当前关于基因的技术都有哪些（深度解读基因技术的发展历程）

小编在上篇文章《霍金遗作认为：未来社会真正拼的是超能力》探讨了基因技术对未来人类形态和社会的影响，当时在文章中提到了第三代基因编辑技术——CRISPR技术，这种技术是目前最火热的基因编辑技术，另外，小编还在文章中把人类拥有超能力做了一个难度区分。其中0级是普通人，1级是简单拼接基因就可以实现的超能力，2级是需要强化现有基因可以实现的超能力，3级是需对基因进行编程才能实现的超能力。

而今天小编想聊的就是能开发3级超能力的基因编程技术。

基因技术的发展脉络

基因技术是人类目前掌握的一项最为强大的技术，一旦完全掌握并融汇贯通，那么人类将成为地球生物圈的“上帝”。

孟德尔修士

开启大门

提到基因技术，不得不提到一个人那就是奥地利帝国生物学家孟德尔，从1856年开始，他对豌豆研究了8年（除了游戏玩家总喜欢用豌豆来阻挡一大波僵尸的进攻，小编实在佩服一个男人能喜欢上豌豆8年，这才是真正的科学品质）。

期间，他跑了许多种子商店，搞到了34个品种的豌豆种，然后再从这34个品种中挑出来22个品种进行试验。为什么挑22个呢，因为这22个拥有着可以相互区分的稳定性状，例如高茎豌豆和矮茎豌豆（就像人类中的高个子和矮个子）、圆粒豌豆和皱粒豌豆（就像人类中的帅哥和屌丝）、灰色种皮和白色种皮（就像人类中的黄皮肤和白皮肤）等等。

然后孟德尔培植这些豌豆，并让它们相互杂交繁衍了好多代，然后，统计并分析这些性状的比例，他最终发现了“孟德尔第一定律”（即孟德尔遗传分离规律）和“孟德尔第二定律”（即基因自由组合规律）。孟德尔也被称为遗传学的奠基人、现代遗传学之父，但是由于他的理论太过超前，一直埋没了43年，他和他的理论才得到认可。

美国遗传学家摩尔根

这之后，美国遗传学家摩尔根这个从小喜欢掏鸟蛋、抓昆虫的生物学家，于1908年开始对果蝇进行遗传研究，通过在自己的“蝇室”用几千个牛奶罐培养出了千千万万只果蝇，他最终发现染色体就是基因的载体。

沃森和克里克和DNA双螺旋结构

当然，孟德尔和摩尔根虽然通过实验发现了遗传的奥秘，但是他仍然不了解基因的本质和结构，直到1953年沃森和克里克发现了DNA分子的双螺旋结构，现代基因技术的大门才算真正对人类开启。

初探奥秘

染色体、DNA、基因的关系

到现在为止，人们终于捋清了这个脉络，生物的遗传物质是染色体，而染色体只是一个框架，真正决定生物性状的是染色体上缠绕的DNA链，而DNA链的基本单元就是一个个的核苷酸序列，一段这样的核苷酸序列共同决定生物的某个性状，它们被称为基因（遗传因子）。

所以，人类于1990年启动了由多国科学家共同参与的预算30亿美元的人类基因组计划，直到2003年，这个计划的测序工作才完成，虽然这个工作很艰难，甚至与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为当时的三大科学计划，但是该计划最终也仅仅完成了基因科学的第一步，也就是阅读DNA。

修修补补

既然，基因组的测序已经完成，人类能够读懂DNA了，那么人类就想对其进行修改编辑，过去几年，先后出现锌指核酸内切酶（ZFN）和类转录激活因子效应物核酸酶（TALEN）两种基因编辑技术, 它们在基础研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出了巨大的潜力。

但在2012年，一项全新的基因编辑技术CRISPR/Cas9技术问世，迅速受到科学家青睐，因为这项技术相比前两项技术有着成本低、制作简单、快捷高效的优点，它被认为是能够在活细胞中最有效、最便捷的“编辑”任何基因，可以实现基因敲除、特异突变引入、定点转基因等目的。

基因编程

虽然出现了CRISPR/Cas9这种强大的工具，但是基因技术的终极目的显然不是修修补补这么简单，于是科学家将目光投向了终极的基因技术——基因编程，科学界也叫基因组合成技术。

这门技术顾名思义原理就与电脑编程相像，其实现过程就是将生物基因代码公式化，进行编辑和重组，最终像编程一样打造全新的基因，并由“生物体”执行其程序代码。

简单说就是以前的基因编辑像嫁接树木一样，将几段现成基因拼接到一起，你可以给一个基因添加一个新特性或者修复一个坏掉的基因，这种改变通常比较微小；但是基因编程则可以从头构建一个全新的基因组。

举个例子，拿我们瞳孔的颜色和形状来说，我们现在的基因编辑只能让你在几种人类的瞳孔的颜色和形状中选择，比如黑色和浅蓝色，但是基因编程最终甚至允许你产生红色、紫色等颜色的瞳孔，甚至让你的瞳孔形状也变得五花八门。

基因编程时代已经来临？

近年来，美国一家致力于基因工程的公司，正在研发一种被称为DNA合成器的机器，目前，他们已经可以使用类似于Microsoft Word的DNA代码编辑软件在笔记本电脑前做基因工程。比如你编辑了一段遗传密码，然后输出到打印机，该打印机采用DNA的构建模块，将它们的菌株通过某种技术在一起，从而形成你写的DNA分子。然后你可以把它插入一个单元格来重新编程。

但是，该公司也承认，受目前打印DNA并将其组装的技术的限制，他们的技术还比较粗糙，但是他们对前景很乐观，因为基因组合成技术已经发展了很多年。

早在2002年美国纽约州立大学石溪分校的E.Wimmer小组就已经用3年时间合成出了脊髓灰质炎病毒的全基因组，约7.7Kb，而且经过实验证明，这些人工合成的病毒基因组不仅可以合成出与天然病毒蛋白完全相同的蛋白质，而且具有侵染宿主细胞的活力。

丝状衣原体细胞

2010年， J·克雷格·文特尔领导的JCVI合成基因组学研究小组将人工设计、合成、组装好的包含一百万个碱基对的丝状支原体基因（一种细菌）移植入受体细胞中，一段时间后，该移植细胞完全由合成的基因组控制，这个细胞也被称为“Synthia”。

“Synthia”细胞基因信息中添加了水印信息

“Synthia”细胞表现出与野生型一致的表型，唯一不同的是，它的基因组是化学合成得到的，基因组序列中除了包含野生型基因组的信息外，还添加了 4个水印序列，其中记录了JCVI小组人员名字、研究所名称以及一些名言。

目前，世界上领先的基因合成项目是从头开始制作酵母菌的基因组（ 由1200 万个碱基对组成），这个项目因该在今年能够完成。

一旦，基因合成技术也就是基因编程技术高度发展之后，那么人类将可以设计和构建一个真正的完整的基因组，我们甚至可以从头开始对植物重新编程，甚至编写包括人类在内的动物基因组。

未来展望

基因编程技术可以说是一项上帝技术，要知道从海底生物到细菌，再到非洲草原上的所有动物，这种难以置信的多样性都来自于一种基因编程语言，我们可以都可以访问到相同的基因代码，解读他们的意义。

届时，我们将可以修改现有物种，让它表现任何我们想要的性状，我们可以让人头生长到马身上，可以制造出真正意义上的马人、鸟人、人鱼，我们甚至可以设计、创造一种全新的物种。

设计生命甚至有可能和现在平面设计师一样成为一种职业，供职于大的生物制造公司。

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