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未來的造物者:從消滅癌症、設計嬰兒到製造猛瑪象肉排,合成生物學將如何改寫我們與全球生物的未來?

未來的造物者:從消滅癌症、設計嬰兒到製造猛瑪象肉排,合成生物學將如何改寫我們與全球生物的未來?

The Genesis Machine: Our Quest to Rewrite Life in the Age of Synthetic Biology

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內容簡介

——《紐約客》(New Yorker)雜誌2022年度選書——
——首部講述合成生物學的繁體中文著作,開啟人類未來的路線圖——
——下一場最前沿的科學革新,我們將如何編寫生命的未來?——
陳瀅州/國立陽明交通大學生命科學系暨基因體科學研究所助理教授
——審訂、專文導讀

PanSci 泛科學
黃貞祥/國立清華大學生命科學系副教授
黃筱鈞/國立臺灣大學分子與細胞生物學研究所教授

——推薦未來

▍這些未來會到來嗎?

  ⬧糖尿病人不再需要施打胰島素,而是透過注入合成細胞,在必要時自行生產胰島素。
  ⬧隨處可見的基因商店提供各種細胞功能,可直接下載添加到任何細胞、微生物、植物和動物身上。
  ⬧由幹細胞液培養出來的「人道」肉品,不僅不需要傷害動物,還可以在其中混入其他動植物組織,製造出各種風味和質地的美味肉排。
  ⬧解決迫在眉睫的氣候危機,並重新添增地球的生物多樣性,為我們的後代創造更美好的世界。

  這些對於未來的想像,究竟是虛無縹緲的科幻狂想,還是近在明天的科學革新?

▍進入細胞,編寫更好的生物密碼

  1978年,基因泰克公司(Genetech)透過DNA重組技術,將胰島素的DNA序列片段拼組起來後移植入細菌之中,成功生產人造胰島素,宣告了人類進入合成生物學(synthetic biology)的時代。

  合成生物學是結合生物學和人工智慧的技術領域,這門科學只有一個目標——進入細胞,編寫更好的生物密碼。

  在資訊時代之後,人類即將進入另一個全新紀元。合成生物學賦予我們控制基因命運的潛力,人類有機會揭露生命的起源,並掌握創造生命的方法,改寫我們現實的規則。合成生物學會決定我們孕育未來世代、定義家庭、辨識疾病與治療老化的方式,左右我們選擇居住地點的考慮因素,並影響我們攝取營養的方式。

  再過不久,我們就會像設計迷你電腦一樣,設計編碼並生產出活生生的生物構造——人類將建造一臺創世機器。

▍希望的火種,還是潘多拉的魔盒?

  在人造胰島素被發明的四十年後,中國科學家賀建奎走上香港大學人類基因組編輯研討會的講臺上,宣布了一件驚駭世界的消息。他透過編輯人類胚胎的基因,讓一對能免疫HIV病毒的雙胞胎順利誕生。

  全球各地的學者和政治人物,群起譴責賀的研究,但重點是:沒有任何一條法規明言禁止研究者刻意改變人類胚胎。合成生物學和基因改造的倫理問題,再次被搬上檯面:

  ⬧編輯與設計生物的方法,該由誰來決定?
  ⬧基因編輯生物能否栽植、養殖與野放,誰有權力管控?
  ⬧人類對自身與其他生物的改良,是否該設下限制?

  本書將探討合成生物學與生物經濟的方方面面,包含科學、倫理,以及其在道德和宗教上的問題。藉由詳述合成生物學背後的歷史脈絡,以及對未來的大膽想像,幫助我們思考重新設計生命所帶來機遇與希望,同時也警示其風險與道德難題。

▍運轉不息的創世機器

  ⬧如果能夠減緩氣候變遷,你願意吃實驗室培養肉品嗎?
  ⬧你會為是否要改寫未來孩子們的遺傳密碼,以及如何改寫而煩惱嗎?
  ⬧甚至,假如你能重新編寫自己身體的編碼,你會做甚麼選擇呢?

  無論如何,由人類親手建造的創世機器已經開機,持續不息地運轉了。我們已然是這臺創世機器的一部分,也將和全人類一同重新想像未來。

  在接下來的日子中,我們將會一次又一次面臨人類有史以來最難解、最亙古永恆的問題——

  生命是什麼?


【各界好評】

「一部關於生物科技的現在與未來,令人眼前一亮的探索。」
——《自然》(Nature)雜誌

「探索合成生物學機遇與風險的一份路線圖。」
——《紐約客》(New Yorker)雜誌

「一本值得深思的合成生物學導論。這是一門令人又驚又畏的科學,究竟是誰在掌控一切,我們有煞車可踩嗎?」
——《書單》(Booklist)雜誌

「一部深入但容易理解的著作……對於不久的將來提出了很多讀者可能未曾思考過——但值得深思——的新觀點。」
——《科克斯書評》(Kirkus

「《未來的造物者》是兩位深有遠見的作者合力撰寫的精采作品,從各方各面探討活用合成生物學改善世界的方法。」
──珍.梅特卡夫 Jane Metcalfe/《連線》(Wired)雜誌共同創辦人、NEO.LIFE執行長

「《未來的造物者》是一部極富趣味的作品,講述DNA世界從解讀遺傳密碼到編輯與編寫密碼的變遷。艾美.韋伯與安德魯.海瑟接著帶領讀者展開探索之旅,探討新科技可能造就的種種全球革新。」
──J.克雷.凡特 J. Craig Venter/人類基因體定序先驅,《生命速度的生命》(Life at the Speed of Life)作者

「這是本出色又平易近人的書。只有在瞭解我們與未來世代能如何運用合成生物學工具,改變內在與周遭世界之時,我們才稱得上是能夠控制自身未來的二十一世紀有識之士,而《未來的造物者》正是帶我們認識這一切的必讀指南。」
──傑米.梅澤 Jamie Metzl/世衛人類基因組編輯專家委員會成員、《駭入達爾文》(Hacking Darwin)作者

「你也許還沒發現,你的生命──以及全世界的生命──都將改頭換面,合成生物學將透過改寫基因與客製化藥物改變一切。《未來的造物者》是本親切好讀,卻也相當犀利的書,引領我們認識未來美麗世界的各種機會、風險與道德難題。」
──史蒂芬.斯托加茨 Steven Strogatz/紐約時報暢銷書《無限的力量》(Infinite Powers)作者

「艾美.韋伯與安德魯.海瑟藉由這部不可或缺的指南,帶我們瞭解生物科技的新疆界,並提出我們現在就該考慮的重要問題與解決方法。本書是企業領袖們的必要讀物。」
──貝絲.康斯塔克 Beth Comstock/奇異公司前副總裁、《勇往直前》(Imagine It Forward)作者

「《未來的造物者》是一部傑作!艾美.韋伯與安德魯.海瑟巧妙地揭露了推動人類下一步大變革的多股力量──個人、研究室、電腦系統、政府機構與企業。他們推導出極為有趣(同時也令人生畏)的結論──人類生態系統是可以人為設計的,這將觸及我們未來生活的所有面向。這是國防專家與防禦規劃者必讀的優秀作品,能幫助讀者瞭解未來生物科技爭霸賽中種種複雜的因素。」
──傑克.索堤亞蒂斯 Jake Sotiriadis/美國空軍首席未來學家

「我們現在可以用類似電腦編程的方式改寫生物系統的程序了,人工智慧與機器學習更是加速了合成生物學的創新與應用。《未來的造物者》以易讀又有趣的文字,描繪了結合多領域的合成生物學,並講述它對我們生命造成的永久改變。」
──雷娜.埃卡劉比 Rana el Kaliouby/Smart Eye副執行長、《解碼女孩》(Girl Decoded)作者

「合成生物學最近期的創新,究竟是終結災難的奇蹟,還是導向全新生活方式的大突破?這是未來學家艾美.韋伯與微生物學家安德魯.海瑟在這本有趣的書中為我們探討的問題。」
──伊恩.布雷默 Ian Bremmer/紐約時報暢銷書《危機的力量》(The Power of Crisis)作者

「《未來的造物者》實為佳作,將基因編碼比喻為撰寫未來故事的字母。艾美.韋伯與安德魯.海瑟將合成生物學這極為複雜的主題寫得清晰易懂,並以犀利的文字與一針見血的分析,揭開了科學之神祕及二十一世紀人道主義。」
──亞歷克.羅斯 Alec Ross/《未來產業》(The Industries of the Future)與《大失衡》(The Raging 2020s)作者
 

作者介紹

作者簡介

艾美.韋伯Amy Webb
  美國知名未來學家、紐約大學史登商學院教授、牛津大學賽德商學院客座研究員。入選《富比士》(Forbes)「改變世界的女性」、BBC 2020年「全世界具啟發性與影響力」的百位女性,以及Thinkers50雷達「最有可能塑造組織管理與領導未來的三十位管理思想家」。

  韋伯致力於研究人工智慧、新興科技、數位媒體,以及科技帶來的影響和契機。她對未來的預測已經被《紐約時報》、《哈佛商業評論》、《華爾街日報》等媒體特別報導,並著有多部關於科學與科技未來,屢獲殊榮和備受好評的書籍。

安德魯.海瑟Andrew Hessel
  遺傳學、合成生物學領域的先驅及專家,亦是企業家與科學普及者。他是Humane Genomics的共同創辦人,專門設計針對癌細胞的人造病毒;亦與人合力創辦了Genome Project-Write,旨在推進人類基因組等大型基因組織的設計、建造與測試。他目前致力於生物科技與區塊鏈科技、線上生物工廠,以及封閉式可永續發展生態系統。

譯者簡介

朱崇旻
  曾在美國居住九年,畢業於臺灣大學生化科技系,是以小說為食的謎樣生物,時時尋覓下一本好書。喜歡翻譯時推敲琢磨的過程,並認為無論是什麼題材的書,譯者都應該忠實傳達作者的立場。興趣包含寫小說、武術、室內布置和冬眠。

陳瀅州(審訂)
  目前任教於國立陽明交通大學生命科學系暨基因體科學研究所。他在密西根州立大學取得遺傳學博士學位,並於麻省理工學院參與合成生物相關的博士後研究。近年,陳教授與團隊研發多項先進技術,並將其成功運用於神經退化性疾病的精準診斷與治療上。他的研究卓越表現不只獲得科技部的哥倫布研究計畫之肯定,於2023年更獲頒台灣未來科技獎。

 

目錄

導讀、合成生物學:開啟人類未來的鑰匙?
前言、生命該是機率遊戲嗎?

第一部分:起源
一、拒絕壞基因:創世機器的誕生
二、往起跑線的賽跑
三、生命基石
四、上帝、教會與(有點長毛的)長毛象

第二部分:現在
五、生物經濟
六、生物學時代
七、九種風險
八、黃金米的故事

第三部分:未來
九、探索短期可行的未來
十、情境一:和優裔公司攜手創造你的孩子
十一、情境二:取消老化的結果
十二、情境三:明金的二〇三七年「美食指南」
十三、情境四:地下
十四、情境五:備忘錄

第四部分:前進之路
十五、新開端
後記

謝辭
註釋
參考書目
 

導讀
合成生物學:開啟人類未來的鑰匙?

陳瀅州/國立陽明交通大學生命科學系暨基因體科學研究所助理教授

這幾年在大學教書,每逢金秋十月的諾貝爾獎季節,整個校園都彌漫著一股躁動與期待。尤其在生理醫學獎、物理學獎和化學獎公布前夕,各種猜測和傳聞紛紛出現,談論著獎項可能頒給合成生物學領域。這些傳言不僅在學生和老師之間流傳,甚至吸引了媒體的關注。有幾次,校方和記者會提前找到我,希望從我這打著合成生物學旗號的研究學者得到一些線索或看法。這樣的情境不僅凸顯了合成生物學在科學界的日益重要性,也充分反映了合成生物學打破學科界限,跨越不同領域的研究。事實上,合成生物學不僅僅在健康醫療領域取得進展,其創新技術和理論已悄悄滲入到每個人的日常生活中,包括永續環境、智慧農業、奈米科技,甚至是政府政策與法規的擬定,展現真正的跨領域合作。

二○二三年三月,美國白宮科學和技術政策辦公室公布了對生物技術的未來展望,明確標示出合成生物學在全球科學發展的關鍵角色,從氣候變遷到供應鏈韌性、從農業創新到人類健康,合成生物學的影響與應用已無所不在。而美國並非唯一看到這趨勢的國家。近年來,中國將合成生物學列為其戰略前瞻性重大科學領域和重點發展生物技術,反映出中國對於這門學科的高度重視。同時,在台灣,國家發展委員會近年也積極推動與合成生物學相關的研發策略,融入其六大核心戰略產業和五加二產業創新計畫中。這些策略決策不僅展現了各國政府對合成生物學的信心,也凸顯了它在全球科技發展中的核心地位。

當我們邁入二十一世紀,面對合成生物學這一革命性的學科成為我們日常生活中不可或缺的一部分,我們首先要回答的問題是:合成生物學到底是什麼?它為什麼如此重要,以至於受到如此多的關注和期待?合成生物學結合了生物探索、工程設計和跨領域的技術應用,致力於發展和構建新的生物系統。與傳統的基因工程不同,傳統的基因工程技術主要著重於研究及修改基因,從而修補或增強基因的某些功能。然而,合成生物學的範疇遠不止於此。合成生物學的目標是全面理解生物系統的工作原理,並根據這些知識重新設計和構建具有特定功能的生物機器。它不只是在既有的生物框架上進行微調,還可以從零開始,系統性地設計和構建全新的生物系統。由於需要將複雜的生物元件進行重組和調控,近年結合人工智慧,使科學家能夠更精準地預測、模擬和控制生物系統,這是傳統基因工程難以實現的。這其中的挑戰遠超我們的想像,但所帶來的可能性也是前所未有的。

舉例來說,在精準醫療領域中,合成生物學已經開發出能夠生產新型藥物、治療遺傳性疾病,甚至對抗癌症的智慧細胞。在環境保護領域,我們可以設計微生物來處理汙水、減少溫室氣體排放或修復受汙染的土地。在農業上,合成生物學提供了更為高效、節水、高產的作物品種,這對於食品安全和全球糧食問題都具有深遠的意義,而這只是冰山一角。隨著技術的發展和研究的深入,合成生物學將在未來幾十年內帶來更多創新和驚喜。不難想像,在不遠的將來,我們的生活、工作甚至教育都將深受其影響。

合成生物學的發展確實為人類打開了無數的可能性,從創造具有特殊功能的生物,到解決困擾已久的醫學難題。但與此同時,我們也不能忽略合成生物學帶來的挑戰和風險。例如,如何確保這些被重新設計的生物體不會對環境和人類健康產生意想不到的影響?我們應該如何看待和處理因基因修改而產生的生物機器?這些問題需要我們集體思考和探索,並與各領域專家共同合作,確保合成生物學的發展能夠真正造福人類。

在課堂教授合成生物學時,我常以電影《侏羅紀公園》的離氨酸權變(lysine contingency)帶領學生反思當科技進步與人類控制意願之間出現衝突時可能會發生的事情。在侏羅紀公園中,為了防止恐龍逃出公園威脅全球生態系統,科學家亨利.吳(Henry Wu)進行了基因改造,使得恐龍無法製造其中一種必須氨基酸離氨酸(lysine)。此設計的初衷是讓恐龍只能依賴公園提供的離氨酸食物,進而防止它們逃離公園。這是一種典型的「安全措施」,旨在確保基因改造生物不會帶來無法預料的風險。然而,正如影片中所呈現,這種所謂的「完美」控制計畫卻遭遇了意外。雖然恐龍依賴離氨酸來生存,但它們找到了其他途徑來獲取這種氨基酸,這意味著即使在有限的條件下,生命也會找到生存下去的方法。

這故事讓我們明白即使是最先進的技術,也不能保證完全的控制。當我們嘗試限制和控制生物,自然界總是有其應對方式。這對於合成生物學家來說是一個警示,因為我們在改造生命的過程中,必須充分考慮到潛在的不確定性和風險。面對快速進步的科技,我們必須問自己:我們是否真的準備好面對所有潛在的後果?在追求科學進步的同時,我們也應該謹慎行事,確保我們的決策不僅是基於技術的可能性,還要考慮到其對生態和人類社會的影響。

對於熱愛科學的我們來說,這是一個充滿機會的時代。每一次的科技進步都驗證了人類的智慧和創造力。透過這本書,我相信讀者將更深入地認識和理解合成生物學,體會其獨特魅力及即將面對的挑戰。我期望這本書能夠鼓勵大家抱持開放、謙虛且謹慎的態度面對科技的發展。同時,希望此書能激發更多人對科學和未來進行深入的思考,並鼓勵大家投入合成生物學的創新研究和人才培育之中。
 

詳細資料

  • ISBN:9786263153912
  • 叢書系列:科普漫遊
  • 規格:平裝 / 416頁 / 21 x 14.8 x 2.1 cm / 普通級 / 單色印刷
  • 出版地:台灣
  • 適讀年齡:0歲~99歲
 

內容連載

第6章 生物學時代
 
請想像一個與現在不同的世界,在那個世界,蝦子都是在實驗室生產出來的,不須由船隻拖著巨網在海底打撈(還有破壞海底環境)後帶到市場上販售,因此其他容易被巨網撈上來的魚與海洋生物不必受捕蝦船影響。請想像一個能在室內栽植水果的世界,販賣蔬果的超市就能在地下室種植作物,而且一年四季都可以生產新鮮水果。如此一來,我們就不必在莓果未成熟時進行採收,不必用控溫清洗的方式殺蟲,不必將它們裝入貨櫃之後運到地球另一個角落——如果能在室內栽種蔬果,那你直接從樹叢採下莓果就能吃了。
 
或者,請想像與現在不同的未來世界,在那個世界,健康生活的重點並不是種種限制,而是人體的升級與最佳化。那個世界裡沒有人會宿醉,因為在出門喝酒前你可以吃下特別的益生菌保健食品,預防喝酒所造成的不適。請想像一個人們不必忌食的世界,你可以憑計量生物學測試檢測身體的種種代謝數值、食物過敏及其他數據,你完全瞭解自己能吃喝哪些食品與飲料,也知道該在何時飲食。請想像一個能在產前預防遺傳疾病的世界,嬰兒不必因鐮狀紅血球貧血症(sickle cell anemia)與肌肉萎縮症(muscular dystrophy)而受苦或死亡。
 
現在,請回想你過去不小心撞裂的螢幕、撞斷的指甲,還有摔破的各種鏡片與鏡頭——請想像一個這些表面都加上了生物塗層的未來,東西不論以何種方式撞破了都能自動癒合。無論你倒車入庫時發生幾次失誤,汽車烤漆仍會像全新的一樣。你還可以塗上有機指甲油,不必使用有害的紫外線就能快速乾硬成形,也不必再把刺激性化學物質做的護甲油往身上塗。
 
這些「異世界」的基礎現在就已經存在了,甚至隨大眾目光逐漸聚焦在生物經濟的潛力上,一些創新技術開始從邊緣轉而變為主流了。

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