生物技术

最重要的一种未来技术，将是对有生命的物质尤其是人的细胞进行巧妙的处理，而不是像用物理技术对无机物所做的那样。将这种新技术称作生物技术较为合适，而不是根据它的某种特定的表现形式而名命为诸如遗传工程或重新组合的DNA。

由于生物科学对它的研究对象还没有像物理学和化学对它们的研究对象了解得那样深刻，因此，生物技术尚处于一种相当原始的阶段。但它的未来将包括改变人类生命的最基本方面的能力，如像衰老、性生活、天生的变异和不爱社交的行为等。在物理技术的未来发展中，或许只有那些与人工智能有关的技术会在它可能对人的生命发生影响的范围内与生物技术相匹敌。

遗传工程是生物技术的一种重要的类型。它可以通过改变遗传信息以改变某些细胞或人体的功能。例如，某些疾病似乎涉及单个基因中的突变。有各种理由使人相信，随着技术的进步，我们将有可能把这种发生突变的基因转变成正常的形态，并且消除与疾病有关的机能失常。

在遗传工程范围内又可以进一步划分成两类：仅对未来的生殖起作用的生殖细胞中的变化，和可以对生存的生物体起作用的体细胞中的变化。第二种类型的变化可能会更困难，因为它涉及对大量的细胞的改变而同时要保持生物体的生活力。

通过生殖细胞诱发的变化并非是一件新鲜事。对植物和动物进行选择性育种已有上千年的历史。这种类型的技术已使我们能揭示在任何物种的胚库（germ pool）中发生的很宽范围的自然变化，并且使有生命的物质产生出那些我们赏识的特性。通过有选择的育种方法可以显现出来的某些变化是很明显的。例如，狗的体重可在1~100公斤的范围内变化，而且它们仍旧属同一物种的成员。

但是，通过选择性育种的方法所能办到的事情毕竟是有限度的，它只能增强已经存在于某一物种中的特性。如果某种特性要求按照在某一物种的任何成员身上均不能找到的核酸顺序来进行编码的蛋白质的话，那么这种特性通常是不能通过选择性育种来引入的。例如，人类不能合成在我们的细胞中的蛋白质中存在的8种氨基酸。为了生存，我们必须消耗含有这些氨基酸的蛋白质。设想一下我们期望生育出能够在他们自己的体内合成这些氨基酸的人类。这种人可以依靠比我们所需要的更简单得多的饮食而生活。为了做到这一点，就必须采用选择性育种以外的办法。

至少是在实验室条件下，已经有了一些用来改变DNA顺序的特定部分的技术。一种被称作限制酶的物质可以在化学上改变核酸，使它的顺序在沿着它的某一点上切断、而其他的酶就可以将一种特殊的新物质引进被切断的核酸链中。于是，新的顺序就可以引起含有这种新物质的细胞的功能的变化。在一种生殖细胞或受精卵中最容易做到这一点，它们可以被植入，并且能正常发育。

要想在生存在多细胞生物体的某些器官的许多细胞中实现这一点，即改变它们的正在进行着的细胞功能就更加困难。但是，将来我们应该是能够做到的。植入生物体内的有希望的微米器件和毫微米器件，对巧妙地处理单个的细胞和细胞的组成部分来说尺寸大小是适当的，因此可以用来实现亚细胞的重组而不会对整个生物体产生重大的影响。另一种办法是，我们可能通过病毒有选择地将新的遗传物质传送进生存的生物体中的适当的细胞中，病毒已为它们自身的繁殖目的而起着这种作用，我们也应能诱导它们用它们的“技术”来为我们的目的服务。

但是，即使有了这些技术，对很多有效的遗传生物技术而言，也还存在着一个重大的障碍。在较高级的生物体中，在DNA顺序中编码的遗传密码单位同它们在细胞的功能和生物体的行为中表达的方式之间有很复杂的关系，对这种复杂关系了解有限就是引起这种障碍的原因。我们甚至在单个细胞水平上对此尚缺乏了解。最近发现，在某些人的癌细胞中的DNA与在一种相应的正常细胞中的DNA的差别，仅仅在于DNA链中的一个点处的一个单基（a single base）。这是可以想象得出的一种最简单的可能的差别。但是，还没有人知道这种细微的差别是如何在正常细胞与癌细胞之间的许多差别中显示出来的，如像与前者的有限的分裂潜能相比，后者的分裂潜能是无限的。

生物技术的形式可能有许许多多种，它们的内涵是如此之深奥，以致我们还不能在此对它们作深入的讨论。在不久的将来最可能发展起来的人的生物技术形式，涉及对遗传性疾病的治疗和消除以及对诸如性别和子女的数目这样的生殖要素的控制。人的生物技术的其他形式可能会更加遥远，但我想扼要地讨论其中的两种——生长新的器官和控制衰老。

生长某些在遗传上与某一个人自己的器官相同的或很接近的器官的方法，可以保证当原来的器官因疾病或受伤而遭到损坏时能得到成功的移植。这样的移植不会受到目前在外来器官移植时所遇到的免疫反应的干扰。这种技术也可以避免用于移植目的的器官的短缺问题。

一俟生物学家了解了像它正常发生时一样的发展过程，就应有可能利用由一个人的身体内取出的细胞对它进行人工诱导，而这些细胞中含有原来用以产生出这种器官的所有遗传信息。可能必须使某些细胞恢复到它们在胚胎形成初期所具有的无差别状态。或者，我们可以发现，具有复原能力的细胞通常出现在成年人身上。也许将来可能会常规地在婴儿时期或妊娠期间就从每个人身上取出少许不同类型的细胞，并将它们在低温下保存起来，直到需要用它们来生长新的器官为止。这种保存技术已能在少量的细胞上得到实现。

生长新的器官的过程可能发生在人体内或某种外部的人工介质中。在体内，通过自然方式就可以对正在生长着的器官供给营养，并使其与人体结合在一起。但是，当一个新的心脏或肝脏正在人体内生长时，可能难以避免地会受到其他器官的作用的干扰，而采用外部介质的方法则可避免这一问题，虽然这可能会使保证这种器官的正常发育更加困难。但即使在现在，由某一人体中取出的器官已能用特别的装置给予营养，并使其存活一段短的时间，而且这些装置也可能适用于正在生长中的器官的发育。当然，还必须通过外科手术将发育成熟的器官植入人体内，而应该说这并没有多大困难。

甚至有可能改善原来的器官，而且还可以避免排斥作用发生。例如，如果原来的器官中因某种遗传的或可视为相同的其他缺陷而长了一个肿瘤、这种缺陷在器官植入体内之前就能被消除掉，因而在植入的新器官中不再有这种缺陷存在。这种替换型疗法可以改善衰老过程带来的不良后果。一个50多岁的人，如果他的用旧了的器官被新的经过改善的器官所替换，那么他的健康状况就会像20岁的人一样。

器官替换的可能性不能扩大到中枢神经系统。在这方面最有可能实现的技术是诱导大脑和脊髓的受损伤部分的再生，而同时保留贮存在未受损伤的大脑部分和表征发育健全的神经系统的非常精细而复杂的联系渠道中的记忆。我们可能并不需要了解实现这种再生技术的所有发展方面。末梢区域的神经再生已在人体中自然发生，而四肢的再生发生在两栖动物中。也许，为使中枢神经系统和四肢的再生在人体中成为可能所必须做的事情，是更好地了解在已成熟的生物体中的生长机理。

一种用来生长新的器官和再生老的器官的技术，可能会有助于缓解许多目前还不能对付的健康问题，如像中枢神经系统的退化性疾病。这种技术对于我们已能处理的疾病如肾病来说，也同样是重要的。目前对这些疾病的治疗花费很大，严重地限制了我们的医疗服务系统，但是，即使是这样的技术也仍未触及到因衰老过程而引起的生物功能衰竭的问题。

通过一系列的器官移植可能会使人的寿命达到某种程度上的延长。但是，如果要想使我们的寿命有很大的延长，就必须找到某种能使衰老过程本身延缓和返老还童的方法。通过对引起衰老的原因和机理的了解，或者通过偶然的发现，可以发展抗衰老疗法，可以说从我们对衰老已有的了解，就可以对抗衰老疗法的某些方面作出预测。

在40岁或更早的年龄就开始出现衰老的有害影响，在生命的早期就应该开始进行抗衰老治疗。所发生的是一种综合的过程，至少是在生物体的层次上如此。因此，一些真正的抗衰老治疗法应该考虑如何处理引起衰老的综合原因，而不仅仅是对付衰老对个别器官的影响。欲做到这一点，其难易程度将取决于衰老发生的真实原因和机理。

衰老过程引起的后果之一，是使抵抗各种疾病的能力减弱。其结果，死亡率随年龄而急剧增高，人的最高寿命约为120岁。迄今我们所做过的一切努力都不能引起这一最高年龄的任何改变。在许多国家中，通过预防或治疗各种各样的疾病，已能将人的平均寿命（或预期寿命）提高到现在的75岁的水平。然而，看来用这种方法不大会使平均寿命再进一步提高。

因为由许多种不同的疾病而引起的死亡率随年龄而增高是如此之快，即便是目前引起成年人死亡的最重要的原因中的一种或数种被排除掉了，但我们还可能死于尚未被排除掉的其它疾病。

在任何年龄出现的死亡率都是两种因子的积。其一是脆弱性因子，它衡量的是各种不同的死亡原因的多少。年龄过了30岁以后，这一因子就相对不变了。另一个因子是衡量衰老引起的后果。单是这一因子就会导致年龄每再过7年，死亡率就会倍增。由第二个因子，我们可以推断出衰老速率，就像由死亡率测出的那样_就我们所保存的记录看，衰老速率变化不大。事实上，在过去10年中预期寿命已有很大的提高，而根据死亡率推算出的衰老速率实际上也略有增高。预期寿命的增高部分，来自脆弱性因子的变小，不幸的是，最高寿命对脆弱性因子的变化非常不敏感。

而另一方面，能减缓衰老速率的疗法几乎肯定会导致平均寿命和预期寿命两者的提高，例如，如果30岁以后的衰老速率可以均匀地按10%的比例减慢，最高寿命就可以提高10年，平均寿命可增加几年。而且，人们可以在相当良好的健康状况下多活这些年。很明显，如果我们想大大提高人的寿命的话，控制衰老过程本身是我们必须采取的方法。

我们能对延缓衰老过程做些什么事情，这取决于衰老是如何发生的和为什么会发生。如果衰老是由于某种特定的器官系统如免疫系统的机能失常造成的，那么了解这种机能失常的机理就可以使我们有办法去纠正它，就像我们已经对各种其它的器官机能失常所做过的那样。在这种情况下，控制衰老就会真的变成是日常的医疗业务的一个组成部分。但是，对衰老的这种治疗可能花费很高，而且还可能会引起重大的社会问题，因为穷人不乐意接受一种富人在其中甚至能用钱买通死神而他们却不能办到的现实。但我认为出现这种情况的可能性极小，这只不过是由于衰老的事实与那种将它主要归因于某一特定器官的机能失常的观点是不很一致的。

一种更大的可能性是，衰老主要是在细胞水平上发生的。一种可能是，细胞的衰老代表了某些或者整个人体细胞的一种程序化的变异终结状态，在这种状态下它们变成了一种不能再分裂或有效地起作用的形态。若如此，就会使细胞的衰老变成它本身发展的一个组成部分。于是，延缓衰老的过程就会变成一种用来影响发展的种种方面的更加广泛的技术的一部分。目前我们还没有能乂做到这一点，然而其前景并非是没有希望的。一俟我们了解了细胞发生变异的机理，我们就会找到改变这些机理的作用的途径，从而改变发展出现的速率。变异细胞可以通过各种媒介物的作用转变成这样一种形态，在这种形态下它们在细胎的培养中和在生物体内部都能生长和无限的分裂。这一事实表明，这样有控制的改善终结变异是可能办到的。顽固的癌细胞可能不仅是对医学的一种挑战，而且也是最终战胜衰老的一种线索。

细胞的衰老也可能并非是程序化了的，而是它的发生归因于在细胞的新陈代谢过程中积累起来的误差。物种与物种之间的寿命的不同可能与这些误差产生的速率、误差修正的速率或生物体对这些误差的承受能力的不同有关。如果这种衰老的模式是对的话，那么对衰老过程的控制也许就会无能为力。我们可能不久便会知道这些模式中哪一种是正确的，以及人类关于以有记载的形式返回到吉尔伽美什史诗的梦想是否有任何可能实现的前景。

在我们了解生物过程方面取得的未来进展，将赋予我们以改变我们目前的生物功能和引进新异的生物功能的能力。生物学将不再是听天由命。我们将有能力去获取想从我们自己的身上得到的一切。

这样的可能性将使我们面临大量的伦理学上的选择，实际上已面临着究竟是否应该着手进行人种改造的选择，重要的是，应根据我们对人类和生物圈的宋来的期望进行的充分讨论来作出这种选择。我们不应该因为有诸如“不要干扰大自然！”或者“谁将扮演上帝的角色？”之类的警句的呼吁而放弃改良我们自己的人种的希望。

自然过程并没有它生来的智慧。我们所继承下来的自然界是在40亿年以上的漫长岁月中发生的不胜枚举的事件的产物。我们必须先了解这些过程，然后我们才能合理地改变它们，但是，我们不应该像崇拜我们的祖先设在圣堂里的黄铜偶像那样，来崇拜我们的人种存在的生物学属性。我们不应该在生物技术引起的道德问题或它所提供的微妙的机会面前退却。

[Science in the Twenty-First Century]