几年前，乔治·丘奇在为《科学》杂志审稿时，灵感迸发。论文作者将他们的名字和一串名言编码到细菌基因组中，以展示合成生物学（在实验室设计和制造 DNA）的力量和可能性。他们的编码方法很好。但哈佛医学院遗传学教授丘奇认为自己可以做得更好。
他坐在书桌前，仅用几分钟时间就编写了一个程序，将他的审稿意见从罗马字母翻译成二进制代码，再翻译成遗传密码。他将审稿意见提交给了杂志编辑，但编辑看不懂。该文件仅包含 A、T、C 和 G，这是 DNA 中核苷酸的缩写。编辑将其转交给该研究的作者。“起初，他们不知道它在说什么，”丘奇笑着说。
本来事情就该到此为止了。这篇论文发表了，这个玩笑很快就成了丘奇的传奇故事之一，就像他曾靠实验室供应商提供的营养肉汤为生一年，或者他曾戴着自制的眼罩在实验室里工作以表达对“隧道视野”的看法一样。
但丘奇并未止步。他想看看自己的程序能走多远，于是开始寻找其他需要编码的东西，比一篇审稿更庞大的东西。他选择了自己的书《Regenesis》，这本书即将出版。他花了几天时间修改了自己编写的程序，并将全书 350 页的文字和照片转换成一串 A、T、C、G。在实验室里，他合成了与代码匹配的 DNA 链，并将其复制了许多次，然后将一滴合成 DNA 滴在一张纸的碎片上。这个点包含了 700 亿本《Regenesis》的副本。它的大小和一个句号差不多。
几个月后，丘奇带着他的实验参加了《科尔伯特报告》节目，拿出那张大小形状都像幸运签饼的纸片——供全世界观看。没过多久，负责存档电影和录音的几家公司的代表就敲响了他的办公室门。
“他们说，‘我们想做数据存储，’”丘奇告诉我。“我说，‘你们知道这非常学术化，对吧？这不像是一家公司什么的。’他们说，‘是的，当然，但数据存储是个大问题。’”
于是，他的“戏法”演变成了一项生意。丘奇实验室的成员现在正在扩大这一流程，以便将几乎任何形式的媒体编码到 DNA 中。如果他们成功了，他们不仅将彻底改变数据存储，还将迎来生物学最激动人心的时代：人类操纵生命基本代码的能力将远远超过我们最先进的计算机的能力的时代。
丘奇平静地讲述着这些故事，考虑到事情的重大性。我们坐在他的办公室里，这是一个宽敞的空间，位于一座大型实验室的侧翼，窗户俯瞰着波士顿的长木大道。他靠在他那张太小的办公椅上，双腿伸到身前（他身高六英尺五英寸），时不时地梳理一下他那颇具达尔文风格的胡须。他有着蓝色的眼睛，一张慈祥的脸，和一种平缓的语调，这些都无法显露出人们推测一定能驱动如此重大突破的兴奋或狂热的才华。他看起来甚至有些享受。这只是一个有趣的轶事。其余的只是附带。
丘奇正在塑造一种新型的生物学，这种生物学与其说是研究 DNA，不如说是为了我们的目标而利用 DNA。
丘奇曾经改变过一次生物学。他在读研究生时首次设计的 DNA 测序技术，将全基因组测序的成本从数十亿美元降到了数千美元。科学家们现在正利用它来研究癌症和精神分裂症等顽疾，医生们也开始用它来识别导致罕见——且迄今为止无法诊断——疾病的基因突变。
在构成了丘奇实验室的各种设备和实验台之间，另一系列革命正在孕育之中：他的研究团队正通过将猛犸象的基因组与大象的基因组融合，使其重现生机。他们正在研究如何使蚊子（以及我们）免受疟疾的侵害。他们还在设计工具，帮助物理学家搜寻暗物质，并帮助神经科学家绘制人脑图谱。在过去的十年里，丘奇创办了 15 家生物工程初创公司，并为许多其他公司提供咨询。在他所在的领域，他比其他任何科学家都更能塑造一种新型的生物学，这种生物学与其说是研究 DNA，不如说是为了我们的目标而利用 DNA。
在他编码进 DNA 的书（顺便说一句，这本书也有印刷装订版）中，他和他的合著者埃德·雷吉斯设想了这种新型生物学可能带来的未来：细菌可以为汽车和商用飞机提供动力，人类将对癌症免疫。这听起来可能像科幻小说，或者至少像科学经常兜售的那些被过度炒作的空想。但乔治·丘奇的空想有着惊人地成为现实的记录。
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尽管他有很多古怪之处，但丘奇是一个很容易交谈的人。然而，由于他才华横溢的名声，人们似乎总是在向他道歉，因为自己的智力不足。“我很抱歉，这听起来可能很愚蠢，”人们说。我曾抓住一位记者，一位首席执行官这么做。然后，我也这么做了。
事实上，在我第一次拜访他办公室时，我完全把自己搞得很尴尬。时值下午早些时候，他邀请我参加一个与广播记者进行的电话采访，然后我再跟他一起去开会。几个人造分子散落在办公室中央的大圆桌上。他一直在摆弄其中一个——漫不经心地把它拆开，用拇指和食指捏着，然后让它弹回去——一边靠在椅子上，对着免提电话说话。我拿起另一个分子，它看起来和他的一模一样，但并非如此。当我拉它时，它并没有弹回去，而是炸开了。
十二个塑料五边形和一个大号白色骰子飞溅出去。它们在桌子上发出响亮的碰撞声，然后滚到地板上。有些滚到了丘奇的桌子底下。我感到非常难堪。我赶紧把所有碎片都捡起来，尽可能安静地重新组装起来，而他则平静地继续回答有关基因组医学的问题。
电话挂断后，我不好意思地道歉。“我以为你的那个会弹回去……”我说，声音渐渐消失在空气中。
他毫不动摇，拿起两个分子，并排放在一起，开始讲几何课。他解释说，它们都是十二面体——有 12 个面的物体。他用一些腻子固定了他的，以防止碎片散开；我的则没有。它还包裹着一个 20 面骰子，也就是一个二十面体。“我在街上捡到了这个骰子，”他说。“我喜欢它，因为它看起来像病毒的核物质。”他接着解释了这些形状的意义：他说，二十面体是自然界中最对称的结构之一。它们也是病毒对称性的基础。我假装理解，但我的理解比他可能想要的更简单：乔治·丘奇就是那种看到一个 20 面骰子，立刻就会想到病毒结构的人。
他一生大部分时间都在这样做——测试周围的世界是如何以及如何不协调地组合在一起的。10 岁时，他开始模仿一位名叫卢瑟·伯班克的植物学家的工作，将一棵果树的树枝嫁接到他后院的另一棵树上。在安多佛寄宿学校上高中时，他自学了 BASIC 编程，然后教会了学校的计算机线性代数。在杜克大学读本科时，他以惊人的速度完成了课程，并在两年内同时获得了动物学和化学两个学士学位。在同一所大学读研究生时，他帮助解决了转运 RNA 的结构问题，转运 RNA 将 DNA 的核酸翻译成蛋白质的氨基酸。他在实验室里花费的时间太多，以至于杜克大学因为他缺课太多而将他从博士课程中除名。幸运的是，哈佛接纳了他。
“从一开始就非常清楚，他是个与众不同的人，”哈佛遗传学家、丘奇的好朋友加里·鲁夫昆说（两人一起上的研究生院）。“我还记得，我经常工作到很晚，当我凌晨 2 点离开实验室时，他会骑着自行车进来，准备开始新的一天。”
在哈佛，丘奇遇到了他未来的妻子，一位名叫吴亭（Ting Wu）的研究生。他跟着她横跨全国又回到波士顿，然后夫妻俩在那里发展他们的实验室（都在哈佛）和他们的家庭（他们有一个女儿，现在二十多岁）。他说，他妻子是一位比他优秀的遗传学家。事实上，丘奇相当坚定地认为自己根本不是科学家，而是一名偶尔做点科学研究的工程师。
他像一个工程师一样，倾向于将宇宙视为一个拥有大量按钮和杠杆的机器，每个都等着被按下和拉动，而不是一个由零散的谜团组成的集合。“他对科学的看法是受家庭自制计算机俱乐部的启发，计算机革命正是在这些地下室和车库里开始的，”鲁夫昆说。“他曾告诉我，他对他的美国国家工程院院士头衔比对美国国家科学院院士头衔更自豪。我知道的没有人会这样想。”
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在大多数学术实验室里，情况是这样的：一名科学家精通几种技术，并利用这些技术研究少数几个密切相关的问题。这样的实验室吸引了兴趣和经验狭窄的学生和初级研究员。整个系统倾向于专业化，因此，总的来说，对免疫学感兴趣且有小鼠经验的分子生物学家会去一种实验室，而对视觉系统感兴趣且有果蝇经验的神经科学家则去另一种实验室。专业知识被培养、精炼，在某些情况下，甚至被像战时食物配给一样囤积。
丘奇的实验室则相反。他没有寻求同质化，而是招募尽可能多样化的团队。物理学家和神经科学家与遗传学家、工程师和企业家一起工作。“我的想法是在科学和工程的肌体上到处戳深洞，”他说。“当我们探测到每个点时，就会产生串扰。”
“万维网在几年内从零页增长到数百万页。许多革命在改变一切之前看起来都无关紧要。”
结果是，他的实验室既是哈佛顶尖的产出者之一，也是科学界“不合群者”的著名接收中心。有一位艺术家正在将维基百科条目编码到苹果基因组中（创造一个字面意义上的知识树）；还有一位保险行业的逃亡者，十多年前逃离了办公室工作，花了几个月时间免费学习生物化学，现在担任该实验室的“联合主管”。曾有一段时间，还有一个痴迷于旅鸽的人，他没有高等学位，但听说过丘奇的猛犸象复活项目，主动打电话要求参与；此后，他已经从加州的一家实验室领导了鸽子复活计划。
“我们总是开玩笑说，加入乔治实验室唯一需要做的就是出现，”乌里·拉森森说，他是丘奇的前学生，也是 Good Start Genetics 的联合创始人，该公司提供遗传性疾病的基因筛查。“那里根本没有组织。他的风格就是让事情顺其自然。”拉森森说，这是一个艰苦的地方——有点像“优胜劣汰”，但并非坏事。“大部分时间，你都会有一种令人兴奋的事情正在发生或即将发生的持续感觉，如果你错过了，那只能怪你自己。”
从这种受控的混乱中涌现的项目似乎分布在一个连续体上。一方面，实验室将生物学应用于非常具体的非生物问题。数据存储就是一个例子，但最近，丘奇实验室的成员一直在利用 DNA 帮助物理学家追踪暗物质，这是一种神秘的物质，占已知宇宙的约 27%。在连续体的另一端，丘奇的团队利用其他科学的工具来解决生物学问题。例如，新开发的 FISSEQ（原位荧光测序）技术借鉴了物理学的几个不同子集，以帮助遗传学家可视化活细胞中的基因表达。在 FISSEQ 出现之前，科学家一次只能测量三到四个基因；现在，他们一次可以测量数千个基因。
但吸引最多关注的往往是连续体中间的项目——基于生物学的解决方案来解决生物学问题。其中许多项目涉及 CRISPR，这是一种源自细菌的基因组编辑工具，它使用一种酶来切除特定的核苷酸序列并将其与其他序列交换。有了它，科学家们就可以一次修改多个基因，而无需进行提取、分离和克隆原始遗传物质以及杂交产生的转基因动物的繁重工作。其他一些工具也提供了类似的捷径，但 CRISPR 要快得多。“这是我见过的最快的东西，”丘奇说。“就像你把一个活塞扔进汽车里，它就能找到正确的位置并与其他活塞交换——而发动机还在运转。”
2013 年 1 月，丘奇是第一个证明 CRISPR 可以在人类细胞中进行 DNA 剪接的人之一。从那时起，科学家们就用它来纠正许多遗传问题，包括某些形式的肝脏疾病（在小鼠身上）和抗生素耐药性。
丘奇表示，CRISPR 也能解决生态系统层面的问题。通过绕过有性生殖的规则进行活体基因组编辑，CRISPR 大大增加了某个基因从父母遗传给后代的几率。结果就是科学家们所说的基因驱动：也就是说，一个基因会通过整个野生种群迅速传播。想象一下，你在一个蚊子里植入一个抗疟疾的基因，然后将这个蚊子释放到野外。你最终可能会彻底根除这种疾病。或者想象一下，植入一个使入侵物种不育的基因。你可能在几代之内就能将该物种从生态系统中清除。
CRISPR 也是丘奇最受关注的项目之一的关键组成部分：复活灭绝物种。当著名《全地球目录》的编辑斯图尔特·布兰德（Stewart Brand）构思复活猛犸象和旅鸽等已灭绝物种的计划时，他转向丘奇寻求技术支持。丘奇设计了一种自动化的基因工程过程（有些人称之为“进化机器”），使研究人员能够将不同物种的基因组融合在一起。他的实验室现在正在研究一种“耐寒大象”——一种从猛犸象那里借用了基因的大象，使其能在更寒冷的环境中生存。丘奇说，用同样的方法复活其他物种也是可能的。事实上，可能性就像我们的想象力一样无限。
这是一种承诺还是一种危险，取决于我们谈论的是谁的想象力。
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在丘奇在《科尔伯特报告》节目中展示那 700 亿本《Regenesis》副本之前，这位喜剧演员问了他一个他经常被问到的问题。“你认为你的工作，”科尔伯特问道，“最终会如何毁灭全人类？”观众爆笑。“你认为会像一种致命病毒，”他问道，停顿了一下，向前倾身，用手指敲着桌子。“还是更像一个巨型变异杀人巨鱿，从太平洋、复活节岛和智利之间出现，吞噬我们的肉体？”尽管这是一个玩笑，但这个段子却突显了丘奇经常面临的工作上的悖论。一方面，有一些怀疑论者不相信丘奇兜售的可能性。另一方面，有一些吓坏的信徒担心这可能过于真实。他常常独自站在中间。
丘奇倾向于通过他看待大多数事物的相同视角来看待这个悖论：即将其视为一项工程挑战。以基因驱动为例。惊恐的信徒们担心，如果某个基因驱动产生意外后果会发生什么。例如，科学家们引入了一种使蚊子对疟疾有抵抗力的基因，但这反过来又导致蚊子数量急剧下降，从而扰乱了生态系统。丘奇对这种灾难的回应很简单，就是部署一个反向驱动来尝试弥补损失。怀疑论者则有另一套担忧，即自然选择最终会随着时间的推移淘汰新基因，使基因驱动不值得付出努力和承担风险。对此，丘奇只是说，我们可以定期部署相同的驱动，并进行一些微小的调整。
如果按这两种情景之一来设想，就是用丘奇的眼光看世界：一个 DNA 是终极计算机代码，而我们都是程序员的地方。
当然，并非所有担忧都是技术性的。动物权利活动家们担心，随着 CRISPR 使创造转基因猴子等变得比以往任何时候都容易，动物实验将激增。企业监管机构对将人类基因组的控制权交给私人营利性公司也表示担忧。值得一提的是，丘奇与包括雪佛龙、宝洁和默克在内的多家企业赞助商合作。
在丘奇看来，世界是一个 DNA 是终极计算机代码，而我们都是程序员的地方。
丘奇对自己的创业精神毫不避讳。他几乎总是以一张展示他所隶属公司的所有标志的幻灯片开始他的讲座。他承认他所做的工作存在风险，但他不认为妖魔化公司是解决之道。“产业是我们工作的重要组成部分，”他说。“你不能只把你的想法锁在象牙塔里。你必须将它们推向世界。”
尽管如此，他还是认真对待安全问题。去年夏天，丘奇和几位同事在同一天发表了两篇论文和一个博客文章，提出了基因驱动的概念，并呼吁进行“知情的公众讨论、监管审查和建立安全发展该技术的指南”。当时还没有人真正制造出基因驱动，但丘奇想让事情启动起来。“重要的是要真正听取公众的担忧，”他说。“然后尝试设想可能出错的事情，并思考如何防范它们。”
为此，他正在开发新的生物遏制方法；这个词通常指的是实验室用来防止危险生物体逃逸的物理安全措施（柜子、通风罩、隔离室）。今年一月，丘奇和他的实验室成员在《自然》杂志上报道说，他们没有依赖物理遏制，而是设法将保护措施安装在了微生物基因组本身。他们工程化了一种细菌，这种细菌依靠一种只在实验室中存在、而在自然界中不存在的合成氨基酸生存。
这就是工程师丘奇的工作方式。没有障碍是不可逾越的。他认为，技术朝着更高的效率和能力发展，而不是相反。无论如何，质疑者是伴随而来的。“万维网在几年内从零页增长到数百万页，”丘奇说。“许多革命在迅速改变一切之前看起来都无关紧要。”
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我最后一次和他聊天时，他正在用手机，从办公室走到街角的一个会议。信号断断续续，所以我问他是否愿意晚点再聊。“我喜欢边走边聊，”他说。“这比只做一件事更有成效。”
我问他有什么新进展，他噼里啪啦地说了一串。资助他数据存储项目的公司正计划宣布他团队的最新进展。“我们已经从五兆字节的书大大升级了，”他说。他有一篇关于 DNA 和暗物质项目的论文即将发表在《美国国家科学院院刊》上。他的团队还完成了第一个成功的基因驱动，这是一个在酵母中的小型试点研究，证明了在实验室中引入的异源基因可以传递给——并传播到——一个独立的野生种群。
我问他，哪个项目让他最兴奋。他毫不犹豫地回答：CRISPR。“我喜欢指数级增长的领域，”他说。“现在，没有什么比这更指数级增长的了。”
丘奇协助创办了 Editas Medicine，这是一家旨在利用 CRISPR 治疗潜力的生物技术公司。其理念是开发一类新的基于 CRISPR 的药物，能够“外科式地修复”异常基因。Editas 拥有充足的资金和科学支持，但仍处于早期阶段。丘奇比大多数人都清楚，思想有时会超前于时代。他曾不止一次地不得不搁置一个项目——例如低成本基因测序——直到世界其他地方准备好接受它。“人们认为超前于时代很棒，”他说。“但它实际上可能非常痛苦。”我们都应该庆幸，这从未阻止过他。
本文最初发表于2015年5月的《大众科学》杂志。
