标题：基因改造、光合作用，中国科学家打开两项黑科技大门

先来说基因改造。

上个月（2015年3月），科学界出现了一个传言，称中国研究人员们已经成功地编辑了人类胚胎的基因，以一种人类无法完成的方式改变了他们的DNA。现在谜底揭开，传言属实。中山大学生物学副教授黄军就和他的同事改造了人类胚胎中的一个基因，该基因主要与地中海贫血症有关。在中国南方，地中海贫血症是儿童中最常见、但有时可能致命的血液异常。论文最初投给了国际顶级期刊《自然》与《科学》，但由于伦理问题被拒绝。他们转投影响力没那么大的《蛋白质与细胞》杂志，论文已经发表。作者们表示，他们明白围绕有关研究的道德争议。

这项研究如果完全成功，意味着什么？意味着你可以通过改造你的后代身上那些有遗传病风险的基因，大大降低他们生病的概率。这一步是大家都欢迎的，喜大普奔。再往前就更惊人了，你可以随意定制后代的基因！请问你想要一个爱因斯坦，一个刘翔，还是一个居里夫人？或者希特勒……

这其中的伦理风险令人不寒而栗。假如真的复制了希特勒，引发世界大战，谁负责？假如实验出错，孩子的健康受到损失，谁负责？假如产生了弗兰克斯坦一样的怪物，谁负责？如果一切都完全安全，那么仍然有问题。富人可以花钱买最好的基因类型，穷人没钱给后代进行基因改造，贫富差距就会越拉越大。现在即使再不平等，每一代的基因仍然有一次重新洗牌的机会，穷人有机会翻盘。将来穷人还是只能随机抽牌，富人却直接点名拿大四喜、清一色、十三幺或一条龙，穷人还有什么机会？到那时就不只是外在财富的差别了，人从一出生就注定了所处的阶级，甚至会在外貌、体形上明显地表现出来！穷人和富人的差别会如此之大，以至于连是否属于同一个物种都可能成为疑问。人类为自由平等民主所做的奋斗，会被资本主义与科技的联合轻而易举地抹平。怪不得在很多经典的科幻小说中，未来社会的政治制度都是帝制！

黄军就等人显然很清楚这些风险，他们的实验完全规避了这些问题。研究使用的是医院丢弃的有问题的胚胎，也就是接受了数个精子的卵子。这些胚胎在世界各地的实验室都已经被广泛使用了数十年，因为它们不会成功孕育出婴儿。这样就保证了实验不会真的培养出人来，只是观察对胚胎的影响。

那么实验结果如何呢？该团队注射了86个胚胎细胞，等待了48小时之后，每个胚胎细胞分别分裂成了8个细胞。在生存下来的71个胚胎中，有54个接受了基因测试。最终只有28个胚胎拼接成功，只有一小部分包含替代的遗传物质。这是巨大的飞跃，但还不能实用。如果一名医生替一对夫妻的胚胎移除掉坏基因，那么胚胎的细胞样本中必须全部是好基因。如果一半好一半坏，那么最终出现的婴儿身上的坏基因还是会影响他的身体健康。此外，他们用的基因编辑技术名为CRISPR，经常找错目标基因，所以在之后的处理环节中，会发现胚胎中有一些变异。黄军就说：“如果你想在正常的胚胎中编辑基因，你的成功率必须接近百分之百才行。因此我们停止了实验，我们认为技术还不够成熟。”打个比方，你的目标是成为百发百中的赌神，而你目前只是在练习的时候第一次实现了操纵牌局，成功率还很低。像这样出去行走江湖，肯定会被打成筛子的。

黄军就等人表示，实验结果说明，从基因编辑到基因疗法技术，中间有明显的障碍，在达成任何临床应用之前，仍有许多问题要研究清楚。这是很正确的表态。不过无论如何，他们走出了伟大的一步，这一步必将被载入史册。

再来看人工光合作用。植物的光合作用利用太阳光的能量，把二氧化碳和水转化成碳水化合物，这是地球上最重要的能量捕获和碳固定步骤，给所有的动物提供了食物。自从工业革命以来，人类燃烧化石燃料，使大气中的二氧化碳剧增，打破了原先的平衡。这可能引发全球变暖，导致了广泛的担忧。大家能想到的办法不外乎两个方向：减少碳排放，以及把二氧化碳收集起来，不排到大气中去（即碳捕集）。这样一算，世界能够承受的碳排放总量没剩下多少了，于是乎世界各国为碳排放指标展开了一场大战，柴静对丁仲礼的访谈就是一个好注解。

在这样的背景下，有人指出了一条新路：人工进行光合作用。这一招堪称釜底抽薪，如果成功的话，二氧化碳想消耗多少就可以消耗多少，大气中二氧化碳增加的趋势可以逆转，全球变暖迎刃而解，妙啊！此人就是科大校友杨培东，著名的材料化学家，目前在美国加州大学伯克利分校工作。

杨培东团队构建了一套由纳米线和细菌组成的独特系统。如果你看不懂纳米线是什么，那么只需要知道这是一种人工合成的无机材料就够了。该系统可将二氧化碳和水转换为醋酸酯，而不是碳水化合物。醋酸酯是一种重要的化工原料，也是很多生物合成反应的基础。

在近似自然阳光照射200小时的环境下，他们实现了0.38%的太阳能转化率，这与自然界中叶子的转化率相同。杨培东说：“我们相信，这是人工光合作用的革命性飞跃！我们的系统有潜力从根本上改变石油和化学工业，因为我们的体系中，将以完全可再生的方式生产化学品和能源，而非以前那样去地底下开采。”

他们正在研发第二代系统，太阳能转化率为3%。如果有一天用划算的成本，将转化率提升到10%，这项技术就能商业化了。

人工光合作用的研究如果完全成功，不但可以解决全球变暖问题，而且能让人类获得几乎取之不尽的能源（太阳光）。固然不如核聚变厉害（我写的《科普核聚变》），但可控核聚变不知道什么时候才能搞成，在此之前有这招垫底，至少可望让人类撑到核聚变这个大绝招出来。

我们应该担忧，这项研究是美国的团队首先突破的。如果这项技术被美国垄断，其它国家就被远远地甩开了。我们又应该庆幸，这项研究的主持人是中国人，他不会坐视自己的祖国被甩下，应该会让中国分享的。再说目前只是基础研究，都是公开的，许多国家的科学工作者会迅速跟上，掀起这个方向的研究热潮。最终谁最先实用化，还未可知。更大的可能是多个国家都发展出来。

一天之内，两项黑科技，而且钥匙都掌握在中国科学家手中。人类社会必将被这两项研究彻底地改变，也许不需要很久的时间。我们看着前面半敞开的大门，为中国科学家的成就欢欣鼓舞，也为人类的命运凝神屏息。

来源：中国科学技术大学