怡光

    艾米·韋伯（Amy  Lynn Webb， 1974  - ）是美國未來學家，作家，“未來今日研究所”創始人兼首席執行官，該研究所是一家領先的遠見和戰略公司，幫助領導者及其組織為複雜的未來做好準備。2021 年，“未來今日研究所”入選美國增長最快的私營公司 5000 強名單。艾米·韋伯被福布斯評為改變世界的五位女性之一，被 BBC 列為 2020 年 100 位傑出女性，並於 2021 年躋身 全球 50 位最具影響力的管理思想家名單。

    艾米·韋伯是紐約大學斯特恩商學院的戰略遠見教授，在那裡她開發並教授 MBA 級別的戰略遠見課程，其中包括現場案例研究。她是牛津大學賽德商學院的客座研究員、大西洋理事會地質技術中心的非常駐高級研究員，美日領導力項目的研究員和美國政府問責辦公室戰略前瞻中心的前瞻研究員。她被選為外交關係委員會的終身成員。

    本文選自艾米·韋伯的最新著作《創世紀機器：我們在合成生物學時代改寫生命的探索》（The Genesis Machine:  Our Quest to Rewrite Life in the Age of Synthetic Biology， February 15, 2022）一書，該書探討了合成生物學的未來，作者將一些非常難以掌握的東西變成得十分有趣和簡單。艾米·韋伯認為，“如果我們今天能夠發展我們對合成生物學的思考和戰略，我們將更接近於解決氣候變化，全球糧食不安全和人類長壽所帶來的直接的和長期的挑戰。”

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下一次大流行可能始於恐怖襲擊

艾米·韋伯

    1770 年，德國化學家卡爾·威廉·舍勒 (Carl Wilhelm Scheele) 進行了一項實驗，發現他製造了一種有毒氣體。他將其命名為“脫燃鹽酸”。我們今天將其稱為氯。

    兩個世紀後，另一位德國化學家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）發明了一種能合成並可以大量生產氨的工藝，這種工藝催生了現代化肥工業，徹底改變了農業。弗里茨·哈伯在 1918 年獲得了諾貝爾化學獎。但基於舍勒的早期發現的同樣的研究，使德國創建了在第一次世界大戰中使用的化學武器計劃。這就是所謂的“雙重用途的困境”的一個例子：科學和技術的研究旨在為善，但也可能有意或無意地用於傷害。

    在化學和物理學中，雙重用途的困境長期以來一直是一個問題，它導致國際條約限制了最令人擔憂的有問題的研究的應用。由於《關于禁止發展，生產，儲存和使用化學武器及銷毀此種武器的公約》（也稱為《化學武器公約》，或 CWC）這一由 130 個國家簽署的條約，許多有時使用於科學或醫學研究中的危險化學品，必須被置於監測和檢查中。

    一個例子是蓖麻毒素，它是在蓖麻種子中自然產生，最微小的劑量對人類來說都是致命的，短暫暴露在它的薄霧或幾粒粉末中都可能致人於死，因此它被列在 CWC 清單上。三乙醇胺可用來治療耳部感染和消除耳垢的影響，是一種增稠面霜和平衡剃鬚泡沫 pH 值的化學成分，也被列在 清單上，因為它也可用於製造疊氮酸，也稱為芥子氣。

    我們已經有不少與CWC類似的的國際條約，執行協議和機構，用來監控化學、物理和人工智能的雙重用途。但是合成生物學，這門科學尋求在分子水平上為新目的設計或重新設計有機體，使它們適應於不同的環境或賦予它們不同的能力，是如此之新，儘管人們對如何防止這類傷害的發生已經討論了幾十年，但相應的條約還不存在。

    2000年，紐約州立大學石溪分校的一組研究人員開始了一項為期兩年的實驗，以確定他們是否可以僅使用公開的遺傳信息，現成的化學物質，和可以通過郵購獲得的DNA，來從頭合成某種活的病毒。 （該項目由國防高級研究計劃局資助300,000 美元的資金，作為開發生物戰對策計劃的一部分。）研究人員購買了一小段 DNA， 並煞費苦心地將它們拼湊在一起，使用 19 個額外的標記來區分他們合成的病毒與他們試圖複製的自然菌株。

    他們成功了。 2002 年 7 月 12 日，那是美國人慶祝 9/11 恐怖襲擊後的第一個 7 月 4 日之後的幾天，數以百萬計的人因為那個國慶假期沒有發生另一場可怕的事件而鬆了一口氣的時候，科學家宣布他們已經在實驗室中重新創造了脊髓灰質炎病毒的使用代碼，材料和設備。他們證明了，這樣的技術，任何人，甚至是基地組織，都可以得到。他們製造這種病毒是為了發出警告，恐怖分子可能正在製造生物武器，利用類似的技術，邪惡的人不再需要利用活病毒來使天花或埃博拉等危險病原體武器化。

    髓灰質炎病毒可能是有史以來研究得最多的病毒，在實驗期間，該病毒的樣本儲存在世界各地的實驗室中。研究團隊工作的目標不是將脊髓灰質炎病毒重新引入野外，而是學習如何合成病毒。這是第一次有人從頭開始創建這種類型的病毒，國防部稱讚該團隊的研究是一項巨大的技術成就。

    了解如何合成病毒 DNA ，幫助美國獲得了關於病毒如何變異，如何對疫苗產生免疫力以及如何將它們開發為武器的新見解。儘管製造一種病毒來研究如何將其用作生物武器在法律上可能存在問題，但該項目並未違反任何現有的雙重用途條約，甚至沒有違反 1972 年明確禁止細菌武器的條約，該條約禁止製造諸如細菌，病毒和生物毒素之類的可用於傷害人，動物或植物的疾病產生劑。

    儘管如此，科學界還是被這項研究激怒了。遺傳學家和合成生物學的創始人克雷格·文特爾（J. Craig Venter ）當時這樣說，故意製造“合成人類病原體”是“不負責任的”。但這並不是孤立的事件，讓我們想想過去圍繞着天花發生了些什麼。

    世界衛生組織於 1979 年宣布根除了天花。這標誌着人類的一項重大成就，因為天花是一種真正的惡魔性疾病，它具有極強的傳染性，並且沒有已知的治癒方法。它會導致高燒、嘔吐、嚴重的胃痛，紅色皮疹，以及全身疼痛，淡黃色，充滿膿液的疱疹，從喉嚨內部開始，然後蔓延到嘴巴，臉頰，眼睛和前額。隨着病毒的肆虐，皮疹會蔓延到腳底，手掌，臀部的摺痕以及受害者的背部周圍。任何運動都會對這些病變施加壓力，直到它們突破神經和皮膚，留下由片狀的死組織和病毒組成的粘稠液體痕跡。

    世界上至今只有兩個已知的天然天花樣本存在：一個位於美國疾病預防與控制中心（CDC），另一個位於俄羅斯國家病毒學和生物技術研究中心。多年來，安全專家和科學家一直在爭論是否銷毀這些樣本，因為沒有人希望再次發生全球天花大流行。這場辯論在 2018 年變得毫無意義，當時加拿大阿爾伯塔大學的一個研究小組在短短六個月內用它在網上訂購的 DNA 合成了馬痘，這是一種已經滅絕了的天花表親。製造馬痘的技術要求也適用於天花。

    該團隊在 PLOS One 中發表了對其如何合成病毒的深入解釋，PLOS One是一本任何人都可以在線閱讀的經同行評審的開放性科學期刊。該論文包括科學家們用來復活馬痘的方法，以及那些想要在自己的實驗室重複實驗的人的最佳實踐。值得稱讚的是，在發表其研究之前，其首席研究員遵循科學協議向加拿大政府發出警報。該團隊還披露了研究者之間的競爭和利益關係：其中一名研究者也是一家名為 Tonix 製藥公司的首席執行官兼董事長，這家公司研究治療神經系統疾病的新方法的生物技術，他與該公司和阿爾伯塔大學一年前就“合成嵌合痘病毒”提交了美國專利申請。然而，無論加拿大政府還是該雜誌的編輯，都從未表示態度要求他們撤銷該論文。

    脊髓灰質炎病毒和馬痘實驗，都是以善意為目的而設計的技術合成病毒。對於這類研究，科學家和安全專家的擔心是不同的。科學家們在高度安全的控制實驗室中進行此類研究，試圖通過創建和研究病原體來預測它們在最壞情況下表現。例如，鹿特丹伊拉斯姆斯醫學中心的病毒學家羅恩·富歇（Ron Fouchier） 在 2011 年宣布，他成功地增強了 H5N1 禽流感病毒，使其可以從鳥類傳播給人類，然後作為一種致命的流感新病毒株在人與人之間傳播。安全專家從這裡看到的是，恐怖分子不僅可以合成一種致命的病原體，而且還會故意對其進行變異，使其更具有力量，彈性和速度。

    在 COVID-19 之前，H5N1 病毒是自 1918 年西班牙流感以來襲擊我們星球的最嚴重病毒。在富歇進行實驗時，已知的只有 565 人感染了 H5N1，但死亡率很高：59% 的感染者死亡。富歇採用了我們曾經遇到過的最危險的天然流感病毒之一，並使其更加致命。他告訴其他科學家，他已經把病毒從 H5N1 中“變異”出來，讓它在空氣中傳播，因此更具傳染性。 H5N1 疫苗還沒有被研究出來，而且現有的病毒已經對批准用於治療的抗病毒藥物產生了抗藥性。富歇的這項部分由美國政府資助的研究令科學家和安全專家感到非常害怕，以至於美國國立衛生研究院的國家生物安全科學顧問委員會採取了前所未有的舉措，要求《科學》和《自然》雜誌在發表之前修改他論文的部分內容。他們擔心論文中的某些細節和突變數據可能使那些流氓科學家，敵對政府或恐怖分子團體製造出他們自己的超傳染性版本的H5N1。

    我們剛剛經歷了一場沒有人希望再次重演的全球大流行。我們可能有 COVID-19 疫苗，但那條流行的道路是如此坷坎不平，導致了和將導致無法估量的死亡和發病率。我們希望根除嚴重急性呼吸系統綜合症冠狀病毒 2 (SARS-CoV-2)，就像我們最終對天花所做的那樣，但是在做到這點之前，我們會看到更多的這種病毒的突變和許多新的毒株，它們可能會以我們尚未看到甚至想象的方式影響我們的身體，我們將繼續生活在病毒如何以及何時進一步變異的巨大不確定性中。

    顯然，人們希望在嚴格執行遵守安全和監督政策的實驗室中進行病毒研究。 就在世界衛生組織宣布根除天花之前，一位名叫珍妮特·帕克（Janet Parker）的攝影師正在英格蘭伯明翰的一所醫學院工作。 她出現發燒和身體疼痛的症狀，幾天后，出現了紅疹。 當時，她以為是水痘。 （那個時候天花疫苗還沒有研製出來。）然而，那些她認為不很嚴重的像疙瘩一樣的小點，發展成了更大的病灶，裡面充滿了淡黃色的乳狀液體。 隨着她的病情惡化，醫生確定她感染了天花。幾乎可以肯定，她是在她工作的同一棟大樓內，被一個管理不善的需要高度安全措施的研究實驗室感染的。

    可悲的是，帕克現在被人們銘記，是作為已知的最後一個死於天花的人。

    能夠準確預測病毒突變的所得到的好處，是否超過了獲取病毒功能的研究（即涉及故意讓病毒突變以使其更強大，更易傳播和更危險的研究）？這要看你是問誰。或者，更確切地說，你問哪個機構。 2013 年，美國國立衛生研究院發布了一系列研究 H5N1 和其他流感病毒的生物安全指南，但指南範圍狹窄，沒有涵蓋其他類型的病毒。白宮科技政策辦公室在 2014 年宣布了一項評估獲取病毒功能的實驗的風險和收益的新流程。其中包括流感以及 MERS 和 SARS 病毒。但這項新政策也停止了旨在開發流感疫苗的現有研究。因此，政府在 2017 年改變了方向，當時國家生物安全科學顧問委員會確定此類研究不會對公共安全構成風險。 2019 年，美國政府表示已恢復資助新一輪的旨在使 H5N1 禽流感再次傳播的功能獲取性實驗，當然目前還只是停留在口頭上。

    同時，這種來來回回的反覆並不能阻止不良行為者獲得開源研究論文和郵購遺傳材料。談到合成生物學，安全專家特別關注未來的雙重用途問題。傳統的使用武力保護來保障人類安全的策略，無法對抗將基因產品或分子設計用作生物武器的對手。

    在2020 年8月發表在學術期刊《反恐委員會哨兵》（CTC Sentinel）上的一篇專注於當代恐怖主義威脅的論文中，西點軍校的生物化學家兼研究副院長肯·威基瑟（Ken Wickiser）寫道：“隨着合成生物學家的分子工程技術變得更加強大和更加普遍，遇到這些威脅中的一種或多種的可能性正在越來越確定……這些技術所創造的威脅格局的變化只有原子彈的發展才能與之匹敵。”

    2017 年 12 月，特朗普政府發布了新的指導方針，為政府資助的病毒功能獲取項目掃清了道路，這些項目不僅旨在監測新的潛在病原體，還鼓勵研究有目的的功能獲取突變。

    對其他國家來說，這傳達了一個明確的信息：美國正在研製病毒性生物武器。我們現在最不需要的就是生物軍備競賽。值得注意的是，生產疫苗的公司沒有公開呼籲進行功能獲取研究，也沒有表示該研究將幫助他們加強未來疫苗的供應鏈。

    禁止功能獲取性研究並不等於完全停止合成病毒，疫苗，抗病毒藥物或病毒測試的工作。我們被病毒包圍着，這些研究對我們的生態系統很重要且不可或缺，它們可以被用於有益的功能，包括用於難以殺死的微生物的精密抗生素，癌症治療和基因治療的載體。但我們應該像監測核技術的發展一樣密切監測這類工作。

    各國通常會在危機期間而不是在危機之前走到一起。大家很容易就危險達成一致，但就共同願景和大變革達成一致就要困難得多。但是可以鼓勵各國為公共利益而合作，因為他們對發展生物經濟有着壓倒性的興趣，而不是花費資源來創造生物戰的新工具。

    一種模式是布雷頓森林協定。這是 1944 年二戰期間盟國之間的一項協定，為新的全球貨幣體系奠定了基礎。該協議的條款包括建立兩個新的組織，負責監督新系統和促進經濟增長：世界銀行和國際貨幣基金組織。布雷頓森林國家同意這樣來合作：如果一個國家的貨幣變得太弱，其他國家就會出手相助；如果它的貶值超過某個點，國際貨幣基金組織將救助該國。

    他們還同意避免貿易戰。但國際貨幣基金組織不會像全球中央銀行那樣運作。恰恰相反，它象是作為一種免費圖書館的運作，其成員可以在需要時從中借閱，同時還需要為黃金和貨幣池做出貢獻以保持系統運行。最終，布雷頓森林體系包括了 44 個國家，它們就規範和促進國際貿易達成了共識。

    協作方法運作得不錯，因為所有成員的得失都與他們是否違反契約相關。布雷頓森林體系在 1970 年代解體，但國際貨幣基金組織和世界銀行仍然為國際貨幣兌換提供了堅實的基礎。

    我所提議的系統不是監控和監管全球資金池，而是管理全球基因數據池。成員國將同意使用不可變的基於區塊鏈的跟蹤系統來記錄基因序列以及標準化的零件，訂單和產品。

    這種全球系統將要求公司根據各種 DNA 數據庫篩選合成基因的訂單，這些數據庫包含受管制病原體和已知毒素的序列，然後對買家進行身份驗證並在公共數據庫中記錄交易。

    全球基因數據池包括 DNA，它揭示了我們最敏感和最個體化的秘密，保險公司，警察和他們的對手會對這些信息非常感興趣。現在至少有 70 個國家擁有國家 DNA 登記冊，其中一些包括未經知情和同意而收集的數據。

    目前的國家登記方法將 DNA 定位為一種監管工具，但卻錯過了為全球規模的研究項目匯集遺傳數據的機會，這些項目可能使我們所有人受益。 有一個只有 130 萬人口的小國為我們展示了一條更好的前進道路，這就是愛沙尼亞的經驗。

    位於北歐的脆弱棲息地的愛沙尼亞，與充滿敵意的俄羅斯非常接近，她建立了長期以來被認為是世界上最先進的數字生態系統之一。其國家頒發的數字身份使居民能夠安全地處理與政府當局，稅務部門和登記處以及許多其他公共和私人服務的在線交易。自 2005 年以來，公民就使用他們的數字 ID 進行電子投票的身份驗證。同樣的數字身份證是愛沙尼亞衛生系統的支柱，它將公民及其中央存儲的個人健康和醫療記錄與醫生和醫療保健提供者聯繫起來。

    愛沙尼亞的數字生態系統還使進行數據密集型基因研究變得更加容易。該國的生物庫包括 20% 的成年人的遺傳和健康信息，他們同意選擇參加遺傳研究計劃。愛沙尼亞的系統為他們提供免費的基因分型和相關教育課程，人們實際參加這些課程。數字身份系統還保證了參與者的安全性和匿名性。祝福愛沙尼亞精神。

    在生物技術布雷頓森林體系中，成員國可以建立一個類似的基於區塊鏈的數字身份系統，為研究項目創建一個不可更改的個人基因組數據分類賬目。愛沙尼亞的知情同意模式是該擬議系統成員國的一個很好的模式。

    在此基礎上，成員國將其人口的一定比例的遺傳數據貢獻到全球數據庫中。這樣的系統將鼓勵負責任地使用和開發遺傳數據，鼓勵問責制。基因序列存儲和檢索的標準系統將使審計更容易和更具可擴展性。

    生物學是不可預測的，並且傾向於自我維持，即使我們不希望它如此，因此這場賭注高得難以想象。自然界中從未存在過的新生的命形式在出現，有些已經從計算機代碼啟動到活細胞和組織。進化是不斷的，如果我們不能對下一階段的發展有正確的認知，今天的無害實驗可能會導致明天的行星級災難。