有沒有想過,如果基因和程序一樣,那麼我們是否可以造出一個生物機器來改編,編輯基因,從而「升級」


不新鮮了。早在人類基因組計劃開始之前,就有一大幫萌萌噠的年輕人懷抱這種想法。

可是,現實是殘酷的:這件事可以做,但是非常低效、非常不穩定,投入大把金錢、人力和時間都可能毫無產出,只導致從業者消費降級、中年潦倒乃至英年早逝。

相比之下,計算機那邊的發展實在太快了。

人類基因組計劃的結果是這樣的:

大家發現人類基因組就是一座祖傳代碼屎山,裡面的絕大部分內容並沒有用——儘管吹牛O說裡面每一對鹼基都在發揮作用的傢伙大有人在,我們早已通過敲掉多種生物的基因組裡的大段東西驗證了這件事。

人類基因組裡來自古代逆轉錄病毒的大段破爛比編碼人體蛋白質的還多,病毒代碼裏只有一小部分在發揮重要功能,但這一部分功能又如此基礎和重要,以至於人類到底算是個什麼玩意都是有疑問的。

於是投入進去的很多年輕人變成了滿面愁容的禿子。

造個生物本身不算很難。如果你使用道金斯的定義,計算機裏虛擬的生物也算生物,你去網上下個tierra打開跑幾秒就創造了一堆生物了。實體的話病毒、簡單的細菌都有人製造過:

加拿大阿爾伯塔大學醫學微生物及免疫學教授戴維·埃文斯在2017年成功製造出在1980年滅絕過一次的馬痘病毒,那是天花病毒的類似物,基因組規模是21.2萬個鹼基對。他們的實驗花費了半年時間和10萬美元成本,所用DNA原料可通過網購獲得。辦法是基於馬痘病毒序列和痘苗病毒末端序列先合成10個DNA片段,再將這些DNA片段置入感染了兔纖維瘤病毒的細胞培養物中進行重組,激活為具有感染力的合成嵌合體馬痘病毒。這其實就是地球上未曾有過的新型病毒,只是參照了已經存在的序列。

文特爾已經帶人造出了使用人工基因組的支原體,比自然界的要簡潔。

往這些細菌、病毒之類玩意裡面插入我們已經知道的產生毒素的基因、耐葯基因、對抗環境的基因之類種種,配合傳代培養和人工選擇,可以塑造出致命的病原體。但如果你希望這玩意有起碼的選擇性,同樣的錢拿去造核武器都能將全球敵人擊潰了。

又例如人造葉綠體和基於機械的人工光合作用:

德國馬克斯-普朗克陸生微生物研究所Tobias Erb主任領導的一個研究團隊拿菠菜的葉綠體修修補補、換上幾個更高效的酶,獲得的二氧化碳結合速率為菠菜葉綠體100倍[1]

研究人員首先從菠菜中分離出葉綠體,然後將其與CETCH循環人工代謝模塊配對,該模塊由18種生物催化劑組成,轉化二氧化碳的效率遠遠高於植物本身。他們將上述物質結合成細胞大小的液滴,放入主要由油組成的介質中。

該「人造葉綠體」不是純人工合成,最大反應效率仍受到植物葉綠體本身的低效率限制,反應產物目前只有羥基乙酸,用這種方法生產工業原料也不高效,所以要談對抗二氧化碳這樣的有公益性的項目。

研究者希望進一步修改配方,以生產其他有機化合物,包括比羥基乙酸更有價值的分子。他們還希望將捕獲的二氧化碳更高效地轉化為植物生長所需的有機化合物,將來應用於轉基因植物。

在植物的光合反應中催化效率最慢的就是暗反應。固定二氧化碳的RuBisCo作為地球上數量最多的蛋白質分子的候選者之一又效率很低,人為改進還是有意義的。

但是,你可以直接用機器去做呀。

人工光合作用是模仿生物自然光合作用的一類化學過程,通常可以表示任何將太陽能儲存到化學鍵中的技術,產物不限於碳水化合物,可以是氫氣之類燃料,例如光催化水分解技術是人工光合作用的主要研究方向之一。人工光合作用可以使用與自然光合作用完全不同的物質和反應路徑,在能量轉換效率上產生誇張的倍數差異。

  • 以下內容引自《中國科學報》黃辛,有刪改:

植物、藍菌等生物通過光合作用將太陽能轉換成電勢能,驅動一系列生化反應,將二氧化碳和水轉化成含碳的能量載體和氧氣,這是碳基生物利用能源和碳物質的核心基礎過程。但是自然光合作用中太陽能到化學能的轉換效率極低,C3植物的理論極限約4.6%,C4植物的理論極限約6%,單細胞光合生物的理論極限約8%~13%,實際上的效率多在0.3%~0.5%以內,只有極少數物種能達到1%;而之前存在的人工光合作用的最高能量轉換效率也不到18%,亟待改進。

上海科技大學物質科學與技術學院教授林柏霖課題組通過新型電極的構造和系統工程優化,首次開發出了太陽能到化學能的能量轉換效率超過20%的二氧化碳還原人工光合作用系統。相關成果於2020年8月5日在線發表於《材料化學雜誌A》。

林柏霖課題組創造性地開發了一種在納米多孔聚丙烯膜上負載納米多層級孔銀的一體化薄膜電極,可實現高活性、高選擇性和高穩定性的二氧化碳電還原。實驗和理論分析表明,這種納米多級孔結構不僅可以增加活性位點的數量,同時也突破了前人報道的基於薄膜電極的三相界面擴散極限的限制,從而在低過電勢下實現相對較高的二氧化碳電還原分電流密度和一氧化碳的選擇性。

林柏霖課題組將該電極與課題組開發的鎳鐵基陽極相結合,與商業化的太陽能電池相匹配,開發出基於二氧化碳還原的人工光合作用系統。該系統在28小時的長時間測試過程中表現出良好的穩定性,其太陽能到化學能最高轉換效率達到了約20.4%,全程平均能量轉換效率為20.1%,超過了目前所有已知的二氧化碳還原人工光合作用系統。

林柏霖表示,通過定量系統工程分析發現,該電極如果與目前最先進的太陽能電池搭配,可以充分利用太陽能電池的光電流,預計太陽能到化學能的最高轉換效率約為25%。這一發現對未來人工光合作用系統的進一步突破具有指導意義。

相關論文信息:https://doi.org/10.1039/D0TA067

參考

  1. ^https://doi.org/10.1126/science.aah5237


可以倒是可以……

不過題主可以拿一套經手十個以上團隊維護過並且從來沒有文檔沒有注釋的項目先感受一下。

哎媽這程序是怎麼運行下去的?

哎媽怎麼就特麼起作用了?

哎媽怎麼動這裡那邊出問題了?

哎媽這天颱風真大!


想像一下,一個維護了四十億年的祖傳屎山項目,機器語言,沒注釋。變數倒是有,可沒define得自己猜。


@天使時代 @魔鬼積木 @劉慈欣 ,大劉寫過這樣的小說


人類基因組計劃,早就有了

只是目前還沒弄懂而已


不是已經在這麼做了嘛。對於人類對象來說,只是目前能力、認知、倫理以及技術等等原因還只侷限於疾病治療。對於人之外的動物植物等領域,特別是在農業領域編輯基因(轉基因)可不是新鮮事情。

升級是一點一滴的。1946年的計算機,和現在的計算機比較起來可能就是現在的基因編輯和以後的基因改編類似吧。


聽起來你就是在形容crispr


很早就有人說過:世界就是一道程序,誰要是能解開這道程序,誰就是上帝。編輯基因的工作實際上早就開始了。所以,我們會經常聽到轉基因大豆,或者其它轉基因植物。轉基因實際上就是把它們升級。甚至有人懷疑,我們自己本身就是神靈或者其它高級智能生命的生物機器人。不然我們為什麼會升級的這麼快呢?利用基因實現人類升級的事,是早晚都要實現的事。只不過基因序列相當複雜,我們的手段還相當拙劣,暫時掌握不了而已。

基因實際上只標註了生物的身體組織程序信息,編輯基因也只能升級生物的物理規格。真正能夠實現本質上升級的,是生物的生命信息,只要能把生物的生命信息分析清楚並提取出來,進行編輯、轉移、載入、升級,那我們的生命就是永恆的了。那時候,我們和神靈的差距就縮小了一大節。我所知道的外星人,我的奶奶和我們家的西鄰老奶奶就是外星人,她們1963年回外星去了。在她們那裡,人就是不死的。有興趣的朋友們可以參看我過去的回答《見證神靈和外星人》。


當然可以啦

前提是要忍受倫理道德問題,變數名隨機字元,沒有注釋,調試很麻煩


現在的修改基因離創造新物種差遠了

生化娃娃我發明的新概念,就是未來創造一種人形寵物解決單身的性需求,希望替代充氣娃娃。

生化娃娃的優勢是它是活的,可以滿足你的一切幻想。

當然你要是很矜持的話可以買其它種類的寵物,比如只會賣萌的奇美拉,小貓般的麒麟和雞肉味的龍,總之生化寵物未來會引發一次科技革命。


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