第十三章 基因与生物技术
我父亲当科学家时，不时需要申请研究资助，每次金额从2 万至50万美元不等。在此范围内，合理的申请有颇大机会获批。不过，父亲的申请有时还是会遭否决，这时他就会变得心情恶劣，抱怨拨款委员会不理解他的研究项目有多重要。耳濡目染之下，我对这种委员会的印象，是里头充斥着酣酒、无知的邪恶政客。
以下是我异想天开，杜撰出来的申请研究资助的故事。
1989 年冬，天色阴沉的一天。某个研究资助委员会开会审议一些拨款申请。会议开始一个小时后，绝大多数申请已遭否决。此时委员会主席打开一个档案夹，然后说·
"这是第九份申请。项目非常大，我因此请来研究团队的一位代表，向我们说明项目内容。"
主席走到会议室门口，打开门，邀请一位穿西装配网球鞋、留大胡子的抖学家进来。两人都坐下。
科学家开口说"各位早，我想跟大家介绍……"
"你申请多少拨款?"一位酣酒的国会议员以沙哑的声音大声打断科学家的话。
"呢，是，呢， 30 亿美元，这是13 年的研究经费。"
"是亿还是万?"
"是亿。"
国会议员目瞪口呆，心思转到威士忌去了。委员会主席对科学家说"或许你可以跟大家说明这项研究的目的。"
"好，我们要研究的是某个分子的结构，它非常重要，可帮助我们了解……"
"为什么这么贵，竟然需要30 亿美元。"那位国会议员清醒过来，又插口问道。
"呃，那分子真的非常、非常长。实在很长。"
"有多长。"主席轻声问道。
"两米长，也就是略低于七叹。"
国会议员觉得自己血压开始上升，他想: 他妈的30 亿美元，就为了两米长的分子?也就是，呃，每毫米150 万美元。神经病!他的心思又转到威士忌去了。
"你可以说明一下这两米到底是怎样一个概念吗?"主席说。
"我试试看。这分子主要是由两串险基构成，这些磕基简称A 、丁、C 和G ，我们有时称它们为字母。这些字母有固定的配对方式，因此我们研究的是约32 亿对剑基对。"
那名国会议员此时已在偷偷发简讯给他的亲密女友，但科学家没注意到，继续解释说回"想象一下，我们将代表这些险基对的字母一个接一个印出来，用一般的打印机，并假设我们的纸可以拉得很长。然后我们将这打印机放呵高速公路上，用汽车拉着纸走，一直走到印完为止，这样我们就能知道它有多长。"
国会议员觉得有趣，因为他喜欢汽车。
"我们加速，开到最快，譬如说时速75 哩，或120 公里好了，然后一直维持这速度，让那些字母一直印出来。"
"那么，这样到印完需要多久?"主席问道。
"如果保持这速度，需要两天两夜。换句话说，要约50 个小时才印完。"
"好，"国会议员说，"我们知道这分子真的很大。但是，有什么原因使它这么重要，值得我们去花30 亿美元?"
科学家看着国会议员，好一阵子没回答。然后他说"这分子藏着生命的秘密。"
以上情节，纯属虚构，我想现实中一定没发生过类似的事(不过，某些科学家真的会穿西装配网球鞋。我曾亲眼见过)。但是， 1989 年真的有一个研究项目，是以30 亿美元的经费，花13 年时间研究一个分子。它就是"人类基因组计划" (Human Genome Project) ，而且获得了必要的资助。该计划于1990 年开工。
人类基因组是藏在脱氧核糖核酸(DNA) 分子中的遗传资料，这分子就像上述故事中描述的那么长、那么复杂。我们身体中，除血细胞外，每一个细胞中都有艺份个人的DNA 。所有其他生命一一动物、植物、细菌及真菌一一的细胞中都有类似的DNA 分子。
早在人类基因组计划开始前，科学家已知道人类的遗传指令藏在DNA 分子中，每一个活人都是无数的生命历时30 亿年、不间断遗传下来的产物(近20 万年左右是以现代智人的形式) ，而我们的生命祖先有一个共同特点: 他们全都有繁殖能力。换句话说，我们传承了所有人类祖先，以及更早之前较原始生命形态(如细菌)的遗传指令。
我来说明一下人类基因组中的32 亿对磕基对是怎样的概念。计算机程序的长度以程序码的行数衡量，世上最大型的软件约有30 万行程式码，平均每行约20 个字符(许多行是很短的指令，甚至只有一个数字) ，也就是共600万个宇符左右。这样的资料量约为人类基因组的0.2% 。换句话说，人类的遗传代码约为世上最大型计算机软件的500倍长。
不过，这些遗传代码有多少真正起作用，则是另一回事。当中约80% 适合用来产生蛋白质，但许多证据显示，当中仅2% -5% 实际有功能，余者被称为"非编码DNA" 或"垃圾DNA" 。例如，有一个称为ALU 的序列，含300个字母，我们的DNA 中有30 万份。这序列有何作用? 据我们所知，应该是毫无作用。
事实上，我们确定遗传代码中有许多垃圾DNA ，因为我们曾从动物身上移除我们估计为垃圾的DNA ，结果并未造成任何影响。其他物种似乎也有类似情况。例如，日本河豚红鳝多纪蝇的DNA 长度只有人类DNA 的十分之一，但基因数目却跟人类差不多。另一方面，有些细菌及虫的DNA 却远比人类长，当中大部分应该是垃圾DNA。单细胞无恒变形虫(Amoeba dubia) 的DNA 是人类DNA 的200 倍长。我无论如何无法相信这种变形虫复杂到需要这么长的DNA。因此，垃圾DNA 的确很多，扣除这部分，人类有用DNA 的长度，跟大型软件程序相似。
除血细胞外，我们身体每一个细胞都复制了一份DNA ，每人因此有100兆(100000000000000)份自己的DNA。如果我们将这些DNA 链串成一条，它够我们从地球拉到太阳再回来600次以上。
我最初写计算机程序时，是将程序存在打孔卡上，后来可以存到磁碟上。DNA 的存取就没那么简单，我们不能靠显微镜就看到DNA 链的构造。我们必须靠连串化学反应来确定DNA 的构造。这非常费时，但原理并不复杂。最初的做法，是用酶将DNA 链于特定地方切断，然后放到细菌中，大量复制出个别的DNA 链。接着是以胶体电泳分析每一条DNA 链的内容。我在大学时做过这件事。如果你要分析的分子是非常、极其、无比、惊人的长，那就麻烦了。
人类约有2.3 万个基因，它们构成人类的基因组(存在于DNA 整体链条中)。每一个基因代表某项特定的化学功能，有些基因可代表数项功能。DNA的小序列会眼核糖核酸(RNA) 互动，后者会参与蛋白质的合成。这些非常长的蛋白质折叠及彼此产生作用的方式极其复杂。
人类的32 亿对磁基对是经历约44 亿年的演化而来的，也就是平均每17个月增加一对磕基对。这似乎很了不起，但别忘了，多数碰基对毫无作用。剔除这些"垃圾"，每一个有用的单原子改变平均需时30~60 年。
人类平均每15~20 年产生一代人，但地球上多数生命是单细胞生物，数天或数小时内就会分裂繁殖。大自然的生命密码时常在变，数以百万计的小型突变一直在发生一一例如，妇女怀孕的过程中，通常就会经历100 次基因突变。这种演变并非只是一代传一代时才发生，而是同时发生在成千上万、百万、十亿个同一物种的个体上(单细胞生物更是无数兆的个体) ，最强的个体有最大的生存及繁殖机会。因此，演化有如超大型的平行计算，其法则很简单: 最强健的个体有最大的繁衍机会。
各个基因发生突变的机率并不相同。有一些基因，例如含眼睛遗传资料的基因，会比其他基因强健。实际发生的突变绝大多数是轻微的变化，通常只是改变了一个原子的位置，可能是因为氧化、日晒、宇窗射线或幅射之故。突变也有可能是一个极短的序列被复制了数次，增添到DNA 中，或是脱落了。不过还有一种可能:一个含有明确遗传指令的长序列由病毒(少数情况是细菌)从一个生物随机带到另一个生物身上。如此一来，个体就会接收到来自另一个体(有时甚至不是同一物种)的一长串明确的遗传指令。这种突变多数是有害的，但也有少数证明是有益的，赋予下一代某种竞争优势。演化以及生物多样性就是这么来的。
人类基因组计划头几年进度非常缓慢，当时很多人怀疑它是否能在原定的13 年内顺利完成。但是，计划开始后第八年，也就是1998 年，参与叶划的科学家克莱格·范特( Craig Venter) 创办私营企业赛雷拉基因公司( Celera Genomics) 。他宣称，借由一项富创意的新技术，他可以比所有靠公共资助的大学研究团队共同努力更早完成基因组计划。范特的方法称为"随机定序"(shotgun sequencing) ，使用600 台计算机，每秒运算超过1 兆次。人类基因组计划的研究人员起初强烈怀疑范特的方法是否可行，但最终承认他的方法的确比较好。两者于2002 年几乎同时完成工作，较原定目标早了一年。范特花了3 亿美元(也就是人类基因组计划原预算的十分之一) ，但必须指出的是，他可自由使用公共资助的计划已产生的资料。
自此之后，范特的团队已收集了逾万人的DNA 样本，并开始绘制其图谱，分析这些人的基因差异。范特还驾着他的游艇到世界各地，收集数以百万计的细菌、藻类及病毒的基因组样本，交由他的团队绘制图谱。他的研究团队已发现大量新生命形式，其数据库描绘的基因数目已超过1000万，而且数目正日益增加。范特还绘制并公开了自己完整的基因组图谱一一这工作多年前的预算可是高达到亿美元。
这真是革命性的发展。过去300 年来，全球生物学家有系统地研究大量生物，记录它们的生死繁衍、觅食搏斗。如今我们再次研究这些物种，但这次是分析决定其生命形态的遗传密码(用信息科技的术语讲，是查明人类、动物、植物、细菌、真菌及病毒的"原始码")。这是工作量极其庞大的任务一一地球上物种数目在350 万至1 亿之间，迄今我们已给制了150~180 万种的基因图谱。
了解哺乳动物基因功能的方法之一，是所谓的"基因替换与基因剔除鼠"( knock - in and knock - out mice) 。这方法是将特定的基因植入老鼠身上，或是从老鼠身上剔除，然后观察其影响。举例来说，借由此方法，我们已发现，某个基因若遭剔除，老鼠会得结肠癌。这自然显示我们对人类结肠癌的研究与治疗应聚焦于何处。精确了解DNA 各部分如何与RNA 及蛋白质产生作用，以及它们如何影响生物的功能，是人类历史上最重要的探索工作之一一一可能正是最重要的探索。而我们如今正处于这探索工作的初期阶段。
基因学的研究与创新速度正日益加快，未来数十年将进一步加速。目前有些公司每天可分析数十万对碰基对，而破解一个人类基因的密码需要5 万美元左右，数年内可望降至1000 美元。2008 年4 月，我阅读《麻省理工学院技术评论》 (MIT Technology Review) 时看到一则消息: 两家以美国为基地的公司正在开发一种新技术，成功的话，破解一个人类基因的密码只需要100美元左右。1990 年，这可是需要30 亿美元及13 年时间的事。现在研究人员正努力要将成本降至100美元? 我还没提新技术做这工作需要的时间?答案是8 小时。
基因译码之后，下一步是分析它创造出来的蛋白质。这工作极其复杂，因为蛋白质会折叠成复杂的立体形状，有如纠缠在一起的面条，而其折叠的方式对其功能有关键影响。不过，我们确实知道一件事:蛋白质折叠的方式，以尽可能降低内部张力为原则。我们因此使用大型计算机系统，应用我们对化学结合方式的所有知识，模拟蛋白质链条的行动方式。基于这作业，我们或能模拟蛋白质可能产生的化学反应。
基因技术有数种应用方式，最常见的是基因分析及诊断。这包括DNA 译码，或所谓的"定序"。 2002 年，牛津大学基因技术专家理察·戴维斯(Richard Davis) 计算发现:" DNA 碰基对定序的价格每27 个月缩减一半。在此之后，价格更是加速下跌。原因之一是"DNA 芯片"的应用，这是储存DNA 序列的微阵列。阵列的每一部分会吸引特定的DNA 序列，一旦DNA 序列与相对应的阵列位置结合，荧光分子标记会发光，该序列即显露出来。拜此所赐，如今我们以非常低的价格，就可以借由羊水分析侦测450 种潜在的基因缺陆。类似技术也可以用于识别强奸犯及谋杀犯(或是替那些遭冤枉的人洗脱罪嫌)。
另一应用是基因合成，也就是按特定方法在DNA 链中将原子与分子结合起来。多年前，杜邦公司改造大肠杆菌的基因，令这种细菌能制造出可当做纺织原料使用的1 ， 3~丙二醇。该公司总裁甚至穿一套以此方式生产的布料缝制的西装。孟山都( Monsanto) 等公司也早就在做基因改造商品的生意。膜岛素业者以植入人类基因的细菌制造药物，维持约400万人的生命。我们也可以替乳牛植人特定基因，这样他们就会分泌一些有益的物质到牛乳中，这方法称为"养殖制药" (phanning) 。
基因合成的另一领域，是研发治病精准度更高的药物。如果我们能确切了解疾病的成因，并完全消除药物的副作用，我们就能办到这一点。我们大有机会在可见的未来研发出以下疾病的疫苗: 哮喘、多发性硬化症、白血病、关节炎、在疾、高血压、类风湿性关节炎、沙门氏菌感染，以及成瘾症等。此外，我们将发现，成功对抗一种疾病往往能防止另一些疾病。例如，某些病毒可令人罹患癌症，因此，研发出针对这种病毒的疫苗，对预防癌症也有帮助。关节炎可能是由一般炎症造成，预防这些炎症也有助维持血管健康。另一个有趣的领域，是识别造成缺陷的基因，阻止它们产生作用。
人造抗体可能是特别引人瞩目的基因技术应用。我们发现新细菌或病毒时，可以分析其DNA (某些病毒是RNA) ，然后借由人工智能软件研拟出对应的抗体。接着我们可以使用基因改造的细菌及穰类，大量生产这种抗体，以对抗新流行疾病。此类疾病曾造成大量人口死亡，例如西班牙流感病毒1918~1919 年间肆虐，据称杀死了世界人口的2.5%~5.0% 。哥伦比亚大学的科学家警告世人，未来可能还会出现许多类似的流行疾病。
此外，我们也将可以根据个别病人的情况，特别制造专用药物，或是针对仅感染了一名病人的特别变种细菌制造药物。这种药物能帮助或销毁特定细胞，也可以抑制某些问题基因。我们知道，所有标准药物都有副作用，但多数仅影响少数病人。拜成本低廉的基因测试所赐，我们将能准确找出最适合每一位病人的药物。我们的最终目标之一，是以药片或注射抑止病人身上的恶性肿瘤，同时完全不影响身体其他组织，以此方法取替现今副作用严重的化学疗法。未来许多诊所以至家庭将购置简单的仪器，分析我们的血液、尿液或呼吸，马上就能诊断出我们是否患有癌症或许多其他疾病。
和许多新事物一样，基因改造引起许多人的疑虑，而这种做法事实上是有潜在危险的。举一个例子，如果我们为改变某种胡萝卡的质量，植人某种坚果的基因，对这种坚果过敏的人吃了这种胡萝卡后可能严重过敏，甚至不幸身亡。
因此，基因改造的确是有危险的。但是，并不是只有人类才在做基因改造实验，大自然一直都在做同样的事。细菌就经常变种。细胞分裂时，无论是发生在动物或微生物身上，基因突变的机率在百万分之一到十亿分之一之间。多数突变会破坏细胞，但有些突变会令生物更强健，更能适应环境。例如，细菌对抗生素的抗药性就是这么产生的。
妇女怀胎时，平均会发生约100次自发的基因突变(也就是说，孕妇的DNA 中有100个原子随机改变了)。这种突变绝大多数不会有任何影响，极少数是有益的，有一些则会造成不难应付的小问题。但也有一些突变会导致残疾、流产或早产。
顺带一提，我们出生后，每一个细胞都会发生大量变化。我们身体中每一个细胞估计每天平均有10 仪泊个原子脱离DNA 中的正确位置，主要是氧化作用导致。幸运的是，健康的身体可以修复其中9997 个原子。但这也意味着细胞中有三个基因问题未修正，而且这种问题会随着我们年岁渐长一直累积。当然，23 亿个原子每天有3 个出状况，问题似乎不大，但谁也不知道这3 个出状况的原子未来是将造成灾难、小问题，还是完全没影响。当然，这种状况也有可能是有益的。
年岁渐长的问题之一，是那些累积了大量未修正基因问题的细胞仍然活着，但功能日衰。它们可能会释出对其他细胞有害的物质，这种问题累积下去，我们的身体就会日趋虚弱。另一个问题后果严重得多，那就是发生突变的细胞不受控制地生长，形成恶性肿瘤，也就是癌症。
但是，我们不应忘记，人类事实上已在改造自然的基因数千年之久。在我们还完全不知道什么是DNA 的时候，人类已懂得根据自己的需要创造生命，办法是选择性繁殖。我们刻意选择植物杂交繁殖，产生外观跟自然原始品种截然不同的新作物。上一个冰坷期约11000年前结束后，人类开始学会耕种，经刻意选择发展出许多跟原始品种差异极大的作物。许多园艺植物，如兰花及玫瑰，也是人工繁殖的产物。
我们也以同样方式对待动物。人类估计从12000年前开始跟狼一起生活，以狼为种迄今已培青出超过160 种狗。没错，祖母那只叫"菲菲"的宠物狗一点也不像狼，因为菲菲是人类制造出来的品种，在野外完全没有生存能力。但它某种意义上仍是一头狼，可以跟狼交配。如今在美国，这种人工培青出来的狗有5000万头左右，而狼则只有3~4 万头。换句话说，"人工"狼的数目是"自然"狼的千倍以上。同样的，我们还培育出马、猪及牛，它们跟自己的自然祖先没有多少相似之处。如果不这么做，我们根本无法喂饱世界目前的人口。我们也设法令谷物变得对恶劣气候更有抵抗力、生长更快、果实更丰。相对于原始品种，今天的水果也变得更大，能保存更久，而且通常更多汁。
拜分析及合成基因的能力之赐，生物技术已从"模拟"产业变成真正的"数位"产业，愈来愈像软件业。举例来说，基因合成过程原则上可以这么做: 某人在新加坡经计算机模型分析，认为某个基因非常有用，决定制造出这样的DNA 。他透过电子邮件将基因码寄给美国某实验室，实验室数小时内就将这DNA 制造出来，植人一个空的细菌细胞中，就像替一台计算机安装新的作业系统。数小时之内，这细菌已根据新DNA 的指示行事，它基本上已是一个新物种。再发挥一点想象力的话，未来我们甚至可能跟70 光年以外的文明联系，透过无线电波将一些DNA 序列寄出，而对方就能在其星球上复制出这些物种。
基因技术第三种应用方式，是尝试改善基因组的功能。我已说过，基因组中有许多元用的序列，而且可能非常混乱。说来这有点像是个人计算机大量使用后，运转速度忽然转慢。这时我们可以使用Windows 的"磁碟重组工具"，令系统更有条理、更有效率地组织计算机中的资料，这样计算机就能恢复顺畅运作。生物业有公司专门致力改善特定基因的功能。业者针对某个基因制造出大量略微调整过的版本，观察它们是否比自然的基因运作得更好。这种努力往往有成果。我们可以视之为一种"基因调整" (gene - tuning) 。
基因技术第四种重要应用，是代谢工程(metabolic engineering) 。有一些细菌可自然地产生一些有用的化学物质，但速度可能非常慢。代谢工程可替这种细菌植人生长速度较快的细菌之基因，加快有用物质的生产。另一种做法，是将负责制造相关物质的基因植人生长很快的细菌，如大肠杆菌。改善基因功能称为"基因调整"，那么代谢工程或许可称为"基因组调整" (genome-tuning) 。
我想，人类迟早将决定建一艘数位式诺亚方舟，将所有已知物种的完整DNA 序列存在计算机服务器中。若有物种灭绝，我们可以复制其DNA ，植人空的细胞，然后培育出该物种的新一代。若已灭绝的物种之DNA 眼现存者差异太大，这过程可分阶段完成。第一个阶段是找来最接近的现存物种，然后完成四分之一(举例而言)的基因改造。接着在第二代再做四分之一的改造，四代之后，原本已灭绝的物种就复制出来了。
到此阶段，我们甚至有可能复制出历史上早已绝种的生物，不过这是有限度的，很可能无法像《保罗纪公园》所讲的，复制出绝种那么久的生物。电影《保罗纪公园} 1993 年上映时，许多科学家被问到电影中的情节是否真有可能发生。科学家的回答多数是:电影中复制恐龙的原理逻辑上说得通，但实际上不可能办到(那原理是吸了恐龙血的蚊子被封在琼瑶中，恐龙血中的DNA 可以植入鸟蛋中)。
2008 年，科学家表示，他们相信自己可复制出长毛象，约需1000 万美元的经费。这是因为西伯利亚冰封的长毛象的毛发保存了较完整的DNA ，只要分析同一头动物的许多基因组(这程序的成本已不再高不可攀) ，科学家可整理出长毛象完整的DNA 序列。研究人员表示，我们甚至有可能复制出尼安德塔人(Neanderthal Man) 。假以时日，这甚至可能是轻而易举的事。但我们很可能不会这么做，因为最适合人工培育的动物，应该是人类自己。
在我看来，基因技术的应用不会仅此而已。1993 年，日本非营利组织Eubios 伦理研究所的达利尔·梅萨(Daryl Macer) 做了一项调查，了解各国民众对以预防遗传疾病为目的的基因改造及基因筛检之态度。他发现，亚洲民众多数支持这种基因技术应用。
基因备份的四种方法
在健康的生态体系中，基因备份是自然而然的。不过，为保险起见，我们还可以以另外三种方式为生物的基因备份。因此，基因备份可分以下四种方式:
● 自我调节的生态系统中之自然繁殖。
● 动物园及植物园，物种由人类培育。
● 细胞样本及种子之冷藏保存。
● 将DNA 序列存在计算机中。
第一种方式是理想状态，另外三种则是面对灾难风险的安全措施。
在这项调查中，受访者也被问到是否支持以基因筛检及改造技术改善下一代的外表与智能。支持者略为减少，但多数亚洲民众仍赞成这么做。下表显示各国民众对三个问题的看法，问题是这么问的"你对科学家出于以下目的，改造人类基因有何看法?"
该表显示，若目的是预防疾病，每个国家的民众均压倒性支持基因改造。若目的是提升小孩的智能，印度(70% )及泰国(74% )民众压倒性支持，而澳洲、日本及俄罗斯的支持率则低得多;美国支持率居中，为44% 。
我相当确定人类基因改造未来将成为现实。今天我们可以看到人类是如何想方设法改善自己、提升生活质量。我们发明了医学，改变了自然死亡率与生育率，一方面促成人口暴增，另一方面以避孕手段控制人口成长。很多人补牙，有些人接受手术更换髓关节或膝盖，接受心脏移植，使用助听器，植入人造视网膜，使用隐形眼镜，植人心律调整器，接受抽脂手术，植发或永久脱发，接受整形手术，或是注射肉毒杆菌。这当中有些东西我觉得很恶心，有些则乐见其成，但无可否认的事实是，它们很受欢迎。
我们还制造了大量试管婴儿。以试管授精方式产生的第一个婴儿是路易丝·布朗(Louise Brown) ，出生于1978 年。当年一些批评者坚称，试管婴儿长大后将成为心理怪物。但自此之后，世界上陆续有50 万名婴儿是以试管授精方式产生，而且完全没有迹象显示，他们的身心状态跟普通人有显著差异。事实上，人们对试管婴儿的第一反应有如当年人们对在医院生小孩的反应。一百年前，人们觉得那是很怪异的事，但是今天人们普遍认为，不在医院生产是冒不必要的风险。
我们已开始为罹患严重遗传病的人施行基因移植治疗。此类病人的某个基因有缺陷，治疗方法通常是让他们感染带有该基因健全版本的病毒。病毒侵人病人细胞后，通常能以健全的基因修正病人的基因缺陷。这称为肌体治疗( somatic therapy) 。应用这种疗法的疾病之一为囊性纤维化症，病人的肺会被过多的蒙古液粘住，痛苦不堪且会缩短寿命。治疗方法是令病人吸人含相关病毒的烟雾，由病毒修复受损的肺组织。其他基因疗法包括注射裸露DNA(naked DNA) 到肌肉中，甚至是在身体外培养完整的细胞，然后植人病人体内。不过，从技术角度考量，在授精前修正基因缺陷比事后治疗容易得多，方法是分析卵子及精子中的基因，修正缺陷后于试管内授精。
在我看来，人类将成为史上第一个在基因层面上自我改造的物种。原因之一，是我们的基因组愈来愈不适合现代生活。我们的基因码几乎完全是在石器时代演化出来的，它会命令身体储存脂肪以备万一，好让我们在找不到食物又或者冬季下雪日子长于预期时，有能量支持身体所需。此外，人类停止生育后，身体自我保护的意识似乎会明显减弱，尽管我们其实还可以活很久。而我们死亡时，一生累积的知识大部分就此遗失。我们的基因令我们容易歇斯底里及恐慌，它并未赋予我们理解人类技术发明的智慧。
支持基因工程的另一理由，是绝大多数人希望活得更久、更健康。1999年，普林斯顿大学生物学家植人一个基因到老鼠身上，令老鼠变得明显比较聪明。同年米兰研究人员令老鼠身上某个基因不起作用，结果这老鼠的活动能量不受影响，而且比一般老鼠长寿30%。1985 年，研究人员发现，只要改变线虫( Caenorhabditis elegans) 某个基因，这细菌的寿命可增加一倍以上。1999 年，另一些生物学家为某种细菌植人能产生两种抗氧化物质的基因，令这种细菌寿命延长50% 。人类应用基因技术自我改造的步骤可能依序如下:
1. 首先是羊膜穿刺术，也就是抽取含胎儿组织的羊水，检验胎儿DNA ，厘清是否有某些遗传疾病。此技术已普遍应用。有严重缺陷的胎儿会以堕胎方式处理。
2. 第二步是胚胎筛选，也就是在胚胎植人子宫前检测基因缺陷，有时也会在授精前检测卵子细胞。这做法如今也已相当普遍。
3. 第三步可能是某些人开始复制他们心爱的猫狗。目前已经有人这么做，但很罕见。
4. 接着可能会有人利用基因改造技术培育某种动物，例如特别聪明或特别长寿的狗。到此阶段，人们会购买、养殖这种狗，逐渐认为改造动物的基因跟选择性繁殖本质上并无太大差别。
5. 无法自然生育、打算生产试管婴儿的夫妇要求针对约4000 种遗传疾病，对卵子及精子作基因检测，挑选最健康者授精。
6. 假以时日，父母甚至可以对胎儿的基因作一些具体选择，例如选择复制一些令人更聪明、更健康或更长寿的基因。换句话说，这有点像是苹果iPhone 的应用程序商店。我可以想象未来的生青诊所可能会问一对夫妻是杏希望胎儿拥有自然的音调(人类记忆音调的能力，已发现是由某个基因数个原子的位置决定)。是的话，诊所会确保那几个原子位置正确。父母甚至可能有芒种选择: (1)经改造的基因不会自动传给第三代; (2) 第二代成年后，服用药物以启动某些经改造的基因功能; (3) 永久的基因改造。这些选择技术上已可以做到。选择应用这些基因技术的人，可能是那些本身天赋不高、希望下一代有更好发展的父母。果真如此，人类天赋的差距或可缩窄。
7. 到此阶段，我们可以想象人类将其他生物(如植物)的基因植入人类基因组中。例如，我们可以植人负责释出抗氧化物质、保护细胞的基因，这样或可减慢老化速度50% ，令人可健康地生活150 年。
8. 极端的发展，可能包括人们获得可容纳新基因的额外染色体。
个人认为上述应用大部分将成为事实。果真如此，我想第兰及第四种应用很可能将快速发展并普及。第五阶段(试管授精前检测基因)将在许多国家引发强烈争议，但将流行于美国及亚洲。随后的应用(植人优质基因)将遭遇激烈反对，尤其是在欧洲、拉丁美洲及阿拉伯世界。估计一些亚洲国家将率先推行，带头的可能是中同。毕竟，中国奉行一胎化政策，中国人对子女成才的渴望因此特别强烈。
尽管基因技术对改善人类健康及能力可能至关紧要，近期更重要的应用是帮助解决环境及资源问题，尤其是提升农业生产力。从现在到2050 年，我们可能需要增加农业产出一倍。面对这问题，我们有气条路可走: (1)将更多荒野开垦为农田; (2) 坐视数以百万计的人饿死; (3) 借由精准农业(以精确的实时测量技术改善播种及灌慨等作业)、基因技术及其他方法大幅提升农作物产量。
多数人对农业有好感，对农民有感恩之心; 没有农民的付出，大部分人无法生产足够养活自己的粮食。但是，虽然大片玉米田看起来很美，它可一点也不自然。现代农业将许多作物从原产地移到世界各地种植。此外，如我稍早所言，我们将许多作物改造得跟原始物种截然不同。种植时，我们会喷洒杀虫剂及防疫药剂。我们犁田时，无意中制造出可导致严重土壤流失的条件。而如果我们使用天然粪肥而非化学氮肥，我们可能会摧毁邻近溪流的野生动物栖息地。
此外，我们种植出来的许多食物，其实非常不健康。事实上，若是采用基因改造食物的标准，许多产自天然植物的食物根本就无法通过审核。例如，许多坚果会引发可能致命的过敏反应。如果它们是基因改造食物，早就被禁止了。小麦和玉米很可能也逃不过被禁的命运，因为它们常因植物生病而留下少量毒性很强的物质。那些含脂肪、可能导致动脉硬化的食物又如何?这些食物若是基因改造的产物，根本不可能获准上市。尽管如此，人们还是每天吃这些食物，而且许多人还因它们导致的问题而死。而其实我们可以利用基因技术解决这些问题。有人想要防过敏坚果吗?
农业的代价之一，是必须开垦大片原野作为农地，因此摧毁了野生动植物的栖息地。人类务农占用的土地，约等同整个南美洲的陆地面积。
生态农业解决不了野生生物丧失栖息地的问题。生态农业反而需要更多农地，才能生产同样分量的粮食。如果我们仅从事生态农业，我们要不是面对全球大饥荒，要不是摧毁几乎全部野生生物。如果全球人口不超过10 亿，生态农业是可行的。但如今全球人口已达70 亿，而且不久之后将达90 亿。但是，我们可利用生物技术缩减农地需求，并提升农业效率，一如我们将计算机从数吨重的庞然大物缩小到可以放在口袋里。我们应以尽可能降低农地面积、保留更多森林与原野为目标。
农作物基因改造之研究，起初是在加州大学及史丹佛大学进行。最初的技术非常粗糙，例如打破植物的细胞壁，让不同植物的基因混在一起，然后观察结果; 又或者是以X 光加速植物的随机基因突变，看看能否产生更好的新品种。后来进步到可以改变数个植物细胞中的特定基因，然后透过"组织培养" (tissue culture) 产生全新的植物，结果发现这做起来往往很困难。
研究技术逐渐精进。一些研究人员发现，植物若受农杆肿瘤菌( Agrobacterium tumefaciens) 感染，会长出奇特的肿瘤，可以切出来单独栽种。长出肿瘤的原因，显然是这种细菌除正常的DNA 外，还有一条容易松脱的基因链，后者侵入植物细胞后会改变其功能。科学家将这条DNA 链植人其他植物，发现会产生一样的结果。科学家后来研究土壤中的苏力菌(Bacillus thuringiensis，简称Bt) ，日本人自1901 年起就以此制造杀虫剂。研究人员认为，他们可以找出这种细菌中负责杀死幼虫及昆虫的基因序列，然后移植到植物基因组中，以省掉使用杀虫剂的麻烦。为做到这一点，苏力菌的基因必须略微调整，因为植物"解读"基因的方式跟细菌略有不同。经过多次尝试后，试验终于成功，可保护自己免受幼虫及昆虫侵害的新一代作物产生了。
基因技术专家后来又有了一个新主意。1970 年代，美国企业孟山都推出以Roundup 为品牌的除草剂，这产品相对于市场上其他除草剂可说是革命性的。一般除草剂通常只杀死杂草，而且马上见效，作用持续数周以至数月。Roundup 使用后第一周看不到明显作用，但最后奏效时会杀死全部植物，然后作用迅速衰减。这产品很快就被普遍用于喷洒路边及石板间隙。农夫也不犁田了，改用Roundup ，因为犁田容易造成土壤流失，而且非常耗能。科学家逆向思考，希望找出能保护有用植物免受Roundup 杀害的基因。成功的话，农民未来就可以在农田使用Roundup ，杀死有用作物以外的所有植物。多年努力之后，终于有了成果: 可抵抗Roundup 的种子产生了，以RoundupReady 为品牌销售。使用此类种子的农夫不必犁田，而且可以少喷除草剂。例如，密西西比州及阿拉巴马州的试验显示，农民政用RoundupReady 种子后，每季喷除草剂的次数从平均8 次降至1.5 次。总的来说，这技术对环境有四方面的好处: 降低能源消耗、减少每亩产量损失、减少士壤流失，减少食物中的除草剂残留。
到2008 年，世界上有8% 的农地种植基因改造作物，而相关技术正迅速发展。2009 年，孟山都推出可提升产量5%~10% 的Genuity SmartStax 玉米种子，以及RoundupReady 第二代大豆种子，相较第一代似乎可提升产量7%-11 %。
这发展过程显然非常有趣。种子公司以往是"模拟型"企业，业者检视作物，从中挑出最好的作下一年的种子。这过程平均每年可提升产量1%。但是，农业如今显然已变成一种信息科技，而这可大大加快生产力的提升。孟山都如今使用一种"种子切片机"，可以挑一颗种子，转到正确的位置，在不损害种子生长能力的情况下切取一小片，然后分析这一小片中的基因组，预测这种子会长出怎样的植物。应用这方法，孟山都可大幅加快挑选种子及培育作物的速度。该公司因此预计生产力年成长率可提升至3.5%，也就是说，若保持这样的成长率， 2010 至2030 年间，农作物产出可增加一倍。若能成事，这实在意义非凡，因为2010 至2030 年间，世界人口预计将成长约20% 。因此，同期我们若能提升农业产出100%，我们将可轻易满足世界人口的粮食需求，同时增加生质燃料的产量。事实上，即使许多地方将抵制种植经基因改造的作物，我们仍大有可能于2050 年前有能力将部分农地交还给大自然。
此外，我们也将增加生产所谓功能食品(functional foods) ，这是经基因改造，对健康有益的食品，如含有欧米加-3 脂肪酸，更多维生素、纤维素或蛋白质。例如，植物植人碟类的某些基因，或许就能产生健康的欧米加-3 脂肪酸。在开发中国家，此类食物将有助于减少饥饿及营养不良，令数以百万计的儿童免于智障、失明、生病，甚至夭折。
直接改造食物的基因，这概念令许多人恐慌，尤其是欧洲人。但相关研究继续进行，未来将有许多新作物面世，每亩产量更高、耗水量较少、更耐风霜，需要较少肥料，甚至完全不必施肥。遗憾的是，欧洲人若禁止从非洲及其他贫穷地区进口基因改造农产品，这些地方实际上也就不会种植基因改造作物，穷人因此间接被迫为富人的恐慌付出代价。
保护地球环境、解决粮食问题，最重要的可能是靠人类在植物生化技术方面的发展。不过，未来细菌在这方面可能也将发挥重要作用。
地球上出现生命后头20 亿年中，一直只有单细胞生物。然后第一批多细胞生物出现，经过漫长的过程，演化出今天我们所知道的大型生物，如树、牛及人类等。但是，许多研究人员估计，目前地球上细菌的总重量，其实等同所有植物，包括海里的藻类及森林里的树木。而因为我们持续在不可思议的地方一一如地底3000 米深一一发现细菌，许多研究者如今认为细菌占地球生物量一半以上。
有些细菌活在有机物质中，有些吃硫黄或石头，或是靠地热或光合作用获得能量。有些细菌需要氧气，有些则喜欢缺氧的环境。有些细菌可承受很强的幅射，或是海底极热的水，有些则仅能生存于某温度范围内的牛奶中。
有些细菌喜欢住在人体内。据估计，一个人体内的细菌，数目超过人体细胞。不过，细菌细胞平均远比人类细胞小，因此它们"仅"占人体干重量的10% 左右。但这提醒了我一件事:每个人其实都是一个移动的生态体系。稍早我提到，克莱格·范特2006 年驾驶游艇到世界各地收集了许多水样本，得到数以百万计的细菌、藻类及病毒。他将这些样本送到他的实验室，透过基因译码机器发现了数以百万计的新基因。他的公司因此获得一个庞大的数据库，可搜寻具特定性质的基因。其他生技业者势必将模仿范特的做法。这些工作建立的基础，未来或许可制造出大量新细菌品种。例如，说不定有一天我们能制造出可大量生产蜘蛛丝的细菌，这样我们就能为军人或警察制造薄如丝的防弹衣。我们还可能靠细菌制造许多药物。事实上，我们目前已大量使用这种制药细菌。
但是，细菌最有意思的应用，可能是生产第三及第四代生质燃料: 细菌或藻类进行光合作用，从空气中吸收二氧化碳，转化为燃油。瞧，就这么简单! 有了这样的细菌，我们将可停止大气中的二氧化碳积累，获得一种可持续的能源资源，产品可供飞机、汽车及轮船使用，交通基建几乎完全不必调整。目前美国有数家公司正致力开发这种细菌，很可能短期内就可推出市场，跟基因改造的藻类竞逐第三代生质燃料市场。这种细菌或藻类产油技术经基因调整、基因组调整及其他技术调整至最佳状态后，我们将必须建造"燃油酿造厂"。或许我们可以从燃煤发电厂的烟囱开始。这种技术将带给我们一种很适合当前交通基建的液体燃料，而且是不占地方、碳中和的再生能源。
信息科技系统与自然生态系统相似之处
生物生态系统在地球上的历史数以百万年计，但我们直到近年才开始解开生物的遗传密码。随着我们对生物基因的知识日益增长，我们发现这系统跟人造的信息科技系统有惊人的相似之处。生物及信息科技世界都有巨大的软件架构，一层又一层的运作规则全部建基于非常基本的程序码: 在计算机世界是芯片架构及机器码，在生物世界则是DNA 序列。
其他相似处还包括: 电子设备及生物均使用电力传送讯息，但两者的神经细胞是由不同物质制造的。此外，电子及生物世界均有错误码及物件导向程序码等，而且两者均可复制。
电子设备(硬件加软件)愈来愈像动物，如今有些计算机能看、听、闻、讲，并且知道自己身处何方。
还有，在计算机世界中，我们会为软件备份(希望如此) ，而自然也有自己的备份系统: DNA 是双链构成的。在计算机世界，我们透过计算机辅助设计(CAD) /计算机辅助制造(CAM) ，直接连结软件设计与硬件制造。生命遗传的原理完全一样: 在基因码(软件)指挥下，生物利用从环境中取得的化学物质，制造特定的硬件。
这领域跟基因技术的其他应用一样，有成为大生意的潜力。它们不但可为我们的许多环境及资摞难题提供漂亮的解决方案，还对我们解决人口老化衍生的医疗难题大有帮助一一世界老年人口未来40 年间估计将至少增加16 亿。
目前这产业的主要业者分布在美国、瑞士、新加坡及丹麦，以及以巴西、中国、埃及、印度、以色列、南非及韩国为首的一些新兴市场。基因生物技术业不像信息科技业有那么强大的网络效应，因此短期内产生赢利惊人业者的可能性较低。不过，这也令更多新业者有发挥的空间。
DNA-以及蛋白质中的20 种氨基酸一一很可能是空前绝后、最伟大的开放式计算平台( open - computing platform) ，大自然借此系统所做的事超乎人类想象。我们想象得到的一切，大自然几乎全都试过了: 地球上曾出现数以千万，甚至是数以亿计的物种。科学家认为曾出现于地球上的物种，约99% 已灭绝，绝大多数是在人类出现前就已绝种。但长期而言，生存在地球上的物种大致上是愈来愈多。
生物基因系统有一点是非常奇妙的:一方面它是一个开放式平台，可表现出无穷的生命形态，但各物种的基因码却惊人相似，微小的变化就能产生生命形态上的重大差异。想想猴子是如何思考及讲话的。研究人员做过多项研究，希望能与猴子有意义地对话，办法是让猴子按一些代表特定词语的按钮，藉此与人类沟通。结果产生了像下面这样的句子:
"Nim 吃。Nim 吃。喝吃我Nimo Nim 咀嚼我咀嚼。你我香蕉我香蕉你。"
猜到了吗? Nim 是那猴子，他说的话昕起来真的不是很聪明，至少跟人类有时说的话相比是这样。例如人类可能会说:
将哈达玛闸(Hadamard gate) 应用在量子计算机的第一个量子位元， (qubit) 上，结果是为该量子计算机产生一个新描述，以数字
t1 , t2 ，……代表，而t1 = (S1 + S2n/ 2 + 1) /√一2。
甚至是:
我可以跟你共舞到那些牛田家。想想我还是跟那些牛共舞到你回家好了。
我觉得第一句是很聪明的人说的，它源自科学家麦可·尼尔森( Michael Nielsen) ，而第二句则是源自喜剧演员格鲁乔·马克斯(Groucho Marx) 。谁会想到，如果我们逐对险基对比较猴子(例如Nim) 跟人类(例如上述两位有才华的人)的DNA ，两者不同之处仅4%? 我们的DNA 不仅跟猴子几乎完全相同，其实跟许多细菌也相差无几。我说生物基因系统是世上最伟大的开放式计算平台，就是这意思。顺带一提，伦敦大学学院的史蒂夫·琼斯( Steve Jones) 教授指出，人类的DNA 有一半和香蕉一样一一难怪我在某些周日早上感觉很"香蕉.. ( bananas ) (译注: bananas 在英文但语中是发狂或疯、傻之意)。
不过有关生物科技与基因，我们就讲到这里。接下来要讲"信息科技"一一我们以此名词称呼计算机相关事物，实在不太高明。