科学松鼠会 » Ent http://songshuhui.net 剥开科学的坚果,让科学流行起来 Wed, 16 Jan 2019 23:10:25 +0000 zh-CN hourly 1 https://wordpress.org/?v=4.3.18 http://songshuhui.net/wp-content/uploads/cropped-songshuhui-32x32.jpg » Ent http://songshuhui.net 32 32 舒马赫:谢谢大家关心,但我已经醒来四年多了 http://songshuhui.net/archives/103600 http://songshuhui.net/archives/103600#comments Tue, 25 Dec 2018 23:09:36 +0000 http://songshuhui.net/?p=103600

本文来自果壳微信公众号,未经许可不得进行商业转载

之前很多人都在传一个消息:2013年因滑雪事故而陷入长期昏迷的一级方程式赛车手、“传奇车王”舒马赫,今天终于从长达五年的昏迷中醒来了。

2006年,舒马赫驾驶法拉利赛车,参加美国大奖赛 |  Tinou Bao / Wikimedia Commons

2006年,舒马赫驾驶法拉利赛车,参加美国大奖赛 | Tinou Bao / Wikimedia Commons

光就消息本身来说是喜大普奔的,但舒马赫并不是沉睡了五年然后苏醒的。实际上他2014年6月16日就醒了,只昏迷了半年。

路透社的报道,2014年舒马赫就醒了

路透社的报道,2014年舒马赫就醒了

这一波新闻是因为每日邮报体育版之前发了一个探访报道,纪念即将到来的受伤五周年。我还没有看到正规媒体确认这个报道的内容,但每日邮报自己也只是说他现在已经不再卧床而已。文中还提到他的恢复进度相当缓慢,读完全文就不可能误认为他的病情有什么突破性进展。

今天流传的《每日邮报》报道

前一段时间流传的《每日邮报》报道

但是我觉得最大的误解是,舒马赫受伤了之后并不是因为伤势严重所以才昏迷成类似植物人状态。舒马赫的昏迷是“诱导昏迷”,这是一个医疗干预行为,是有控制地使用巴比妥类药物的结果。

路透社的报道,“induced coma”就是“诱导昏迷”

路透社的报道,“induced coma”就是“诱导昏迷”

这样做的目的是为了缓解脑内的炎症和颅内压力,同时减少脑的代谢需求,帮助康复。脑创伤会带来炎症和肿胀,但因为脑外面有硬的骨骼,肿胀无处可去,会引发颅压增加,带来可能的二次伤害;缓解这一点就能降低损伤。严重脑创伤也容易导致脑的局部区域供血不足,让病人昏迷的话可以降低脑对供血的需求,避免更严重的伤害。这些是原理上的,实际上诱导昏迷有效的证据还不能说特别的充分,但抢救危急病人的时候,有一点是一点。

本质上讲,这个操作相当于一次延续时间极长的全麻。它引发的效果和真正的昏迷类似,但是这种昏迷是很容易唤醒的。假如一个健康人接受这种操作,那么一旦停药立刻就会醒来。

当然,这操作本身的风险也很大,所以也只会在危急时刻使用。比如,使用的药物会降低全身的血压,所以需要同时吃增压药以及监控血压;但是长时间服用增压药也会有不良后果,也需要专门应对。以及,昏迷往往意味着自主呼吸丧失,需要靠呼吸机维生;长期卧床一动不动也都会带来相应问题。但对于重伤者而言,还是划算的。

具体昏迷多久取决于病人伤势的程度,舒马赫这种六个月的已经算非常长的了。在他昏迷期间医生完成了几次手术,随着最危险时段的过去,也没有必要让他持续保持昏迷状态。2014年4月他就表现出了苏醒的最初迹象了。

同样来自路透社

同样来自路透社

总而言之,舒马赫的逐渐康复是一个大好消息,但是他的康复一直是缓慢的过程,并没有发生什么重大奇迹,更不是五年沉睡刚刚苏醒。

]]>
http://songshuhui.net/archives/103600/feed 0
它带来了生命史上最大的灾难,也是地球生命的未来 http://songshuhui.net/archives/103354 http://songshuhui.net/archives/103354#comments Fri, 14 Dec 2018 22:23:11 +0000 http://songshuhui.net/?p=103354

本文来自微信公众号“物种日历”,未经许可不得进行商业转载

地球锈了。

几十亿年来大海一直在吸收有害气体,如今终于到了极限。海水里的铁已经化为史上最大的铁锈而沉淀殆尽,多出来的气体只能在地球的大气圈和水圈里越积越多;整个行星为之颤抖。

绝大部分生物都死了,它们的代谢被全新的环境彻底摧毁。少量生命躲在遥远的深海里逃过一劫,但它们再也不能重见天日。只有极个别的生命适应了新的环境,并将在很久以后的未来繁荣昌盛;但是首先,它们还需要熬过自太古宙以来最大的一场气候异变,这场气候异变将会在接下来的三亿年里让整个地球表面都被死亡笼罩。

海洋似乎可以接纳一切。图片:pixabay

海洋似乎可以接纳一切。图片:pixabay

所有这些灾难的源头,只是区区一类生物而已——

不,不是人类。在这个故事面前,人根本排不上号。我们要说的是一类肉眼甚至都看不见的生物:产氧光合蓝菌。

它改变了世界。

什么是光合作用

产氧光合蓝菌是一大群蓝菌的统称,今天的日历物种——海洋原绿球菌(Prochlorococcus marinus)就是其中典范。它们的特点都写在名字里了:属于蓝菌,会光合作用,而且能产氧气。

海洋原绿球菌。图片:panchamimenon.com

海洋原绿球菌。图片:panchamimenon.com

等一下,这句话是不是说得有点累赘了?都光合作用了,那产氧气难道不是很正常的吗?

并非如此。产氧不是一件自然而然的事情。产氧是一个奇迹。

光合作用本质上是一个还原反应。取一点二氧化碳,强行塞给它几个电子把它还原,然后补点儿质子平衡电荷,你就有了糖,无数生物化学过程的起点,我们所有食物的根本来源。但是二氧化碳十分稳定,它并不喜欢被强塞,所以电子必须很高能。这是第一道门槛。

幸运的是,我们有太阳。太阳在持续不断向地球灌注能量。不过还有第二道门槛:这些电子从哪里来?有的电子待在很安稳的地方,很难被强行拽出来,你要灌很多能量进去;另一些电子本来就比较高能,稍微推一把就可以跑去欺负二氧化碳了。

光合作用的简单示意图。图片:Daniel Mayer;汉化:xiaomingyan

光合作用的简单示意图。图片:Daniel Mayer;汉化:xiaomingyan

奇怪的事情就在这里:产氧光合蓝菌放着容易的电子源不用,选了一个难的。之所以光合作用会产氧,是因为它的原料用到了水:以阳光的能量把水劈开,电子送去还原二氧化碳,质子送去平衡电荷,剩下氧气“扔掉”。可是,水是一个十分稳定的分子,劈开水抢夺它的电子,是一个极端吃力不讨好的行为。远古时代的地球,周围到处都是更好的电子来源——比如硫化氢和铁,也有很多其他生物在用。产氧光合蓝菌为什么偏偏要和水过不去呢?

大概是因为,这是解决“电子堵车”的最好办法。

与光相关的两个系统

刚才提到,产氧光合作用要完成两个任务:先消耗一些能量,抢来一个电子,再把抢来的电子加上更多能量强行塞给二氧化碳。这两个任务分别由两套蛋白质完成,出于历史原因,它们被分别称为光系统Ⅱ和光系统Ⅰ。所有的细菌里,只有产氧光合蓝菌同时拥有两个系统,剩下的都只有二者其一。而所有其他产氧光合生物——比如绿色植物——都是依靠内共生,把蓝菌的全套装备搬进了自己体内。

绿色植物的光合作用离不开叶绿体。图为寒地走灯藓(Plagiomnium affine)细胞及细胞内的叶绿体。图片:Kristian Peters / wikimedia

绿色植物的光合作用离不开叶绿体。图为寒地走灯藓(Plagiomnium affine)细胞及细胞内的叶绿体。图片:Kristian Peters / wikimedia

有些细菌只有光系统Ⅰ,也就是只有塞电子给二氧化碳的部分。幸运的是,它们不需要费劲从水里抢电子,随随便便就能从硫化氢和铁里搞到,因此只有一个系统也可以顺利光合作用——只不过出产的是硫或者三价铁,而不产氧。

有些细菌只有光系统Ⅱ,但它们拿这个系统做另外一件事情:生产能量分子ATP。事实上,光系统Ⅱ和呼吸作用使用的系统,本质上是一样的,生产ATP的方式也是一样的,只不过呼吸作用靠的是氧化产能,它靠的是光产能。

蓝细菌同时拥有这两个系统。这本身没什么了不起——细菌里经常出现水平基因转移。但它是如何、又是为什么要把这两个系统连在一起的?

还没有确凿无疑的答案,但是有一个非常漂亮的假说:这是为了解决光系统Ⅱ被电子堵死的问题。

在细菌里,光系统Ⅱ就像是一群小孩坐在楼梯上玩击鼓传花:上面的小孩逐渐把电子往下传,过程中释放能量产生ATP。最下面的小孩拿到电子之后,借助太阳的能量,再扔回最上面,如此反复。

两个光系统所在的光合作用“光反应”示意图。图片:Bensaccount / wikimedia

两个光系统所在的光合作用“光反应”示意图。图片:Bensaccount / wikimedia

可是有个问题。太阳照到楼梯间的玻璃窗(其实是细菌里负责防紫外线的锰),时不时也会弹出一两个电子来。这些小孩都太天真了,见到电子就只知道往手里拿。多一个两个不是问题,但一个小孩只能拿一个电子,如果大家手里都有电子了,就没法再传了呀!光系统Ⅱ的生产就停滞了。

停滞是因为电子太多,要是能来个老师把多余的电子拿走就好了。但拿了电子也不能搁手里,还是得扔到别的地方去。谁擅长把电子塞给别人呢?对,光系统Ⅰ。

所以,把它俩连在一起,让光系统Ⅰ把Ⅱ里多余的电子拿走,塞给二氧化碳去做光合作用,不就两全其美了?

而等到二者联系到一起时,新世界的大门就打开了。光系统Ⅱ再也不用担心被多余的电子堵上。事实上,它都不再需要循环;把自己的所有电子都扔给光系统Ⅰ的话,就可以在产出ATP的同时,还源源不断地产出糖,一举两得。没了循环,电子就不怕多,越多越好。

卡尔文(Melvin Calvin)发现的“卡尔文循环”是光合作用产生糖的环节,也是众多学习过生化的人的噩梦(之一)。图片:Mike Jones & Photolab / wikimedia

卡尔文(Melvin Calvin)发现的“卡尔文循环”是光合作用产生糖的环节,也是众多学习过生化的人的噩梦(之一)。图片:Mike Jones & Photolab / wikimedia

所以那扇玻璃窗被盯上了。以前窗户/锰是被光照后偶尔爆电子,现在锰最好是能全职负责生产电子。

巧的是,深海热泉口有一种含锰的矿物,正好能用四个锰原子把一个水分子恰到好处地包围起来,担当了催化剂的工作。

就这样,光系统Ⅰ把电子塞给了二氧化碳,转头问光系统Ⅱ要电子;光系统Ⅱ则从含锰矿物那里要电子。锰把压力转嫁给水,四面围攻把水分子里的电子抢走,无辜的水被撕开,产出的电子递给光系统Ⅱ,氧气扔掉,再把下一个水抓进来,全程能量都由太阳负责提供。

这个看起来棒极了的安排,变成了灾难的根源。

氧气如何带来灾难

二十多亿年前,地球上根本找不到游离的氧气。

这其实很正常,木星直到今天都是些氢气、甲烷之类的还原性气体占主导地位。地球形成的时候和木星一样也都是太阳系里的尘埃,虽然因为个头小,大气层要稀薄得多,但成分都是差不多的。
所以,那时候所有的地球生物,也都只知道如何在还原性的环境里生存。

地球形成早期,大气成分以硫化氢、甲烷、二氧化碳、水蒸气等为主。图片:Peter Sawyer / Smithsonian Institution

地球形成早期,大气成分以硫化氢、甲烷、二氧化碳、水蒸气等为主。图片:Peter Sawyer / Smithsonian Institution

但是后来自由氧出现了。一开始,它和海洋里四处游荡的二价铁结合,变成不溶于水的三价铁沉淀下来。氧越来越多,铁越来越少,直到最后几乎所有的铁都沉淀了。它们变成了红色条纹状的铁矿石,这是地壳里储量最大的铁矿。

与此同时,海洋里的硫离子也几乎都被氧化。没了铁,没了硫,容易的电子来源消失,旧的光合作用路线就这么“断粮”了。

更可怕的是,氧气是一种破坏性极强的气体。你或许听说过氧自由基,今天的生物有全套方案应付它的危害,当年的生物什么都没有。

结果是,随着水域的氧含量逐渐上升,这里的生物就遭受一次次清算。每一次必定都伴随着大片死亡,只有极个别生物运气好,勉强突变出抵抗更多氧气的办法,逐渐学会在新世界生存。还有少量生物存活在氧气未能触及的深海或泉口,依然留存着曾经的生命面貌。

今天,海底热泉往往被认为是一种极端环境,但那里也有着不一样的生物多样性。左图为热泉附近的巨型管虫(Riftia pachyptila);右图为喷发着的深海热泉。图片:NOAA Photo Library

今天,海底热泉往往被认为是一种极端环境,但那里也有着不一样的生物多样性。左图为热泉附近的巨型管虫(Riftia pachyptila);右图为喷发着的深海热泉。图片:NOAA Photo Library

侵占了海洋还不算完,氧气还要占领天空。原本地球大气里的甲烷,一点点都被氧化消耗殆尽。甲烷是一种极其强力的温室气体,弥补了年轻太阳的光照不足;没了甲烷,地球就陷入了长达3亿年的超级冰期,整个行星从两极到赤道都被冰雪盖住。

生命史上最惨烈的一次灭绝,就这样诞生在一种看不见的微生物和一个简单到不能更简单的分子之手。

然而,它们也是地球的救命恩人。

没有氧气,就没有今天的地球

没有氧气就没有有氧呼吸,生命就失去了它最强力、最高效的能量来源;而没有高效能源,就支撑不起多层食物链和大体型,就不会有捕食者和被捕食者的复杂生态关系和军备竞赛,不会有羚羊和猎豹,不会有手和脑。
但这些都不是最重要的事情。没有氧气,就不会有这颗我们熟悉的蓝色星球。

金星、地球和火星在太阳系中的位置相差不远,形成时的化学成分也几乎一样。但地球是蓝色的星球,表面盖满了海洋。金星和火星却没有,它们的水被太阳吹跑了。

金星、地球和火星。图片:NASA

金星、地球和火星。图片:NASA

紫外线波长短,破坏力强,它能够在没有任何外来帮助的情况下把水打碎,变成氢气和氧气,逃逸到地球大气层中。氧气会寻找附近可氧化的东西氧化掉,然后缓慢地遁入地层,被重新吸收。但氢气太轻了,只有木星那样的巨人能拉住它;地球、金星、火星的引力都不够把它留在大气层里,只能眼睁睁看它进入太空一去不返。

这个过程无法逆转。任其发展下去的话,早晚有一天行星上的水会丢光。

产氧光合蓝菌改变了这一切。它在天文尺度上很短的时间里,一口气制造出大量氧气,依靠饱和攻击压倒了整个地壳的吸收能力,剩下的还足够塞满地球的大气圈。同时,空中形成了臭氧层,对上拦截太阳的紫外线,对下拦截飘上去的氢气,从而保护了地球的蓝色海洋,也保护了未来的所有生命。

大气中的气体散射蓝色光较多,所以从外层空间看,地球就有一层蓝色光晕,也正为此,天空大多数时候是蓝色的。图片:NASA

大气中的气体散射蓝色光较多,所以从外层空间看,地球就有一层蓝色光晕,也正为此,天空大多数时候是蓝色的。图片:NASA

今天,产氧光合蓝菌依然是这颗星球上最重要的类群,而原绿球菌又是其中最为繁多的。原绿球菌个体极其微小,还能用硫脂代替磷脂构成细胞膜,让它能在营养十分匮乏的水域里生存。每一毫升海面的海水里大约有10万个原绿球菌;全世界总数大约有10^27个,多过宇宙间的群星。

而它依然在延续数十亿年前的古老使命。海洋原绿球菌产出全世界约13%~48%的氧气;加上其他海洋浮游生物,贡献量约在50%~85%。如果它们现在消失,剩下的几乎所有生态系统都将彻底洗牌;如果它们从未存在,剩下的几乎所有生态系统也都不会诞生。

海洋原绿球菌及其所在的海洋,提供了如今地球上的大部分氧气。图为电镜下菌株MIT9215的球菌个体及其培养基。图片:Chisholm Lab / flickr

海洋原绿球菌及其所在的海洋,提供了如今地球上的大部分氧气。图为电镜下菌株MIT9215的球菌个体及其培养基。图片:Chisholm Lab / flickr

这是地球上最不起眼生物的故事。它一手打造了生命史上最大的灾难,也一手挽救了整个地球生命的未来。

它改变了世界。

]]>
http://songshuhui.net/archives/103354/feed 4
围绕“基因编辑婴儿”的荒诞剧,三百年前就已经上演了 http://songshuhui.net/archives/103250 http://songshuhui.net/archives/103250#comments Fri, 07 Dec 2018 23:00:55 +0000 http://songshuhui.net/?p=103250

本文来自果壳网微信公众号“果壳”,未经许可不得进行商业转载

351年前的冬天,一位法国医生完成了一例给人输血的手术,用的是牛血。

病人死了。

这个医生名叫让-巴蒂斯特·德尼。此前他已经给两人输了一点羊羔的血,两人都活了下来。大受鼓舞的德尼从巴黎的街上绑架了一个疯子,拿绳子捆起来强迫他接受输血“治疗”,不料这个疯子出现了明显的不良反应;德尼不肯放弃,结果第三次输血之后疯子死了。

让-巴蒂斯特·德尼 | wikimedia  commons

让-巴蒂斯特·德尼 | wikimedia commons

事情闹上了法庭。但出乎众人意料的是,德尼没有因为杀人而上绞刑架。法庭发现这个疯子并非死于输血,而是死于砷中毒。

德尼自己不可能给病人下毒,病人死了实验就失败了,肯定另有其人。证据指向的下毒者,竟然是疯子的遗孀。可她贫困潦倒地照顾了自己的疯丈夫这么多年,既没有动机也没有财力去买砒霜,怎么会做出这样的事情呢?

她在庭上供认说,她得到了一群人的指使。这些人私下登门拜访,说如果能毒死她丈夫并把罪责怪给输血,就能得到一大笔钱。

换言之,是反对输血的人杀死了病人。

图 | Quora

图 | Quora

毫无疑问,德尼的行为是彻头彻尾的草菅人命,为了出名不管试验品的死活。1667年人们对血液的生化特征一无所知,没有人听说过血型和排异反应,也没有任何依据表明输血能治疯病。输血技术连动物实验也没做过几次,安全证据基本为零。“患者”是一个疯子,没有能力理解实验后果也没有得到丝毫告知。

德尼却要一步登天,搞一个技术粗糙、经验不足、缺乏研究、没有好处、风险巨大、违反病人意愿的人体手术。哪怕当时,也有无数的理由来反对他,提起诉讼,让他接受法律制裁。

然而当时人们反对输血,不是因为技术不够成熟,不是因为违背病人意愿,也不是因为违反行业规章。他们选择的是一个更加疯狂的立场。

他们说,这样会产生危险的人类动物杂种,会侵害人之为人的本质灵魂,会让魔鬼降临于世。输了狗血的人难道不会半夜里忍不住嚎叫?携带羊血的人难道不会子孙后代都生下半羊人?

此次“基因编辑婴儿”事件中,主张“杀婴”的言论和三百多年前的场景多么相似 | 微博

此次“基因编辑婴儿”事件中,主张“杀婴”的言论和三百多年前的场景多么相似 | 微博

所以,他们宁可把病人杀掉再嫁祸于人,也要彻底埋葬这个技术。

嫁祸没有成功,但他们的目的达到了。法庭下令没有巴黎医学会的明确批准不可开展任何输血,而巴黎医学会甚至连血液循环理论都反对,更别提输血了。就这样,输血研究中止了整整一百五十年。

图 | pixabay

图 | pixabay

今天我们回顾过去,多半只会嘲笑一下十七世纪法国人的迷信。但这迷信是有后果的:它以虚无缥缈的、并非基于事实的“人类利益”为名,不但忽视了眼前真实发生的具体伦理危机和德尼医生造成的具体侵害,反而导致无辜的受害者丧命,并在未来很长时间里阻止了相关技术继续发展治病救人。二十多年后,列文虎克就将在显微镜下观测到血细胞,后续研究者进一步观测到凝血现象并开发出一套原始血型理论指导治疗并非无法想象的事情;在我们的时间线里,这些只能停留在想象中了。

不过毕竟当局者迷,身处时代风暴核心的时候,人们很难看清楚自己究竟站在哪里。

ent-tech-advance-history-5

]]>
http://songshuhui.net/archives/103250/feed 9
“基因编辑婴儿”出现后,设计一个“完美婴儿”离我们还有多远? http://songshuhui.net/archives/103215 http://songshuhui.net/archives/103215#comments Wed, 05 Dec 2018 22:59:45 +0000 http://songshuhui.net/?p=103215

本文来自果壳网微信公众号“果壳”,未经许可不得进行商业转载

基因编辑婴儿的实验,遭到了科学人士的强烈谴责。但除了违背伦理道德之外,很多人可能在关心这对婴儿的命运。

在后台评论里,我们看到:有人称她们为“新人类”,有人担忧她们的未来,甚至还有人说要杀死这两个女婴,维护“人类基因库”。

图片来自pixabay

图片来自pixabay

杀婴,既残忍又毫无意义

这次基因编辑本身的目标并没有引入任何新基因,它的目标CCR5Δ32本来就是自然界存在的突变,影响基因库什么的根本无从谈起。因为目前CRISPR基因编辑会有脱靶,所以可能带来其他意料之外的突变,但这些突变和自然界里的突变也没有本质区别,只是数量多了几个,不构成丝毫的杀婴理由。纳粹都没有主张到这种程度。

如果这些突变里有一些是有害的,而这两个孩子没有夭折,那么这些有害突变确实是进入了人类基因库。但是人类基因里有害的突变何止千千万,每个人身上都有很多,要杀的话只能一起都杀掉了。

有可能其中有个别突变危害巨大,但那就意味着她们会夭折,基因也就传不开,也就不会对其他人产生任何遗传上的影响。有害基因不是病毒,不可能一边杀人还一边传播。

如果这些突变没有这么大危害,那别人也没有任何可担心的,又不会传染给旁人。唯一的风险在于她们的后代可能继承这些突变,但就算这样还有很多常规的医学方案能帮助她们,让后代躲开危险。归根结底,表达这种情绪的人大概只是像往常一样,拔刀向更弱者。

这次事件里这两个女婴已经是最大的受害者,凭空冒了并无必要的风险,请不要再继续伤害她们和她们的亲人了。

愿以上这些如果都不要成真。愿她们健康快乐成长。

这对婴儿的出现,并不会影响人类的基因库。但基因编辑技术的出现,是否暗示着另一种可能——设计出最完美的婴儿?

设计完美婴儿,不太可能

图片来自pixabay

图片来自pixabay

这一次世界首例基因编辑婴儿,虽然各种意义上都很糟糕,但还远远没到科幻里“设计婴儿”的程度。

基因编辑的种类很多,有一种常用的分类方式是这样的:首先看你是在治疗疾病还是强化特性,然后看你是在处理种质细胞还是体细胞。

目前已经广泛使用的基因疗法,是治疗体细胞里的疾病。比如说,我的肝脏出了问题,这个问题来自基因,那么研究者就想办法修改肝脏的基因来消除这个问题。这样做有风险,但有明确的好处(治病了),而且人的肝脏细胞的基因是不会传给后代的,所以再糟糕也是我一个人倒霉,知情同意愿打愿挨。

强化体细胞的特性这件事情还没有很多人做,但原则上不是没可能,比如修改毛囊基因让秃子重新长头发什么的。(目前有很多化妆品会宣传自己把DNA如何调整了,别信,和真正的基因编辑没关系。)

再来,是细分种质细胞或者体细胞。

治疗种质细胞疾病,本来是研究者所预料的突破点,但它的风险要比治疗体细胞疾病更大,因为一旦搞砸了,不但被治疗者倒霉,后代也要跟着倒霉。而且,这种情况基本都意味着要编辑受精卵或者胚胎,被治疗的人要很久以后才能长大成人,不确定性更多,而且根本谈不上什么知情同意自愿承担风险了。但是,如果是治疗一种必死无疑或者严重影响生活质量的疾病,那还算说得过去。

结果万万没想到,这次的大新闻一步登天,直接去强化种质细胞的特性了。

这个案例本身在伦理上很有问题(我上两条微博讲了)。被试的婴儿是父亲患有HIV、母亲没有,但本来父亲传给婴儿就是极罕见的案例,哪怕母传婴也有很有效的常规阻止手段,所以谈不上挽救生命。而且,两个女婴里还有一个没有真正编辑成功,所以并不能有效抵抗艾滋病,只能减慢病程。这就是承担了风险而远没有获得对等的收益。

但幸运的是,这距离科幻里的设计婴儿还很远。为啥呢?

因为设计我们真正想要的那些东西,实在太难了。几乎所有我们最在乎的特征——身高,相貌,智商,运动能力——都是由成百上千、成千上万个基因控制的,还加上极度复杂的环境因素相互作用。以现在的技术一次修改这么多基因本身就是不可能的,未来相当长一段时间也不可能。

更何况,你要把它们改成什么样呢?

不能一次改这么多,是因为CRISPR的单次修改成功率还太低。去年有个新闻是美国第一例胚胎修改,那次很不错,成功率达到了72%,比这一次研究者宣称的成功率44%还高些(2015年第一次只有5%)。

假定每次修改成功与否是独立事件,那么就算以72%的成功率,修改10个基因也只有3.7%能全都成功,修改50个基因那就只有0.000007%能全都成功。当然72%这个数字一定能继续改进,但是以CRISPR自身的精度来看,对一个胚胎进行100次以上的修改只能停留在纯理论假想中。

换言之,我们手头根本就没有能够实现科幻意义上设计婴儿的工具。

现在不可能,那以后呢?

当然技术在进步,我们可以想象未来也许会有极端快捷精确的工具能让编辑胚胎和编辑文档一样容易(但那是未来想象,而不是现在正在发生的科技进展,属于非常不同的领域)。

到那时,就会面临第二个问题:改成什么样。

今天的胚胎修改,目的非常明确:有些单个的基因有好版本和坏版本,坏版本致病,好版本正常。我们把坏的改成好的,就解决了问题。

但是诸如身高或者智商没有这种好事儿,没有一个矮基因或者笨基因供你消灭。

面对这么多基因相互作用的庞大网络,每个基因同时都还负担多种任务,就连定义好坏都是问题,更不要说具体分辨每个基因有多好多坏了。你确实也可以退而求其次挑选一个现成的好基因网然后照抄,但照抄并不需要胚胎修改,直接克隆甚至精子库卵子库都可以满足这种需求了。

最后,等到十分遥远的未来,也许我们终于能彻底搞明白每一个基因都在做什么,又怎么和别的基因相互作用。给定一套基因组,我们就能知道基因这一半会怎么影响一个人的未来(但还有环境的另一半,所以永远不可能完全预测)。那时,科幻意义的设计婴儿才可能实现。

但一种如此成熟的技术不太可能成本很高(正如今天基因测序已经十分廉价),所以一定能找到办法不让它成为有钱人的专属玩具。毕竟那时的相关的讨论一定已经很充分,相关的法律法规也一定就位了。

新技术不可怕,没人管的新技术才可怕。

]]>
http://songshuhui.net/archives/103215/feed 10
为什么说“象牙贸易合法化不能打压走私盗猎”? http://songshuhui.net/archives/102905 http://songshuhui.net/archives/102905#comments Sun, 04 Nov 2018 22:10:41 +0000 http://songshuhui.net/?p=102905

本文来自果壳微信公众号,未经许可不得进行商业转载

今天,我想请你认真听我讲一个关于象牙的故事。

过去三十年里,管理濒危生物国际贸易的华盛顿公约只批准过两次象牙贸易。第一次卖给日本,第二次卖给日本和中国。

象牙贸易合法化,能够拯救大象吗?

当时,人们对象牙合法化的前景寄予厚望。上世纪七八十年代非洲象曾经遭受大规模猎杀,但1989年华盛顿公约(CITES)全面禁止了象牙贸易,此后十几年里野生非洲象至少在数量上稳定了下来,几个国家还有增长。最严重的危机已经度过,可以展开一些实验了。

实验内容,自然是通过合法象牙来打压走私市场。这个做法看起来好处多多:

其一,合法象牙的到来意味着供给增加,假如需求不产生相应变化,那就会打压象牙价格,从而打击盗猎者的利润。

其二,非洲几国历年来积累了相当多的合法象牙库存,有些来自大象自然死亡,有些来自海关收缴的走私货物,如果不找渠道出售,那要么一直放着要么销毁。

其三,出售这些象牙不但可以募集到很多资金支援保护事业,还可以给当地居民提供保护大象的物质激励。

所有这些,在理论上都合情合理。

1997年,CITES曾允许日本从南部非洲三个国家一次性进口50吨象牙,并在那之后逐步建立了走私监控网络收集数据。2008年,CITES第二次开了绿灯,正式批准大象状况良好的纳米比亚、博茨瓦纳、南非和津巴布韦四国将108吨政府拥有的象牙出售给中国和日本,所有销售所得都用于大象保护和支援当地居民。为了管理这批象牙,中方采用了一物一证制度,即每一个合法象牙制品都需伴随一份许可证。

从此,非洲迎来了一波新的盗猎浪潮。

合法之后,象牙盗猎逐年攀升

2012年,国家地理刊发了名为《血象牙》的封面专题报道。调查人员发现,自08年合法象牙贸易以来,非洲盗猎走私逐年攀升,其中70%流向中国。2011年是自象牙禁贸以来的走私历史最高点,超过150个中国人因走私象牙被逮捕。而中国国内象牙原料的价格不但没有因为合法象牙和猖獗走私降低,反而比2008年之前增加了3倍以上。

国内超过半数的经销店根本就不提供收藏许可证,大量店面以费时费钱等理由积极劝说消费者购买时不要收藏证;而一物一证制度根本没能得到认真执行,象牙证件买卖本身已经形成了一个小黑市,很多证件只是为一连串同一形制的非法工艺品提供掩护而已。

国家地理杂志在2012年刊发专题报道《血象牙》

国家地理杂志在2012年刊发专题报道《血象牙》

这一年,刚果加兰巴国家公园的警卫发现乌干达军方出动了直升机入侵公园领地,一次射杀了22头大象并卷走了价值超过一百万美元的象牙。

当时CITES认为,不能确认象牙走私的猖獗与合法象牙贸易有关,可能只是中国经济发展和在非洲投资的结果。

但2016年,加州大学伯克利分校的经济学家项中君(Solomon Hsiang)与普林斯顿大学的生态学家瑟卡尔(Nitin Sekar)发表了一篇论文,认为经济发展不能解释这一现象。他们在论文中指出,盗猎状况从2008年开始出现了无可置疑的转折点,非洲南部几国的大象盗猎增加了66%,黑市走私增加了71%,这个趋势不但无法用大象自然死亡来解释,也不能用任何经济变量解释,无论是中日两国的人均GDP、两国和大象分布国的贸易状况、中国在大象分布国的投资和雇员,都不行。

因此,他们的结论是,合法象牙销售“增加了消费者需求,降低了为黑市供应象牙的成本,从而促进了黑市象牙生产。”

与此同时,世界自然保护联盟公布了新的大象普查数据:非洲象总数截至2015年约为41.5万头,比2006年减少9.3万头(普查还发现了此前未知的18000头大象,所以真实的减少值可能接近11.1万头)。特别是,不在合法象牙出口国之列的东非地区遭受了最大冲击,大象数量减少了近50%。

当然,这只是验证了其他研究者长期以来的猜想:

象牙许可证的执行难度本来就很高,也很容易受到贪污腐败的侵蚀。

合法象牙的存在会让消费者认为象牙是合适的奢侈品,从而增加购买欲望;如果奢侈品市场掀起了宣传热潮,足以淹没任何合法供应。

合法与非法混杂会给执法部门带来巨大的障碍,而很多非洲国家已经没有余力大幅增加对抗走私的投入,更不要说反走私国际合作是如何艰难。

实验就此停止

残酷的现实,压倒了人们用合法象牙挽救大象的希望。

这个希望还不能说完全破灭,但短期内不太可能有新的合法象牙实验了。2010年赞比亚和坦桑尼亚试图效仿2008年的先例,但是激起了远比当时更大的争议,最后赞比亚主动撤消了请求,而坦桑尼亚的提案也没有得到足够的赞同票。这以后,陆续有些国家发起了象牙合法贸易提案,也再没有获得通过。截至2017年,各国政府已经销毁了近300吨象牙库存。

肯尼亚内罗毕公园中等待被焚烧的105吨象牙。图片:cites.org

肯尼亚内罗毕公园中等待被焚烧的105吨象牙。图片:cites.org

有些经济学家的态度也发生了微妙的变化,项中君说在这项研究之前他曾是合法化的强烈支持者,现在正在重新思考。毕竟这个问题并非一个单纯的经济学问题——瑟卡尔指出合法化路线在鳄鱼保育里起到了良好效果,但大象和鳄鱼有不同的生物学特征,不可能生产足够的象牙彻底淹没黑市。

至少有一点值得安慰的是,此刻的非洲象整体还没有那么危急,很多国家的种群数量还在提升。盗猎虽然可能伤害局部种群、毁灭大象的家庭和社会结构,短期内还不至于导致物种或亚种级的灭绝。

然而,如果在老虎和犀牛上进行这种实验,比如重新允许使用虎骨和犀角制作中药……

那可就是另一回事儿了。

]]>
http://songshuhui.net/archives/102905/feed 7
ImagineNature | 星星是什么形状的? http://songshuhui.net/archives/102792 http://songshuhui.net/archives/102792#comments Wed, 31 Oct 2018 06:19:08 +0000 http://songshuhui.net/?p=102792

本文来自Ent的微信公众号ImagineNature。这是一个写作训练尝试:为现实中的自然故事赋予抒情性。是科学,也是诗。

每个孩子都知道,星星是星形的。

但是,真实世界中的星星,明明是远在天边的灼热火球。它们反映了自然界两种最基本的作用力的精妙平衡——引力让它向内坍缩,强力则驱动核聚变让它向外扩张。因此,除了快速膨胀中的红巨星之外,几乎每一颗星星都是近乎纯圆的。我们最熟悉的星星——太阳,是所有已知的自然物体中最圆的东西。

ent-star-shape-1

那么,为何我们仰望夜空时,却能看到星芒?为何我们画下的星星,却总有许多角?

答案在我们的眼睛里。

我们的眼睛经历了亿万年才演化成形,足以接纳穿越亿万光年而来的群星的信息。然而,这双眼却是精妙和偶然的糅杂。眼睛的光学性能胜过所有相机,但却处处留下生命过程中的偶然痕迹。它征用每一种透明的东西,充当“镜头”:三叶虫的眼睛里是方解石晶体,鳎内吸虫则是融合的线粒体;扇贝的眼睛用的是鸟嘌呤,而人的眼睛使用的则是蛋白质。虽然这些蛋白质原本都有自己复杂的结构与微妙的功能,在人眼里,它们只是演化征用来的建筑材料而已。

但是自然选择里没有完美主义,只要能足够好地看到世界就够了。

所以,人的眼睛里充满了偶然,也布满了缺陷。和精细打磨的特殊光学玻璃不同,晶状体的表面远非完美无瑕,而是散布着发育过程留下的纹路,没有两个人一模一样,甚至随着年龄的增长都会改变。

这些纹路十分微小,平时注意不到。但面对星星这样几乎完美的点光源,它们的衍射效果就展现出来了。就像望远镜支架和相机光圈会让照片里的星星显示出四芒或六芒,这些独一无二的纹路,也让星星在人眼中投下了独一无二的星光。

所以,你的星星只存在于你眼中,我将永远不能看到。

但那又有什么关系呢。

ent-star-shape-2

qr-ent

]]>
http://songshuhui.net/archives/102792/feed 0