■文 / 郭久亦[英] 譯 / 于冰

蜜蜂對于我們?nèi)祟愃允澄锏氖诜凼潜夭豢缮俚摹Ｃ鄯鋽?shù)量減少對于我們未來的糧食供應(yīng)來說不是什么好兆頭。人類社會是無限適應(yīng)性的，隨著快速發(fā)展的技術(shù)，可以預(yù)期在5至10年內(nèi)，我們將看到人工智能、遺傳操作和其他新發(fā)明等引人注目的新發(fā)展。在此列出一些可能會出現(xiàn)的選擇。

一、自花授粉

在蜜蜂、黃蜂、蝴蝶、蝙蝠、飛蛾、鳥類和其他動物的幫助下，植物和特定的樹木大多沿著異花授粉的路線進(jìn)化。其根本原因是雜交育種將新的基因引入遺傳系統(tǒng)，從而使物種更適合、更強(qiáng)壯地抵御氣候變化，更能抵抗疾病。另外，變異的可能性可以帶來新優(yōu)勢的變種。

但確實(shí)存在自花授粉植物。自花授粉是在不利條件下歷經(jīng)幾百年進(jìn)化而來的，因沒有可靠的花粉運(yùn)輸媒介，自花授粉主要出現(xiàn)在一年生植物以及樹木上。自花授粉的一個例子被稱為閉花受精（Cleistogamy），它發(fā)生在花開放之前?；ǚ壑苯釉诨ǚ勰依锩劝l(fā)，花粉管穿過花粉囊的壁，向柱頭生長完成受精作用。自花授粉最常見的是發(fā)生在某些類型的蘭花和禾本科植物上。但當(dāng)花粉不出現(xiàn)時，其他植物在不利的條件下也采取這種策略。人們常常發(fā)現(xiàn)在同一植物的不同部位有自花授粉和異花授粉的混合體。

幸運(yùn)的是，CRISPR等基因工具使得我們能夠以一種快速和相對輕松的方式瞄準(zhǔn)特定的DNA片段；可以想象的是，通過種子改變植物、樹木的基因組成，讓它們可以自花授粉。嫁接幼樹可以產(chǎn)生自花授粉，但這比通過基因改變種子更耗費(fèi)勞力。

二、人工授粉

在蜜蜂稀少的地方，蜜蜂必須從很遠(yuǎn)的地方運(yùn)來。例如，在花期，加利福尼亞州從佛羅里達(dá)州引進(jìn)蜜蜂。

隨著人工智能機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，許多人類現(xiàn)在所做的工作（如汽車制造中的裝配、醫(yī)療數(shù)據(jù)分析、法律文件掃描等）都將由機(jī)器人來完成。我們的社會很快就會面臨如何處理潛在失業(yè)人群的問題。這里有一個解決辦法：像中國人一樣，人工用刷子進(jìn)行異花授粉。四川省許多蘋果園和梨園已經(jīng)在這樣做。蜜蜂的稀缺使得人工授粉具有經(jīng)濟(jì)意義。特別是人類可以爬梯子到達(dá)迄今為止只有蜜蜂可以授粉的花朵。在巴西，人工授粉用于百香果。

三、發(fā)明對蜜蜂無害的新型殺蟲劑細(xì)菌

眾所周知，脫氧核糖核酸（DNA）是活細(xì)胞的基礎(chǔ)。其結(jié)構(gòu)是一個看似簡單而又美麗的雙螺旋結(jié)構(gòu)。兩條多聚脫氧核苷酸形成互補(bǔ)的雙鏈，由于組成堿基對的兩個堿基分布不在一個平面上，整個DNA分子形成雙螺旋纏繞狀。核酸的含氮堿基分為四類：腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）。它們作為化學(xué)堿基配對：A與T、G與C配對。堿基序列通過復(fù)制傳遞提供給我們遺傳信息——遺傳密碼。

人類基因組測序聯(lián)盟（The Human Genome Sequencing Consortium）于2003年成功破譯了人類基因組。研究發(fā)現(xiàn)，大約有20000個基因——DNA功能單元，總共約有30億個堿基對。繪制這樣一個龐大而重要系統(tǒng)的大小和位置，完全可與將人類送上月球的成就相媲美！

從那以后，科學(xué)家們根據(jù)所掌握的知識和技術(shù)，又朝兩個方向發(fā)展。一大群人加入了美國國立衛(wèi)生研究院（National Institutes of Health, NIH），研究人類疾病的病理學(xué)，診斷和發(fā)明新藥以及預(yù)防醫(yī)學(xué)；以克萊格·文特爾（J. Craig Venter）為首的另一群人開始了一項(xiàng)新的開創(chuàng)性工作——合成生物學(xué)。

經(jīng)過20年的探索，2016年文特爾領(lǐng)銜的科學(xué)家們終于合成了一種細(xì)菌，其遺傳密碼比自然界中任何一種已知的遺傳密碼更小。這是一種新生物體，其具有生命所必需的最小的遺傳密碼。這種新構(gòu)建的細(xì)菌叫JCVI-syn3.0（如圖1），含有473個基因，它還含有149個未知功能的基因?，F(xiàn)在我們擁有了一個活的有機(jī)體，除了生存、進(jìn)食和自我復(fù)制之外，不做任何事情，它就是歷史上首個設(shè)計(jì)生物體。

圖1 JCVI-syn3.0電子顯微照片

鑒于CRISPR等基因剪接工具的最新進(jìn)展，創(chuàng)造可編程新生物體所需的成本和時間已大大減少，這為大量新應(yīng)用鋪平了道路。流感疫苗是該技術(shù)有效應(yīng)用的一個很好的例子。在中國H7N9流感疫情暴發(fā)期間，中國科學(xué)家對病毒進(jìn)行了測序，并在互聯(lián)網(wǎng)上公布。有了這些信息，美國科學(xué)家們就能夠在10小時內(nèi)合成了病毒，并研制出了疫苗。

合成生物學(xué)的整個領(lǐng)域開辟了巨大而令人興奮的可能性。但作為負(fù)責(zé)任的未來學(xué)家需要了解生命倫理學(xué)的含義。要問的第一個問題是：“我們合成的細(xì)菌會不會成為一種狂奔失去控制的物種？或者它能造福社會嗎？”誰來提供規(guī)章制度，決定哪些需要發(fā)展，哪些應(yīng)該被禁止？轉(zhuǎn)基因生物（Genetically Modified Organisms, GMO）在如今的食品市場上充斥各處。但因?yàn)檫€沒有完全理解轉(zhuǎn)基因生物的影響和后果，社會對于如何利用好它們是矛盾的。在美國，一些州希望轉(zhuǎn)基因食品有明顯的標(biāo)記，而其他一些州并不介意轉(zhuǎn)基因食品是否有明顯標(biāo)記。這顯然是個困境。

可想而知，經(jīng)過一些反復(fù)試驗(yàn)，可以合成沒有傷害蜜蜂副作用的殺蟲劑細(xì)菌。

四、機(jī)器人蜜蜂

哈佛大學(xué)微型機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室十年來一直在研制機(jī)器人蜜蜂。到目前為止，這個機(jī)器人蜜蜂的翼展只有3厘米，它的體重只有80毫克。它可以降落到一個表面，并利用靜電附著力再次起飛，并配有一些視覺、光流和運(yùn)動傳感器。然而，機(jī)器人蜜蜂必須與電源相連。此外，為了使它像蜜蜂一樣能夠感知風(fēng)并且適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，需要大量的計(jì)算機(jī)人工智能AI軟件?？的螤柎髮W(xué)的科學(xué)家們正在開發(fā)一種“神經(jīng)形態(tài)”芯片處理器，可以模擬大腦里神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中大量的神經(jīng)元。它還將配備新的微型設(shè)備，例如照相機(jī)、用于觸覺反饋的擴(kuò)展天線、機(jī)器人腳上的接觸傳感器以及看起來像小毛發(fā)的氣流傳感器。

因此，我們可以期待配備了人工智能的微型機(jī)器人可以掃描樹木、花卉、農(nóng)作物等所有植物進(jìn)行異花授粉。目前有一個障礙：蜂巢里有6萬只蜜蜂。雖然只有小部分蜜蜂是覓食蜂，但蜂群數(shù)量巨大。人類怎樣才能生產(chǎn)出足夠的機(jī)器人蜜蜂呢？