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事实是，为了让食品看起来更漂亮，味道更鲜美，保存的时间更久，我们习以为常的超市食品早已充满了各种人工色素、人工香料和化学防腐剂。那些食品标签上神秘的化学元素，其中一些长期食用可能会致癌，有些可能会降低免疫系统，有些可能会引起部分人群过敏或不孕不育，有的甚至会造成DNA损伤，只要简单地搜索一下，就可以找到大量研究并反对这些化学物质的网站。相比目前还没有研究数据证明对人体有害的转基因食品，我们对这些“不自然”的人工合成食品是不是太宽容了呢？如果我让你吃这些含有大量化学元素，会危害健康的食品，你肯定不愿意，但全世界成千上万的孩子和成人每天都在吃。
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如果你的主食里有肉类，不要忘了，那些被屠宰的动物大部分都是工业化流水线上“生产”的，也都是吃着含有化学物质的工业食物长大的，它们也都“不自然”。总之，当我们的日常饮食俨然早已是一场化学实验的时候，你义正词严抗议转基因食品就显得有些好笑了。
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关于到底什么才是绿色食品的探索已久，而加州近年来出现的“绿色”运动，则旨在重新设计食物的供应链，以达到使用更少的土地、水和能源，最大限度保护环境的目的。相关研究者将所有食物占用的资源和环境成本分析后显示，肉类所消耗的土地、水、能源等是最多的，是人类最不该吃的“最差劲”的食物。因此，一些致力于用素食代替畜牧业产品的研究迅速展开了，用另一种说法就是研发“假肉”（素肉）。旧金山一个该领域的创业公司因此受到很大关注，即2011年由乔希·蒂特里克（Josh Tetrick）和活跃在动物权益保护领域的约什·鲍克（Josh Balk）共同创建的汉普顿溪（Hampton Creek），该公司生产的无肉的“素肉”在很多商店销售，不含鸡蛋的“蛋黄酱”也被用到很多三明治制作中。这种做法当然遭受到很多相关集团和大公司的猛烈攻击，但该公司最终赢得了法律纠纷，它之所以这么“招恨”很大程度上是因为鸡蛋是个巨大的市场，仅在美国每年就有600亿美元的消费额。
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风投们如今也开始投资一些跟食品相关的新创公司，汉普顿溪并不是一家生物技术公司，因为它只是简单寻找一种用素食替代肉类的方法，并尽可能提供同样的营养价值和美味。但它的成功给了很多生物技术公司灵感，为什么不在实验室里将这一个理念“发扬光大”呢？
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比如，2011年由美国密苏里大学的加博尔（Gabor Forgacs）创建于纽约的“现代草甸”（Modern Meadow）公司，它能在实验室里通过生物技术和3D打印人工制造出牛肉和牛皮，相比之前用基于植物的“素肉”替代肉类的做法，这种做法更进一步，他们直接人工制造出一模一样的肉类。这正是“现代草甸”希望的：既提供肉类，又不杀害动物和破坏环境。
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呼之欲出的“生命设计师”
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对生命基因的改造常被归为合成生物学，合成生物学的第一次国际会议2004年在麻省理工学院举行，也是在这一年，合成生物学被麻省理工学院的《技术评论》评为“改变世界的十大新技术之一”，但这个领域目前仍处于“史前时代”。
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我认为，合成生物学真正的“历史”是从2005年加州大学伯克利分校科斯林（Jay Keasling）的团队设计出能够生产抗疟疾特效药“青蒿素”前体的酵母细胞开始的，青蒿在中国中医疗法中用于治疗各种疾病，其中就包括疟疾。20世纪70年代，中国科学家重新发现并确定了其活性成分青蒿素（2015年，中国浙江的女科学家屠呦呦因从传统中草药中成功提取青蒿素获得诺贝尔奖）。迄今为止，青蒿素一直是以从天然青蒿中提取作为主要来源。但是，现在不同了，青蒿素既可以从青蒿植物中提取，也可以来自工程酵母，即可以在实验室半合成青蒿素。这也是合成生物学的实验成果第一次在世界范围内产生了影响。
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2006年合成生物领域还有一个成功的故事：加州大学伯克利分校克里斯·沃伊特（Chris Voigt）的研究团队合成了一种细菌，它能够“定位”人体内的癌细胞，这在癌症的靶向治疗上是意义非凡的。2007年，克雷格·文特尔（Craig Venter）的研究小组在美国马里兰州完成了全基因重塑：他们将一种细菌（丝状支原体）的基因组插入到一种不同的细菌（山羊支原体）的细胞质中。
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2010年，汉密尔顿·史密斯（Hamilton Smith）的研究小组在美国克雷格·文特尔研究所重新编程了细菌的DNA，也就是说，这种细菌的“父母”是一台电脑。这个实验告诉世人，科学家们现在已经可以在计算机上设计“定制”的细菌，然后再在实验室里把它们造出来。
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不过，如果你以计算机科学家的方式来思考，就会发现，到2010年，生物科技已经发展到了这样的地步：读取基因数据变得很容易（DNA测序），写入新的基因数据也不难（DNA合成），但编辑基因数据仍然很困难。最早的基因组编辑方法（工具）之一是锌指核酸酶（Zinc-finger nucleases，ZFN），为桑加莫生物科技（Sangamo Biosciences）公司独家所有。2011年，由明尼苏达大学的丹（Dan Voytas）和爱荷华州立大学的亚当（Adam Bogdanove）发明的转录类激活因子效应物核酸酶（Transcription Activator-like Effector Nucleases，TALEN）的方法操作上比ZFN要快很多，两种方法都可以对DNA进行各种遗传修饰。
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然而，仅一年以后，一种更好、更易操作、更便宜和速度更快的技术出现了：加州大学伯克利分校珍妮弗·杜德纳的实验室和卡彭蒂耶在瑞典的实验室发明了CRISPR技术［clustered regulatory interspaced short palindromic repeat，即成簇的、规律间隔的短回文重复序列，是基因组中一个含有多个短重复序列的位点，这种位点在细菌和古生菌（archaea）胞内起到了一种获得性免疫（acquired immunity）的作用，CRISPR系统主要依赖crRNA和tracrRNA来对外源DNA进行序列特异性降解］。随即，利用CRISPR的初创公司遍地开花，都声称可以提供“基因组编辑平台”。第一个是蕾切尔·豪尔威茨和马丁·季聂克（Rachel Haurwitz＆Martin Jinek）创立的Caribou Biosciences，一个从珍妮弗·杜德纳的实验室分离出来的公司。短短几年之内，相似的创业公司就从瑞士（如CRISPR Therapeutics，成立于2013年）蔓延到波士顿（如Editas Medicine，2013年从博德研究所分离出来）。仅2015年，科学期刊上关于CRISPR的论文就多达1 300多篇。
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TALEN和CRISPR被发明之后，目前生物科技更妙的地方是：通过运用强大的基因编辑工具，我们可以按照自己的意愿直接对一种植物的基因进行改造，并不需要增加来自其他生物的基因。也就是说，这些工具提供了一种简单而精确的方式来编辑（修改）植物基因，从而达到让它们具备抗旱或抗病的能力等。理论上讲，这种方式应该能够大大降低“转基因”的风险。
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如果你连修改一种植物的基因都要反对，固执地认为原来不具备某种疾病抗体的植物才是“自然”的，那你应该也会反对针对人类进行的基因治疗，因为本质上来讲，两者采用的是同一手段和过程。
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用类似CRISPR和TALEN的基因编辑工具，科学家们已经可以“基因编程”出大量的新蔬菜和农作物等。比如，2014年，中国科学院高彩霞的课题组选择用TALEN技术和CRISPR技术创造了一种抗白粉病的新品种小麦，白粉病是影响小麦产量和品质的重要病害之一，高彩霞发现，对小麦的MLO基因进行编辑，定向诱导其突变，即可使其对白粉病产生持久抗性。这个实验之后，修改西红柿、大豆、水稻和土豆等农作物基因的实验大量展开。
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当然，一定会有很多群体会向美国政府施压，要求将用TALEN和CRISPR技术创造出来的农作物归类为转基因作物。但目前的事实是，美国农业部对这种农作物到底算不算转基因作物自己还不确定。
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除了编辑DNA，我们还可以选择在实验室直接打印出来新的DNA。目前，DNA合成本身正在被小型化，自动化和软件三者的结合不断颠覆。所有想要在聚合酶链反应（PCR）或基因测序上做“快速成型”（Rapid Prototyping）的公司都需要一些称为寡核苷酸的原料，也就是机器可以用来测试实验假设的短的DNA分子，传统做法的局限性正是这些寡核苷酸的高昂成本。
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如今，一个备受追捧的公司是Twist Bioscience，2013年由安捷伦公司前员工艾米莉·勒普罗斯特（Emily Leproust）、基因测序公司Complete Genomics的硬件工程师比尔·巴尼亚伊（Bill Banyai）以及在安捷伦和Complete Genomics都工作过的比尔·佩克（Bill Peck）共同在旧金山创立。他们解决寡核苷酸成本昂贵这个问题的方法是：开发一套基于硅的设备，大规模、迅速生产合成DNA。2015年，Twist从一家叫作Gingko Bioscience的生物体设计公司那里接到了多达一亿个DNA碱基对的年度订单，相当于2015年整个基因合成市场总额的10%。
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2016年，Twist收购了以色列生物科技初创企业Genome Compile，这家公司研发的工具可以设计基因，即让人通过电脑或移动设备对DNA进行混合和匹配，培养新“生物”。也就是说，Twist现在可以先让人们设计DNA，然后再根据设计稿按需打印。同时，目前世界上最大的合成基因供应商是中国的南京金斯瑞生物科技有限公司，它也在为科学家们提供定制的合成基因。
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目前，合成生物学在创造一个新的“生物”（有机组织）时使用的方法仍是对基因的“剪切和粘贴”，随着合成DNA成本的不断下降，有一天更有效的方式可能是直接设计和打印一个新的DNA，而不是去编辑一个现有的。
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我们可以设想的是，不久后的某一天，人们将能够在智能手机上设计（编程）一个活的有机体，之后将设计稿上传到云端，再向某一生物实验室定制这款有机体。实验室接到订单后，会用机器人完成大部分有机体的生产，人类将扮演“生命设计师”的角色。
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“基因驱动”会改变什么
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目前已有的创业者在“设计生命”上触动我的故事很多。尤其是大热的CRISPR技术提供了从根本上修改基因的方式，它的可能性已经吸引了无数的创业者。不过，我们可以从基因上改变蚊子，让它们不再传播疟疾，或者基因改造蜱虫，让它们不再传播莱姆病等，但我们没有办法将这种基因改变蔓延到全世界每一只蚊子或蜱虫上去。根据孟德尔的经典遗传定律，想要实现这一目标也是不可能的。然而，“基因驱动”（gene drive）技术改变了遗传规则，这一技术可能比“基因改造”技术更重要。按照传统方式，一种植物或动物基因的改变往往需要很多年甚至几千年才能大范围普及，而“基因驱动”能让基因改变在种群中以快得多的速度蔓延。
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第一个成功创造“基因驱动”的试验是在南加州进行的。2014年，加州大学圣地亚哥分校的伊桑·比尔（Ethan Bier）和瓦伦蒂诺·甘茨（Valentino Gantz）用CRISPR技术触发了果蝇的基因驱动器。虽然这仅是一个概念性的试验，但几个月后，加州大学欧文分校的安东尼·詹姆斯（Anthony James）在之前试验的基础上对蚊子加入了一种“阻断疟疾”的基因，使拥有这种基因的蚊子能够将这种基因改变迅速传播到几乎所有的后代，这位科学家为了研究出来不再传播疾病的蚊子已经在实验室里花费了20多年的时间。
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当然，这听起来似乎很恐怖，大多数人只会因此更害怕基因改造。但别忘了，这个世界上还有很多生活在疟疾频发地区的人们，当很多母亲眼睁睁地看着自己的孩子死于疟疾时，这可比实验室里基因改造的画面更恐怖。
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