基因魔盒

序

一起来认识真实的科学家，领会科学精神的真谛

科学家在干什么？脑子里都有哪些疯狂的想法？又是如何付诸实践的？作为一个科研工作者，我本人也经常被问到类似问题。很高兴有这么一本书，能替我做出一些回答。而接受为《不可能的科学·定制基因》作序的邀请，是看中了本书对于科学探索过程的真实还原，对于科学方法、科学精神的生动传播。

本书内容选自美国老牌科学杂志《大众科学》（Popular Science），从脑科学、分子生物学到生物医学工程等多个领域介绍了一些当今热门的科研工作，给了我一次学习与开拓视野的机会。这本已有146年悠久历史的刊物，以创新性、流行性、前瞻性著称，记录了西方的前沿科学家不断追求“用科技改变生活”的努力，同时也在源源不断地激励着它的读者去感受科技的力量。事实上，“popular science”一词本身就具有“让科学走进大众”的含义。

这里需要指出，科学与技术是两个不同的概念，传播过程中我们经常把二者混为一谈。科学的本质是探索发现，追求基本的规律和原理，它常常产生各类应用，也就是我们平时直接接触到、眼睛见到的技术。在介绍、传播一种技术的过程中，科学知识自然会得以彰显。

在20世纪90年代以来，随着科学研究的逐渐深入和技术的不断进步，科技带来的伦理、社会甚至政治问题越来越多，对科普或更广义的科学传播提出了更高的要求，赋予了更深层次的内涵。学术上，科学传播出现了很多新的理论。而在实践上，大量专业的科学作家（Science writer）和科学记者（Science journalist）出现，他们的“新闻体科普文”许多就发表在Popular Science等杂志上。

这种新式的写法不只是对科学知识与科研内容的介绍，同时也是将科学家还原成鲜活的个体，讲述他们的科研故事。从这些故事中读者可以看到，科学家攻克科研难关的过程中大部分情况下并非一帆风顺，而是要面对经费的短缺、政策的限制、舆论的质疑……作为生命科学家，更是时常在科研伦理层面备受煎熬。而他们试验与研究的结果，苦涩的失败要远远多于光鲜的成功。但这正是科学家和科研过程的真实写照。

从本书具体内容来看，故事的主人公——科学家们（包括工程师）在研究意识的数字化、实现3D打印器官、让断肢再生甚至追求人类永生，这些探索有些很冷门，有些被认为是异想天开。他们或许并不是经常在媒体上亮相的人们心目中的成功科学家，但却是抱有执念的一群人，为了把不可能变成可能而不懈努力。其实，这样的科学家不正是当今的中国为稀缺的吗？

了解上述探索科学的过程，对广大公众特别是青少年来说弥足珍贵。他们不但能从中获得宝贵的科学知识，还能够学习从事研究的科学方法，并进一步体会到科学精神的真谛：探索创新，理性质疑，求真务实（概括为六个字就是“探索，质疑，求真”）。即使他们将来不从事科研工作，这种坚持不懈的追求精神和思考方式也会令他们受益匪浅。

在今天这个繁荣的网络时代，人们一方面能汲取大量信息，另一方面也在谣言与谬误中徘徊，优质的内容显得更加珍贵。如果读者特别是广大青少年能通过阅读科学家们的故事，激发出无尽的好奇心和求知欲，体会到科学发现过程的乐趣，进而重新思考理解科学的目的和意义，足矣。                                                                       

周忠和

中国科学院院士

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所前所长

不可能吧！

人的意识能上传到电脑里，这样就能实现永生不死？

人类断肢可以再生，没有心脏也依然能够生存？

器官也能实现3D打印，耳朵，肾脏，肝脏，哪里坏了打印哪里？

体验下，脑子里装上芯片会怎么样？

基因可以改变，婴儿能够按照你心目中的理想状态定制？

童庆安

序
一起来认识真实的科学家，领会科学精神的真谛

章：上传大脑 

 上传大脑：将意识移植到电脑中

 意外天才：突然拥有的超能力

 健脑有术：给你的脑子加点料

 延伸阅读：

①经图像化处理的脑连接组 

②科幻史上的意识移植

③大脑啊，你全是水 

④超人的记忆

⑤大脑袋不一定有大智慧

⑥明天的脑医学  

第二章：改造人体 

 打印器官：用细胞代替墨水的3D打印

 缔造心脏：没有心跳的人造心脏

 人体电工：让你长出更好的肢体

 延伸阅读：

①组织工程师如何打印器官  

②盖房子   

③生物打印机工作原理   

④无须人体的人体实验  

⑤如何断肢再生？    

第三章：解码基因    

 基因魔术：让生命密码改头换面

 定制婴儿：新生的无限可能

 延伸阅读：

①简单6步编辑基因组  

②木乃伊帮治病   

③如何用基因测序诊断遗传疾病患儿  

④“DNA背后的黑女士”   

第四章：探索永生

 捍卫青春：人与衰老的殊死战斗

 生死之间：按下生命时钟的暂停键

 延伸阅读：

①细胞的一生  

②一套关于衰老的统一理论  

③长生不老简史  

④向动物学长寿  

⑤冷冻容易复活难  

⑥人体冬眠简史  

不可能吧！

人的意识能上传到电脑里，这样就能实现永生不死？

人类断肢可以再生，没有心脏也依然能够生存？

器官也能实现3D打印，耳朵，肾脏，肝脏，哪里坏了打印哪里？

体验下，脑子里装上芯片会怎么样？

基因可以改变，婴儿能够按照你心目中的理想状态定制？

童庆安

上传大脑

科恩的解决之道非常简洁明了：他计划把自己的大脑活动上传到计算机。他说，通过绘制大脑图谱，将大脑活动简化为数学计算，再将数学计算转译为代码，人脑就能实现数字化模拟，从而实现意识的永生不死。他说：“谈到大脑模拟，这与在苹果电脑上模拟运行视窗（Windows）系统没什么区别，大脑‘代码’应当可以在任何平台上运行。”随后，科恩借助图表向观众介绍了神经科学的进展。也许是被震撼到了，也许是被数据搞糊涂了——台下的观众席鸦雀无声。

  ……

 “我们可以通过研究人的大脑结构，了解人类历史和人的本质。如果我们能像玩乐高积木一样，搭建并了解人类的创造性、驱动力和认知能力，”赫夫曼说，“我们将人本质的东西转移到另一个载体上，然后完成人类个体所无法企及的壮举。我们希望人类能继续进化。”“我们可以通过研究人的大脑结构，了解人类历史和人的本质。如果我们能像玩乐高积木一样，搭建并了解人类的创造性、驱动力和认知能力，”赫夫曼说，“我们将人本质的东西转移到另一个载体上，然后完成人类个体所无法企及的壮举。我们希望人类能继续进化。”

打印器官

在过去数年间，不仅与“器官打印”有关的科技论文的数量增长了若干倍，对这个领域的投资几乎也以同样的速度增加。其中，有三个因素驱动了这种局面的出现：更先进的生物打印机、更发达的再生医学技术，以及更优化的 CAD 工程软件。如今，在 Organovo 公司年轻的系统工程师薇薇安·格珍（VivianGorgen）想要打印肝脏组织时，只需用鼠标点一下“启动”按钮即可。尽管蜂巢状的肝脏组织与全功能的肝脏之间的距离还很遥远，但毕竟是在正确的方向上迈出了坚实的一步。普瑞斯内尔说：“我觉得，我在有生之年一定能看到打印出来的被摆放在货架上，随取随用。现在我已经迫不及待地想要看到那一天的到来，这个领域的潜力简直无法想象。”

没有心跳的人工心脏

14 个小时前，医生把美琴还在跳动的心脏从身体里取了出来，放在一个塑料托盘上。现在看起来，这次手术似乎并没有给美琴带来什么不良影响。此刻的它正一边悠闲地咀嚼着干草，一边甩着尾巴驱赶牛虻。这一切都毫无疑问地表明美琴还活着——但它头部上方的心

电图监视器上显示的却是一条直线。如果把听诊器贴到它温热的腹部，你听到的将不是“扑通扑通”的心跳声。实际上，听诊器里的声音更像是牙医的钻头或者是船舶发动机在水下发出的声音。显然，某种设备在维持着美琴的生命，但它不是心脏。

肢体再生

“我们创造出了 6 条腿的青蛙，这表明，通过适当操控电压梯度可以触发异位肢体的生成。”莱文说这句话时脸上面无表情，这是他一贯的风格。他很少表现出惊奇或幽默，甚至他对自己取得的成绩也没有一丝的自鸣得意。他站在他办公室外的走廊里，周围墙面上展示着他创造出的那些令人不安的生物。

定制婴儿

当然，基因能预测的东西远非只有疾病。试想，如果医生能够创造健康的婴儿，那么他们有什么理由不去创造有着特定优质基因的婴儿呢？生殖医学研究所（The Fertility Institutes）主任杰弗里·斯坦伯格（JefferySteinberg）解释说：“一旦你能观察和识别胚胎中的染色体，那你就能研究这个胚胎的一切，而‘一切’一词的范畴正在不断扩大。人们将能够理直气壮地说，‘我不希望我的孩子有唐氏综合征，我想生个女孩，希望她不要携带乳腺癌基因，并希望她长着一双蓝眼睛’。”

专家推荐

他们不但能从中获得宝贵的科学知识，还能够学习从事研究的科学方法，并进一步体会到科学精神的真谛……

——周忠和（中国科学院院士、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所所长、中国科普作家协会理事长）

在这本书中，将科学家们“疯狂”的想象力与严谨的研究同时展现。阅读此书，更能了解人类之谜和解谜的有趣。

——刘兵（清华大学社会科学学院科学技术与社会研究所教授，博士生导师，中国科协－清华大学科技传播与普及研究中心主任，科学史理论家，科学传播研究学者。）

本书从大脑医学、基因工程、永生机制等多角度进行了生动解读，带你了解那些科技改变人类的奇思妙想！

——王原（中国古动物馆馆长中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员）

本书向我展现了令人惊叹的人体科学。如果你像我一样，同时喜欢科普和科幻，那它一定是你的菜。