1. 生命技術

1.1. 生命，這(zhe)項宇宙中最(zui)古老的“技術”?，已經(jing)存(cun)在(zai)了(le)至(zhi)少37億年

1.2. 在無(wu)盡的(de)歲月里(li)，生命以(yi)緩慢、自主、無(wu)序的(de)方式悄然進化(hua)

1.3. 生(sheng)命系(xi)統擁有自(zi)我組(zu)裝和自(zi)我修復的能(neng)力(li)，如同利(li)用能(neng)量的高(gao)手，能(neng)在各(ge)種環(huan)境中復制(zhi)、生(sheng)存和繁衍，其高(gao)超的技(ji)巧、精確的運作和快速的信(xin)息(xi)處(chu)理(li)能(neng)力(li)讓人嘆為觀止

1.4. 與人工智能的迅(xun)猛發展類(lei)似，合(he)成(cheng)生(sheng)物學也(ye)正處于成(cheng)本(ben)不(bu)斷降低、能力(li)持(chi)續提升的快速發展階段

1.5. DNA是信息，是一(yi)種(zhong)生(sheng)物(wu)進化的編(bian)碼和存儲系(xi)統

• 1.5.1. 對這一信息傳輸(shu)系統(tong)的理解越(yue)來越(yue)深入(ru)，現在(zai)我們不僅(jin)可(ke)以介入(ru)其中，還能改(gai)變其編(bian)碼，引導其發展方向

• 1.5.2. 食品、藥物(wu)、材料、制造過程以及(ji)消費(fei)品都將迎(ying)來全新(xin)的變革和重構(gou)

• 1.5.3. 人類自(zi)身，也將(jiang)在這(zhe)場變革中迎來(lai)全新的自(zi)我

2. CRISPR革命

2.1. 如果(guo)沒有選(xuan)(xuan)擇性(xing)(xing)育種(zhong)，即通過不斷改良作物(wu)(wu)和動物(wu)(wu)來篩選(xuan)(xuan)出(chu)更理(li)想的(de)性(xing)(xing)狀，那么很(hen)多文明成(cheng)就(jiu)都不可能出(chu)現(xian)

2.2. 千百年來，人類(lei)不(bu)斷篩選(xuan)和培(pei)育對自己有(you)(you)利的(de)(de)性狀，于是有(you)(you)了今天(tian)這些溫馴的(de)(de)狗、能(neng)產奶的(de)(de)牛、家養的(de)(de)雞，還有(you)(you)小麥(mai)、玉米等(deng)糧食作物

2.3. 現代生物工(gong)程起(qi)步(bu)于20世紀70年代，根植于19世紀便已開啟的對遺(yi)傳學(xue)(xue)和基因學(xue)(xue)的不斷探索

2.4. 20世紀(ji)50年代，在羅莎琳德(de)·富蘭克(ke)林和(he)莫(mo)里(li)斯(si)·威爾金斯(si)的(de)研(yan)究基礎上(shang)，詹姆斯(si)·沃森和(he)弗朗西斯(si)·克(ke)里(li)克(ke)揭示了DNA的(de)結(jie)構(gou)，即(ji)生物體生產指令的(de)編碼分子

2.5. 1973年，斯坦利·科恩和赫伯特(te)·博(bo)耶在細(xi)菌(jun)研究(jiu)上取(qu)得了(le)重大突破(po)，成功(gong)地找到(dao)(dao)了(le)將一種生(sheng)(sheng)物(wu)的遺(yi)傳(chuan)物(wu)質轉(zhuan)移(yi)到(dao)(dao)另(ling)一種生(sheng)(sheng)物(wu)中的方法(fa)，甚(shen)至將青蛙的DNA引入細(xi)菌(jun)中

2.6. 博耶于1976年創立了世(shi)界上(shang)第一(yi)家生物(wu)技術公司—基因泰克(ke)

• 2.6.1. 公司的核心任務是操控微生物基(ji)因，以開(kai)發藥物和治療(liao)方法

• 2.6.2. 對(dui)大腸桿(gan)菌實現了(le)基因改(gai)造(zao)，使之成功分泌出了(le)激素(su)生長抑素(su)，從而(er)驗證了(le)這一技術的可行性

2.7. 耗資(zi)數十億美元(yuan)、歷時13年的(de)龐(pang)大項目，匯聚了(le)全球公私機構(gou)(gou)的(de)數千名科學(xue)家，他(ta)們的(de)共同目標就(jiu)是(shi)解鎖構(gou)(gou)成人類基(ji)因組的(de)30億個遺傳信息字母(mu)

• 2.7.1. 通過基因(yin)測序，原本復雜的生物信息(xi)DNA，被(bei)轉化為人類(lei)可以閱讀(du)和使用的文(wen)本信息(xi)

• 2.7.2. 那些復(fu)雜的化學結構，也被簡(jian)化為(wei)由(you)4種基本堿(jian)基—A、T、C和G組(zu)成(cheng)的序列

• 2.7.3. 人類基因組計劃(hua)首次嘗試讓人類的遺傳圖譜變得(de)清(qing)晰易(yi)懂

2.8. 不僅能(neng)夠(gou)編(bian)輯基(ji)因(yin)，還(huan)可以編(bian)寫基(ji)因(yin)

2.9. CRISPR（成簇規律間隔短(duan)回文重復）基因編輯技術就是(shi)直接干(gan)預遺傳(chuan)學的最佳(jia)例證

• 2.9.1. 讓人們首次能夠像編(bian)輯文本或計算機代碼一樣輕松(song)編(bian)輯基(ji)因(yin)(yin)，這遠比基(ji)因(yin)(yin)工程(cheng)早期的操作(zuo)容易得(de)多

• 2.9.2. CRISPR利用Cas9酶這把“基(ji)因剪刀”精準(zhun)地剪切DNA鏈的特定(ding)部分，從而實現基(ji)因編輯和改造

• 2.9.3. 從(cong)微小(xiao)的(de)細菌(jun)到大(da)型(xing)哺乳動物（如人類）?，CRISPR都(dou)可以實現(xian)從(cong)微小(xiao)改變到基因組重(zhong)大(da)干預的(de)各種編輯

• 2.9.4. 編(bian)輯形成卵細胞(bao)和精細胞(bao)的生殖細胞(bao)意味著變化將延續至(zhi)后代

• 2.9.5. 與疫(yi)苗不同，它(ta)們不會觸發免疫(yi)反應(ying)，有助于我們應(ying)對(dui)未來的大流(liu)行病

• 2.9.6. RNA（核糖核酸）編(bian)輯等領(ling)域也為治(zhi)療高膽(dan)固醇、癌癥(zheng)等疾病提供了新的(de)可能性

2.10. CRISPR的(de)(de)應用領域越(yue)來越(yue)廣(guang)，從富含維生素D的(de)(de)番茄，到鐮狀細胞病(bing)和(he)β地中海(hai)貧血(xue)（一種導致血(xue)紅蛋(dan)白異常的(de)(de)血(xue)液疾(ji)(ji)病(bing)）等(deng)疾(ji)(ji)病(bing)的(de)(de)治療(liao)，都有它的(de)(de)身影

• 2.10.1. 有望用于(yu)治療新冠病毒(du)感染、艾滋(zi)病、囊性纖維化，甚至癌癥(zheng)

• 2.10.2. 安全(quan)、廣泛的(de)基因療法(fa)正(zheng)向我們走來(lai)，它們將(jiang)幫(bang)助我們培(pei)育出耐旱、抗病的(de)作物，提高產量，并推動生(sheng)物燃料的(de)大規(gui)模生(sheng)產

2.11. 基因(yin)工程已經(jing)采納了(le)“自己(ji)動手做”的理(li)念，這一理(li)念曾經(jing)引領了(le)數字初創(chuang)企業的風潮(chao)，在互聯網早(zao)期(qi)激發了(le)無(wu)盡的創(chuang)造力(li)和潛力(li)

3. 卡爾森曲線

3.1. 描述的(de)(de)是DNA測序(xu)成本(ben)的(de)(de)大幅下降

3.2. 隨著技術的不(bu)斷革新，人類基因組(zu)測序的成(cheng)本從2003年的10億美元(yuan)銳減到2022年的不(bu)到1000美元(yuan)

3.3. 短短不到(dao)20年，價(jia)格(ge)就降(jiang)低為原來(lai)的百萬(wan)分之一(yi)，這速度比摩爾定律還(huan)要快1000倍

4. DNA打印機

4.1. 基因合(he)成，其實(shi)就是制造遺傳序(xu)列、打(da)印DNA鏈(lian)的過程

• 4.1.1. 測序(xu)是解讀生命密碼，那么合成就是創造新的生命篇章

• 4.1.2. 不僅限于(yu)復制已(yi)知的DNA鏈(lian)，還能讓科學(xue)家編寫出全新(xin)的DNA鏈(lian)，從而實現對生命的改造

4.2. 現在，像DNA Script這樣的(de)公司正(zheng)在把(ba)DNA打印(yin)機推(tui)向商業化，這些打印(yin)機能夠通過訓練和改造(zao)酶(mei)構建出全新的(de)分子

4.3. 像酶(mei)合(he)成(cheng)這樣(yang)的(de)新技術，不(bu)僅速度更快、效率更高，還不(bu)容易(yi)出錯，不(bu)會產生有害(hai)的(de)廢(fei)物，成(cheng)本(ben)也在逐漸降低(di)

4.4. 自然界常(chang)常(chang)需要經(jing)歷(li)漫長的(de)(de)曲折過程，才能達到(dao)令(ling)人驚嘆的(de)(de)效果

• 4.4.1. 這場生物革命將集中設計的力量注入自我復制、自我修復以及不斷進化的過程中，使其成為核心

4.5. 人(ren)類(lei)(lei)引導設計進化(hua)(hua)的魅力所(suo)在，人(ren)類(lei)(lei)通過有針對性(xing)的干(gan)預，將數(shu)千(qian)萬(wan)年的進化(hua)(hua)歷程壓縮并簡化(hua)(hua)

• 4.5.1. “引導設計”憑(ping)借計算設計工(gong)具的強(qiang)大力(li)量，將生物技術(shu)、分子生物學(xue)、遺(yi)傳學(xue)等多元領域融為一體，共同構建(jian)一個(ge)具有(you)深刻改造力(li)量的平臺

• 4.5.2. 合成生物(wu)學(xue)真正帶來的是“讓我(wo)們能夠更(geng)直接、更(geng)自(zi)由地制造在任何情景下(xia)所需(xu)的一切”?

4.6. 半導(dao)體制造已經(jing)發展成了(le)原子級別的超高效制造過程，能生產出世界(jie)上(shang)最(zui)復雜的產品

4.7. 全(quan)球基因組(zu)編(bian)寫計劃(hua)聯(lian)盟正致力于在未來10年內將合成(cheng)基因組(zu)的(de)制造和測試(shi)成(cheng)本降低為(wei)現在的(de)千分(fen)之一

5. 生物創造力的釋放

5.1. 能生產(chan)電池的(de)病毒(du)、凈化污水的(de)蛋白(bai)質、在缸(gang)中培(pei)育的(de)器(qi)官、吸收大氣中碳的(de)藻(zao)類，以及能消耗有毒(du)廢物(wu)的(de)植物(wu)

5.2. 醫學(xue)進步是合成生物(wu)學(xue)的一個重要(yao)方向(xiang)

• 5.2.1. 2021年，科學家從藻類中提取了光敏蛋白基因，成(cheng)功重建了神經細胞，并(bing)讓一名盲(mang)人重獲有(you)限(xian)視力

• 5.2.2. CAR-T細胞(bao)療法(fa)通(tong)過設計特定的免疫(yi)白細胞(bao)來攻擊癌(ai)癥細胞(bao)，基(ji)因(yin)編(bian)輯(ji)技(ji)術也有望治(zhi)愈遺傳性心臟病

5.3. 習(xi)慣通過干預生(sheng)物學來抗擊(ji)疾病(bing)

• 5.3.1. 系統生物學領域旨在通過生物信息學和計算生物學來全面理解細胞、組織或生物的運作方式

5.4. Altos Labs

• 5.4.1. 公司專注于“復原編程”技術，目的是重置表觀基因組—那些控制基因開關的DNA化學標記

5.5. 重大的身體自我改造已(yi)經成為不可避免的趨勢

• 5.5.1. 不久后，?“基因興奮劑”這一概念也可能在體育、教育和職業領域成為熱議的話題

5.6. 胚胎選擇

5.7. 龐(pang)大的石化工業也面臨著來自初創企(qi)業如(ru)Solugen的挑戰(zhan)

• 5.7.1. 該(gai)公司的Bioforge項目旨(zhi)在打造一家碳負(fu)排放工廠，它不(bu)僅能夠從(cong)(cong)大氣(qi)中吸(xi)收碳，還(huan)能生產(chan)一系列化學品(pin)(pin)和商品(pin)(pin)，從(cong)(cong)清潔產(chan)品(pin)(pin)到(dao)食品(pin)(pin)添(tian)加劑再到(dao)混凝土，一應(ying)俱全

• 5.7.2. 其生產過程結合了(le)人工智能(neng)和生物(wu)技術(shu)，實現(xian)了(le)低(di)能(neng)耗、低(di)浪費的工業級生物(wu)制造

5.8. LanzaTech的(de)公司則(ze)利用基因(yin)改造的(de)細菌，將鋼鐵廠(chang)在生產過程中產生的(de)廢二氧(yang)化(hua)碳轉(zhuan)化(hua)為廣泛使用的(de)工(gong)業化(hua)學品

5.9. 計算機也許(xu)不僅可以(yi)被制造出(chu)來，還可能像(xiang)植物一樣生長出(chu)來

• 5.9.1. DNA本身(shen)就(jiu)是一種(zhong)極為高效的數(shu)據存(cun)儲(chu)方式，能夠以現有計算技術密度的數(shu)百萬倍存(cun)儲(chu)數(shu)據，且(qie)穩(wen)定性(xing)和(he)準確性(xing)近乎完美

• 5.9.2. 只需要一千克的DNA，就(jiu)能(neng)儲存下全(quan)世界的所有數據

• 5.9.3. 名為轉錄器的(de)生物晶體管，它以(yi)DNA和RNA分子作為邏輯門，進行(xing)運算處(chu)理

• 5.9.4. 已經能夠利用生物材料復制計算機的所有核(he)心部件(jian)，包括數據存儲、信息傳輸(shu)以及基(ji)本邏輯(ji)系統

6. 合成生命時代的人工智能

6.1. 蛋白質是生(sheng)命不可或缺的(de)基石

• 6.1.1. 你身上的肌肉、血液、激素和頭發，甚至你體內75%的干體重，都由蛋白質構成

6.2. 僅(jin)僅(jin)知道(dao)DNA的(de)序列(lie)，并不能讓我(wo)們窺(kui)見蛋白質運作的(de)全貌

• 6.2.1. 真正關鍵的是要探究蛋(dan)白質(zhi)(zhi)如(ru)何(he)折疊成特(te)定(ding)的形狀。這(zhe)種形狀，正是蛋(dan)白質(zhi)(zhi)功(gong)能(neng)的核心

• 6.2.2. 肌(ji)腱中的(de)膠原蛋白(bai)的(de)結(jie)構猶如一根堅(jian)韌的(de)繩子

• 6.2.3. 酶，則像(xiang)擁有小口袋的容器，專門(men)用來承載其作用的分(fen)子(zi)

6.3. AlphaFold

• 6.3.1. 項目(mu)源于(yu)2016年DeepMind公司內部我所在團隊舉辦的(de)為期一周的(de)編(bian)程馬(ma)拉松(song)活動(dong)

• 6.3.2. AlphaFold不僅成(cheng)為計算生物(wu)學領域的(de)一個(ge)里程碑，而且(qie)完(wan)美(mei)地(di)展示了人(ren)工智能與(yu)生物(wu)技術如何攜手飛速前進

• 6.3.3. AlphaFold的(de)出色表現，CASP競賽像(xiang)ImageNet視(shi)覺識別挑戰賽一(yi)樣(yang)退出了(le)歷(li)史舞臺

6.4. 深(shen)度(du)生(sheng)成神經網絡(luo)，根(gen)據蛋白質的DNA信息預測其(qi)可能的折疊方式

• 6.4.1. 通過對已知蛋(dan)白質數(shu)據集(ji)的訓(xun)練(lian)和推斷(duan)，我們的新模型(xing)能(neng)夠(gou)更準確(que)地預測成對的氨基(ji)酸類化(hua)合物之間(jian)的距(ju)離和角度

• 6.4.2. 成功的(de)關鍵并(bing)不(bu)(bu)在(zai)于(yu)深厚的(de)藥(yao)學(xue)專(zhuan)業知識，也(ye)不(bu)(bu)依賴于(yu)冷(leng)凍(dong)電子(zi)顯微鏡等傳(chuan)(chuan)統技(ji)術(shu)，更不(bu)(bu)在(zai)于(yu)傳(chuan)(chuan)統算法方法的(de)應用，而在(zai)于(yu)團隊(dui)在(zai)機器學(xue)習和人工智能領域(yu)的(de)專(zhuan)業知識和能力的(de)充分發揮

• 6.4.3. 人工智能(neng)與生物學(xue)終于(yu)實現了突破性的(de)結(jie)合

6.5. 歐洲生物信(xin)息學研究所的數據(ju)庫僅收錄了約19萬種蛋白(bai)(bai)質的結構數據(ju)，其約占(zhan)已知蛋白(bai)(bai)質總量的0.1%

• 6.5.1. DeepMind一次性上傳了近2億種結構，幾乎覆蓋了所有已知的蛋白質

6.6. ;在某種程度上，人工智能(neng)與(yu)合成生物學甚(shen)至可(ke)以互換(huan)概念

• 6.6.1. 迄(qi)今為止所(suo)有的智能都源于生(sheng)命

• 6.6.2. 無論是稱為合成(cheng)智能還是人工(gong)生(sheng)命，其本(ben)質并無二致

• 6.6.3. 這兩個領域都致力(li)于重新(xin)創造、設計這些基礎且相互關聯(lian)的概念，它們是人類兩大核心(xin)屬性的體現(xian)；換(huan)個角度看，它們其實是一(yi)個整體

6.7. 生(sheng)物(wu)學(xue)的復雜性導致了(le)海量的數(shu)據涌現(xian)，就像那些(xie)蛋白質一樣，我們使用傳(chuan)統技術幾乎難以分析

• 6.7.1. 利用(yong)生物(wu)化(hua)學(xue)數據(ju)進行微調的(de)大(da)語(yu)言模型能(neng)夠生成新分(fen)子、蛋白(bai)質、DNA和(he)RNA序(xu)列的(de)合理備選(xuan)方案，甚至在(zai)實驗室(shi)驗證(zheng)前，就通(tong)過模擬預測化(hua)合物(wu)的(de)結構、功能(neng)或(huo)反(fan)應特(te)性(xing)

• 6.7.2. 應用領域(yu)在不(bu)斷拓寬，探索速度也在日益加快