但基于舍勒的早期发现的同样的研究，使德国创建了在第一次世界大战中使用的化学武器计划。这就是所谓的“双重用途的困境”的一个例子：科学和技术的研究旨在为善，但也可能有意或无意地用于伤害。

    在化学和物理学中，双重用途的困境长期以来一直是一个问题，它导致国际条约限制了最令人担忧的有问题的研究的应用。由于《关于禁止发展，生产，储存和使用化学武器及销毁此种武器的公约》（也称为《化学武器公约》，或 CWC）这一由 130 个国家签署的条约，许多有时使用于科学或医学研究中的危险化学品，必须被置于监测和检查中。

    一个例子是蓖麻毒素，它是在蓖麻种子中自然产生，最微小的剂量对人类来说都是致命的，短暂暴露在它的薄雾或几粒粉末中都可能致人于死，因此它被列在 CWC 清单上。三乙醇胺可用来治疗耳部感染和消除耳垢的影响，是一种增稠面霜和平衡剃须泡沫 pH 值的化学成分，也被列在 清单上，因为它也可用于制造叠氮酸，也称为芥子气。

    我们已经有不少与CWC类似的的国际条约，执行协议和机构，用来监控化学、物理和人工智能的双重用途。但是合成生物学，这门科学寻求在分子水平上为新目的设计或重新设计有机体，使它们适应于不同的环境或赋予它们不同的能力，是如此之新，尽管人们对如何防止这类伤害的发生已经讨论了几十年，但相应的条约还不存在。

    2000年，纽约州立大学石溪分校的一组研究人员开始了一项为期两年的实验，以确定他们是否可以仅使用公开的遗传信息，现成的化学物质，和可以通过邮购获得的DNA，来从头合成某种活的病毒。 （该项目由国防高级研究计划局资助300,000 美元的资金，作为开发生物战对策计划的一部分。）研究人员购买了一小段 DNA， 并煞费苦心地将它们拼凑在一起，使用 19 个额外的标记来区分他们合成的病毒与他们试图复制的自然菌株。

    他们成功了。 2002 年 7 月 12 日，那是美国人庆祝 9/11 恐怖袭击后的第一个 7 月 4 日之后的几天，数以百万计的人因为那个国庆假期没有发生另一场可怕的事件而松了一口气的时候，科学家宣布他们已经在实验室中重新创造了脊髓灰质炎病毒的使用代码，材料和设备。他们证明了，这样的技术，任何人，甚至是基地组织，都可以得到。他们制造这种病毒是为了发出警告，恐怖分子可能正在制造生物武器，利用类似的技术，邪恶的人不再需要利用活病毒来使天花或埃博拉等危险病原体武器化。

    髓灰质炎病毒可能是有史以来研究得最多的病毒，在实验期间，该病毒的样本储存在世界各地的实验室中。研究团队工作的目标不是将脊髓灰质炎病毒重新引入野外，而是学习如何合成病毒。这是第一次有人从头开始创建这种类型的病毒，国防部称赞该团队的研究是一项巨大的技术成就。

    了解如何合成病毒 DNA ，帮助美国获得了关于病毒如何变异，如何对疫苗产生免疫力以及如何将它们开发为武器的新见解。尽管制造一种病毒来研究如何将其用作生物武器在法律上可能存在问题，但该项目并未违反任何现有的双重用途条约，甚至没有违反 1972 年明确禁止细菌武器的条约，该条约禁止制造诸如细菌，病毒和生物毒素之类的可用于伤害人，动物或植物的疾病产生剂。

    尽管如此，科学界还是被这项研究激怒了。遗传学家和合成生物学的创始人克雷格·文特尔（J. Craig Venter ）当时这样说，故意制造“合成人类病原体”是“不负责任的”。但这并不是孤立的事件，让我们想想过去围绕着天花发生了些什么。

    世界卫生组织于 1979 年宣布根除了天花。这标志着人类的一项重大成就，因为天花是一种真正的恶魔性疾病，它具有极强的传染性，并且没有已知的治愈方法。它会导致高烧、呕吐、严重的胃痛，红色皮疹，以及全身疼痛，淡黄色，充满脓液的疱疹，从喉咙内部开始，然后蔓延到嘴巴，脸颊，眼睛和前额。随着病毒的肆虐，皮疹会蔓延到脚底，手掌，臀部的折痕以及受害者的背部周围。任何运动都会对这些病变施加压力，直到它们突破神经和皮肤，留下由片状的死组织和病毒组成的粘稠液体痕迹。

    世界上至今只有两个已知的天然天花样本存在：一个位于美国疾病预防与控制中心（CDC），另一个位于俄罗斯国家病毒学和生物技术研究中心。多年来，安全专家和科学家一直在争论是否销毁这些样本，因为没有人希望再次发生全球天花大流行。这场辩论在 2018 年变得毫无意义，当时加拿大阿尔伯塔大学的一个研究小组在短短六个月内用它在网上订购的 DNA 合成了马痘，这是一种已经灭绝了的天花表亲。制造马痘的技术要求也适用于天花。

    该团队在 PLOS One 中发表了对其如何合成病毒的深入解释，PLOS One是一本任何人都可以在线阅读的经同行评审的开放性科学期刊。该论文包括科学家们用来复活马痘的方法，以及那些想要在自己的实验室重复实验的人的最佳实践。值得称赞的是，在发表其研究之前，其首席研究员遵循科学协议向加拿大政府发出警报。该团队还披露了研究者之间的竞争和利益关系：其中一名研究者也是一家名为 Tonix 制药公司的首席执行官兼董事长，这家公司研究治疗神经系统疾病的新方法的生物技术，他与该公司和阿尔伯塔大学一年前就“合成嵌合痘病毒”提交了美国专利申请。然而，无论加拿大政府还是该杂志的编辑，都从未表示态度要求他们撤销该论文。

    脊髓灰质炎病毒和马痘实验，都是以善意为目的而设计的技术合成病毒。对于这类研究，科学家和安全专家的担心是不同的。科学家们在高度安全的控制实验室中进行此类研究，试图通过创建和研究病原体来预测它们在最坏情况下表现。例如，鹿特丹伊拉斯姆斯医学中心的病毒学家罗恩·富歇（Ron Fouchier） 在 2011 年宣布，他成功地增强了 H5N1 禽流感病毒，使其可以从鸟类传播给人类，然后作为一种致命的流感新病毒株在人与人之间传播。安全专家从这里看到的是，恐怖分子不仅可以合成一种致命的病原体，而且还会故意对其进行变异，使其更具有力量，弹性和速度。

    在 COVID-19 之前，H5N1 病毒是自 1918 年西班牙流感以来袭击我们星球的最严重病毒。在富歇进行实验时，已知的只有 565 人感染了 H5N1，但死亡率很高：59% 的感染者死亡。富歇采用了我们曾经遇到过的最危险的天然流感病毒之一，并使其更加致命。他告诉其他科学家，他已经把病毒从 H5N1 中“变异”出来，让它在空气中传播，因此更具传染性。 H5N1 疫苗还没有被研究出来，而且现有的病毒已经对批准用于治疗的抗病毒药物产生了抗药性。富歇的这项部分由美国政府资助的研究令科学家和安全专家感到非常害怕，以至于美国国立卫生研究院的国家生物安全科学顾问委员会采取了前所未有的举措，要求《科学》和《自然》杂志在发表之前修改他论文的部分内容。他们担心论文中的某些细节和突变数据可能使那些流氓科学家，敌对政府或恐怖分子团体制造出他们自己的超传染性版本的H5N1。

    我们刚刚经历了一场没有人希望再次重演的全球大流行。我们可能有 COVID-19 疫苗，但那条流行的道路是如此坷坎不平，导致了和将导致无法估量的死亡和发病率。我们希望根除严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 (SARS-CoV-2)，就像我们最终对天花所做的那样，但是在做到这点之前，我们会看到更多的这种病毒的突变和许多新的毒株，它们可能会以我们尚未看到甚至想象的方式影响我们的身体，我们将继续生活在病毒如何以及何时进一步变异的巨大不确定性中。

    显然，人们希望在严格执行遵守安全和监督政策的实验室中进行病毒研究。 就在世界卫生组织宣布根除天花之前，一位名叫珍妮特·帕克（Janet Parker）的摄影师正在英格兰伯明翰的一所医学院工作。 她出现发烧和身体疼痛的症状，几天后，出现了红疹。 当时，她以为是水痘。 （那个时候天花疫苗还没有研制出来。）然而，那些她认为不很严重的像疙瘩一样的小点，发展成了更大的病灶，里面充满了淡黄色的乳状液体。 随着她的病情恶化，医生确定她感染了天花。几乎可以肯定，她是在她工作的同一栋大楼内，被一个管理不善的需要高度安全措施的研究实验室感染的。

    可悲的是，帕克现在被人们铭记，是作为已知的最后一个死于天花的人。

    能够准确预测病毒突变的所得到的好处，是否超过了获取病毒功能的研究（即涉及故意让病毒突变以使其更强大，更易传播和更危险的研究）？这要看你是问谁。或者，更确切地说，你问哪个机构。 2013 年，美国国立卫生研究院发布了一系列研究 H5N1 和其他流感病毒的生物安全指南，但指南范围狭窄，没有涵盖其他类型的病毒。白宫科技政策办公室在 2014 年宣布了一项评估获取病毒功能的实验的风险和收益的新流程。其中包括流感以及 MERS 和 SARS 病毒。但这项新政策也停止了旨在开发流感疫苗的现有研究。因此，政府在 2017 年改变了方向，当时国家生物安全科学顾问委员会确定此类研究不会对公共安全构成风险。 2019 年，美国政府表示已恢复资助新一轮的旨在使 H5N1 禽流感再次传播的功能获取性实验，当然目前还只是停留在口头上。

    同时，这种来来回回的反复并不能阻止不良行为者获得开源研究论文和邮购遗传材料。谈到合成生物学，安全专家特别关注未来的双重用途问题。传统的使用武力保护来保障人类安全的策略，无法对抗将基因产品或分子设计用作生物武器的对手。

    在2020 年8月发表在学术期刊《反恐委员会哨兵》（CTC Sentinel）上的一篇专注于当代恐怖主义威胁的论文中，西点军校的生物化学家兼研究副院长肯·威基瑟（Ken Wickiser）写道：“随着合成生物学家的分子工程技术变得更加强大和更加普遍，遇到这些威胁中的一种或多种的可能性正在越来越确定……这些技术所创造的威胁格局的变化只有原子弹的发展才能与之匹敌。”

    2017 年 12 月，特朗普政府发布了新的指导方针，为政府资助的病毒功能获取项目扫清了道路，这些项目不仅旨在监测新的潜在病原体，还鼓励研究有目的的功能获取突变。

    对其他国家来说，这传达了一个明确的信息：美国正在研制病毒性生物武器。我们现在最不需要的就是生物军备竞赛。值得注意的是，生产疫苗的公司没有公开呼吁进行功能获取研究，也没有表示该研究将帮助他们加强未来疫苗的供应链。

    禁止功能获取性研究并不等于完全停止合成病毒，疫苗，抗病毒药物或病毒测试的工作。我们被病毒包围着，这些研究对我们的生态系统很重要且不可或缺，它们可以被用于有益的功能，包括用于难以杀死的微生物的精密抗生素，癌症治疗和基因治疗的载体。但我们应该像监测核技术的发展一样密切监测这类工作。

    各国通常会在危机期间而不是在危机之前走到一起。大家很容易就危险达成一致，但就共同愿景和大变革达成一致就要困难得多。但是可以鼓励各国为公共利益而合作，因为他们对发展生物经济有着压倒性的兴趣，而不是花费资源来创造生物战的新工具。

    一种模式是布雷顿森林协定。这是 1944 年二战期间盟国之间的一项协定，为新的全球货币体系奠定了基础。该协议的条款包括建立两个新的组织，负责监督新系统和促进经济增长：世界银行和国际货币基金组织。布雷顿森林国家同意这样来合作：如果一个国家的货币变得太弱，其他国家就会出手相助；如果它的贬值超过某个点，国际货币基金组织将救助该国。

    他们还同意避免贸易战。但国际货币基金组织不会像全球中央银行那样运作。恰恰相反，它象是作为一种免费图书馆的运作，其成员可以在需要时从中借阅，同时还需要为黄金和货币池做出贡献以保持系统运行。最终，布雷顿森林体系包括了 44 个国家，它们就规范和促进国际贸易达成了共识。

    协作方法运作得不错，因为所有成员的得失都与他们是否违反契约相关。布雷顿森林体系在 1970 年代解体，但国际货币基金组织和世界银行仍然为国际货币兑换提供了坚实的基础。

    我所提议的系统不是监控和监管全球资金池，而是管理全球基因数据池。成员国将同意使用不可变的基于区块链的跟踪系统来记录基因序列以及标准化的零件，订单和产品。

    这种全球系统将要求公司根据各种 DNA 数据库筛选合成基因的订单，这些数据库包含受管制病原体和已知毒素的序列，然后对买家进行身份验证并在公共数据库中记录交易。

    全球基因数据池包括 DNA，它揭示了我们最敏感和最个体化的秘密，保险公司，警察和他们的对手会对这些信息非常感兴趣。现在至少有 70 个国家拥有国家 DNA 登记册，其中一些包括未经知情和同意而收集的数据。

    目前的国家登记方法将 DNA 定位为一种监管工具，但却错过了为全球规模的研究项目汇集遗传数据的机会，这些项目可能使我们所有人受益。 有一个只有 130 万人口的小国为我们展示了一条更好的前进道路，这就是爱沙尼亚的经验。

    位于北欧的脆弱栖息地的爱沙尼亚，与充满敌意的俄罗斯非常接近，她建立了长期以来被认为是世界上最先进的数字生态系统之一。其国家颁发的数字身份使居民能够安全地处理与政府当局，税务部门和登记处以及许多其他公共和私人服务的在线交易。自 2005 年以来，公民就使用他们的数字 ID 进行电子投票的身份验证。同样的数字身份证是爱沙尼亚卫生系统的支柱，它将公民及其中央存储的个人健康和医疗记录与医生和医疗保健提供者联系起来。

    爱沙尼亚的数字生态系统还使进行数据密集型基因研究变得更加容易。该国的生物库包括 20% 的成年人的遗传和健康信息，他们同意选择参加遗传研究计划。爱沙尼亚的系统为他们提供免费的基因分型和相关教育课程，人们实际参加这些课程。数字身份系统还保证了参与者的安全性和匿名性。祝福爱沙尼亚精神。

    在生物技术布雷顿森林体系中，成员国可以建立一个类似的基于区块链的数字身份系统，为研究项目创建一个不可更改的个人基因组数据分类账目。爱沙尼亚的知情同意模式是该拟议系统成员国的一个很好的模式。

    在此基础上，成员国将其人口的一定比例的遗传数据贡献到全球数据库中。这样的系统将鼓励负责任地使用和开发遗传数据，鼓励问责制。基因序列存储和检索的标准系统将使审计更容易和更具可扩展性。

    生物学是不可预测的，并且倾向于自我维持，即使我们不希望它如此，因此这场赌注高得难以想象。自然界中从未存在过的新生的命形式在出现，有些已经从计算机代码启动到活细胞和组织。进化是不断的，如果我们不能对下一阶段的发展有正确的认知，今天的无害实验可能会导致明天的行星级灾难。