引  言 加速進化：重新編碼世界和我們的身體／ 0 01

部分 改寫生命密碼，重寫人類未來的決定性力量／007

01重寫大腦：自閉癥發病率為何逐年增高／009

02重寫認知：達爾文進化論已不再適用／012

03重寫其他物種：如何馴養出溫和的狐狸／017

04重寫文化：我們如何變得不再崇尚暴力／023

05重寫免疫繫統：為什麼越來越多的人對日常食物過敏／028

06重寫世界：非天然的“全天然”世界／031

07重寫身體：肥胖的人與寵物／039

08重寫生育：性與生育的分離／044

第二部分 改寫生命密碼的途徑：我們如何操縱物種的底層代碼？／049

09編寫基因密碼與設計這些新密碼所處的環境／051

10理解基因與特質的關繫，彌補“缺失的遺傳性”／056

11掌握基因的開關，破解“巫術生物學”／063

12“摧毀”微生物，發起微觀戰爭／070

13重寫人體內的微生物群落／077

14改變大腦回路，加速大腦演化／088

15認識與改造病毒／092

16用精準的控制手段輔助生育／097

17推動進化的巨輪，改造“全息基因組”／108

第三部分 改寫生命密碼催生的五大新興應用領域／113

18領域一通過智能設計改變生物體及其後代的行為／115

19領域二基因療法，劫持病毒治愈頑疾／120

20領域三利用CRISPR 大規模改編生命／124

21領域四設計嬰兒：子宮移植、跨代基因工程／129

22領域五改變大腦：通過電擊重置大腦回路／133

第四部分 擁抱未來，預知改寫生命密碼的前景／139

23個性化用藥，為病人定制專屬藥物／141

24定向調整大腦，延緩衰老，定格青春／147

25重寫身體和借助信息素，讓他/ 她愛上你／151

26藥物研發與基因介入，讓你更高、更快、更強／158

27設計器官與克隆人類，打造全新的你／164

28全腦移植，讓你的腦力無極限／169

29人機共生，未來生活新常態／176

30基因測序，直面差異，獲取多樣性紅利／184

31技術輔助下的生與死／189

32企業與社會，為生物技術時代的到來奠基／193

33重新設計和驅動進化／198

34復活滅絕物種，掌握運行進化的能力／200

35掌控環境／205

36打造未來人類物種／208

37合成生命，打造經濟新生態／215

38讓出半個地球，讓它們自然進化／220

39逃離地球／222

結  語 新的進化樹／233

加速進化：重新編碼世界和我們的身體

想像一下，我們把達爾文從他19 世紀的家中劫持出來，直接放在今天的倫敦特拉爾加廣場中央，他會有什麼樣的感受？

在一陣暈頭轉向後，這位專攻人類優勢和瑕疵的剖析者會開始觀察：怎麼一切變得如此整潔有序？往日充斥著煤煙、馬糞和惡臭污物的街道怎麼不見了？靠稀粥度日的流浪漢、肆虐的傳染病、滿街的跳蚤以及《霧都孤兒》（Oliver Twist ）裡描寫的流浪兒童都去哪兒了？每個人的營養攝入狀況似乎都很好，確切地說是明顯地營養過剩。廣場上的人們看上去既熟悉又陌生，哪兒來的這麼多大高個兒，為什麼有這麼多人肥胖臃腫？為什麼孩子這麼少，老人這麼多，而且這些銀發老人怎麼看上去都很健康？他會驚嘆於林林總總的食物、小販、流動售煙車、炸肉排攤兒和有機果汁吧臺。他還會好奇為什麼很多餐館牆上貼著“如對任何食物過敏請告知服務生”的告示。他繼續探究會發現：街上每個人都衣容整潔，牙齒健康整齊。孩子們都會識字讀書，還有時間自由玩耍……為什麼在特拉爾加廣場跑步的大人們都穿著短褲和尼龍鞋？為什麼有的老人幾乎沒有皺紋？為什麼有許多孩子和老人要對著霧化吸入器深呼吸？你應該能看出達爾文在廣場上尋找什麼，快速進化的表現在我們身邊無處不在。僅僅用了150 年的時間，人類物種就發生了明顯變化。我們重新設計了世界和自己的身體，變得更加聰明，還更為戀家。但掌管自身的進化也帶來了意外後果：快速進化的表現還包括迅速增長的自閉癥、過敏癥和肥胖癥患病率，以及其他一些身心變化，而並非所有的變化都是正面的。

一直到相對晚近的時期，也隻有少數人生活在達爾文的同時代人查爾斯·狄更斯所描述的那種貧困當中，那時的城市民生窮困、疾病橫行、污物泛濫、生命夭亡，種種慘狀屢見不鮮。大多數人的生活狀態都很接近達爾文在他著名的論著《物種起源》（On the Origin of Species ）中所描述的那種蠻荒世界。在那個世界中，自然是進化的駕馭者，星球上的生物的生存和興旺取決於兩種關鍵力量：自然選擇和隨機變異。

重溫一下生物學入門課的內容，自然選擇講的是我們現在看到的物種都是那些很好地適應了特定的環境，一代代繁殖到現在的。換句話說，就是“適者生存”。如果一種生物找不到足夠的食物，不能抵御捕食者和疾病，無法找到合適、健康的配偶，那麼它就會滅絕。隨機變異指的是DNA 這種核心遺傳密碼，作為物種生物特性的基礎，在一代一代隨機地緩慢變化。通常這些改變是無害且注意不到的。有些情況下，顯著改變會有助於個體生物比其祖先更好地生存繁衍，而另一些時候，變化則可能會帶來可怕的遺傳疾病。

如果要達爾文來寫一部《雙世紀記》（套用與他同時代的著名作家狄更斯《雙城記》的題目），他可能會用大量篇幅來描述無處不在、殘酷無情的變化。近40 億年以來，自然選擇決定了物種的生存和滅絕。生命在通過隨機變異適應改變著，隨著環境變遷、細菌進化與新捕食者和食物資源的變化，至少有一些物種會在某些時候贏得好運，得以幸存。

本書的目的不是要爭辯說達爾文講錯了，而是說他的觀點不再像以前那麼正確了。在20 世紀裡，人口數量急劇增長，人們在城市中聚集，智力不斷提升，人類自身及生活環境都越來越趨向於家庭中心化。我們變成了生存和死亡的根本驅動者。這一改變太過劇烈，如果達爾文在世的話，恐怕他要重新改寫《物種起源》中的許多部分，因為進化的基本邏輯已經從大寫的N（Nature，自然）轉向了兩種新的核心驅動力：U（Unnatural selection，非自然選擇）和N（Nonrandom mutation，非隨機變異）。

在人類還沒有強加其意志的地方，那些沒有被城市、農場、公園和度假寓所侵占的地方，達爾文式的邏輯和自然選擇仍繼續發揮著舉足輕重的作用——界定和驅動著生命的進化。但這些曾經廣袤的地域現在已經很稀少了。現在地球上一半的陸地上都生活著人類想要的物種，而不是不加干涉、自然生長的植被。海洋、河流、湖泊都在不斷被消耗。隻用了幾個世紀，許多曾經的森林、草原、沙漠、苔原就被我們重新改造、施肥、區隔、播種和灌溉，從而用於種植和養殖我們想要的植物、動物和其他想要的一切。這就是非自然選擇。

在過去的20 多年裡，人類發明了重新設計生物體遺傳密碼的方法，進化的步伐大大加快。我們開發了強大、便宜、快速的方法來讀取、復制和編輯細菌、病毒、動植物和人類的遺傳密碼。我們在設計易患癌癥的老鼠和長壽蠕蟲的時候，改變的不隻是一個物種中有多少個體能存活下來，也改變了物種的根本性質，這就是非隨機變異。在這個新詞中，我們將隨機、緩慢的進化替換成了精心設計、迅速、智能的改變，想必達爾文見到這些也會驚嘆不已。

現在，什麼物種能夠在地球上繁榮發展取決於一個進化蹺蹺板。蹺蹺板一端代表著整個自然的分量。進化的傳統力量—自然選擇和隨機變異，帶來了豐富的多樣性、連續不斷的物種消亡和誕生。蹺蹺板另一端代表著智人的意志和願望。達爾文詳細描述了當動植物被人類馴養栽培和再設計時會發生什麼，但他沒有繼續走下去：如果這些趨勢持續下去的話，人類終將把影響力擴展到整個星球和自己身上，趕上並超越自然選擇和隨機變異的力量。

很多人在直覺上會把“非自然”這個詞和不好的東西聯繫在一起，但實際上我們已經將大自然轉變成一種更溫和、更脆弱的存在，這對人類而言是非常成功和有益的。1856 年，英國人的預期壽命是40.4 歲。 現在，因為“我們是能夠根據自身的意志讓自然選擇暫停、中止的物種”，人類的壽命延長了近一倍，在發達國家和地區，超過99% 的嬰幼兒都能生存下來。在馴養栽培動植物、改造環境和自身的同時，我們不僅延長了人均壽命，還改善了生活質量。

在這一過程中，我們承擔著巨大的責任：在選擇和設計什麼能在這個星球上生存和滅亡的同時，我們就在驅動著進化。我們現在讀取、復制和改寫生命密碼的能力在不斷加速，甚至超過了預測計算機性能提升速度的摩爾定律，我們在更快、更低成本地重新設計花草、開發美食、研發治療藥物、設計動物來服務人類，為人類提供娛樂。

本書的部分展示了人類驅動快速進化的各種表現和潛在原因。第二部分解釋了改變生命形式的各種方法，以及如何迅速改變物種。第三部分介紹了讀寫生命密碼對人類自身來說意味著什麼，以及隨著我們開始大範圍編輯生命形式，將會發生什麼。第四部分討論了我們該如何選擇自身的進化以及對這些選擇的一些倫理學思考，還包括探討運用我們新掌握的能力來重構已滅絕的物種，改變自身，設計人工生命形式，或許還包括離開這個星球。

把達爾文進化論的一部分內容拋在身後，進入人類驅動進化的新範式，這意味著什麼？這意味著我們在按照自身的意願不斷塑造自然。許多老弱病殘者不會再被自然選擇無情地剔除出去。對於人類物種來說，這種由自然選擇向人類代行其職的轉變，或許是我們到目前為止取得的偉大的成就和面臨的偉大的挑戰。我們將能夠嘗試回答下面這些問題：我們想如何設計生命？我們想讓幾百年後的人類長成什麼樣子？我們該用這些創造出來的人工生命形式做什麼？盡管每個問題都一定會有許多錯誤甚至有害的答案，但找到可能的正確答案將意味著持續、全面改善人類的生存狀況，帶來更好的健康狀態、更長的壽命和對日常生活更有效的控制。已經有許多發現值得我們驕傲了，控制和指導生命的探險纔剛剛開始。

人類並非在真空中演化，人類的未來不僅取決於人這個物種自身取得的值得誇耀的所謂“進步”，還要看人類與大自然的相容性。僭越、快速演化，可能令人類先甜後苦，前景暗淡。

———劉華傑  

北京大學教授，博物文化倡導者

如果你認為人類的進化隻發生在過去，那就再想想吧！這本書大膽地預言了物種進化的未來。

——丹尼爾·利伯曼

暢銷書《人體的故事》作者

對於任何有興趣了解人之為人的復雜性的人來說，他們可以從這本書中找到很多想要的東西。這本書以一種引人入勝且趣味十足的風格寫成，指出了智人獨特的處境：我們可以決定自己下一步要成為什麼。

——路易絲·利基

人類考古學的主要推動者，肯尼亞考古學家

我們應該在多大程度上控制物種生活的世界，包括自己的身體？這本書對決定人類命運的全球性問題和微觀細節的研究令人著迷。

——加裡·卡斯帕羅夫

國際像棋世界冠軍

我們正在經歷從自然選擇決定的進化到人類設計驅動的進化。遊戲已經改變了，這本書提供了新的規則。

——彼得·戴曼迪斯

暢銷書《富足》《創業無畏》《未來呼嘯而來》作者

這本書高瞻遠矚、發人深省，恩裡克斯和古蘭斯帶我們走上了一條倚重觀察和邏輯的道路，這條道路要麼通往至美的希望，要麼通往至暗的噩夢。繫好安全帶，火箭就要起飛了。

——馬丁·布萊澤

《消失的微生物》作者

胡安·恩裡克斯和史蒂夫·古蘭斯向我們描述了一個具有多種可能性和需要更多責任感的未來。深入思考他們的作品帶來的影響，我們就有機會創造出一個理想的未來。

——蒂姆·布朗

IDEO公司總裁兼首席執行官

《IDEO，設計改變一切》作者

重寫身體：肥胖的人與寵物

有謠言說肥胖是接下來的又一個大趨勢，或許你上一次乘飛機坐在中間座位時已經認真思考過這個問題了。確實有一些人變得胖了一點，而且發展很快。全球範圍內，肥胖癥患病率從1980 年到2014 年幾乎翻了一倍。現在每三個美國人中就有一個屬於臨床診斷上的肥胖癥患者（診斷標準是BMI 指數大於30）。

我們見證了一個歷史性的轉折點：肥胖致人死亡的數目超過了營養不足致人死亡的數目。發展中國家過度肥胖的人數超過了發達國家的肥胖人數，現在墨西哥總人口中肥胖人數所占的比例越來越大，甚至超過了美國的肥胖人口比例。一個簡單干脆的解釋是直接歸咎於超大份軟飲料和快餐食品。這當然是其中的罪魁禍首，影劇院裡的一杯飲料等價於一杯水裡面溶解了27 塊方糖，但改變的並不隻有食物。

運動量太少也是肥胖的一大誘因。用機器來替代人力勞動的趨勢自打有了水車以來已經很久了，而工業革命又加速了這個過程，到了20 世紀後半葉，機器取代人力做功成為主流。1960 年，美國至少有一半的私有企業的工作需要借助中等的體力活動來完成。到2010 年，隻有不到1/5 的工作需要耗費體力。很少有人需要借助騾子來工作，絕大多數人的生活也不像一個世紀之前的人類祖先那樣，受肌肉力量所限。在日常需要體力工作的農村地區，人們采用拖拉機、聯合收割機、割草機、皮卡車等機械裝置來完成之前需要靠體力勞動完成的工作，這導致了肥胖的農民比起城市居民來說有過之而無不及。比起祖父輩，美國男性平均每天在工作時間內要少燃燒142 卡路裡的熱量。僅這個因素就可以解釋為什麼今天成年男性的體重與1960 年的成年男性相比上升了16%。

在過去的幾十年間，人類一直在進行一場大規模的實驗：當平均體重大幅增加時，人的身體會受到什麼樣的影響—這個趨勢可能導致長期的進化後果。肥胖的母親一般會生下肥胖的嬰兒。年紀大的母親一般也會生出肥胖的嬰兒，母親的年齡每增長5 歲，新生兒肥胖的概率就增加14%。一些醫學研究發現，現在的新生兒肥胖率達到了16%。而如果嬰兒生下來就肥胖，或者一個人在兒童發育早期體重超重，成年後就更加容易患肥胖癥，他們患其他慢性疾病的概率也比體重正常的人要高很多。而這些人生出的嬰兒也更容易肥胖。

幾千年來，胖嘟嘟的嬰兒一直是個積極信號，但物極必反。一項對28 個國家250 萬兒童進行的研究記錄了他們跑1 英裡（1.61 千米）路所花的時間。比起父輩，這些兒童的平均速度慢了90 秒。每10 年，全世界人民的平均身體健康狀況就下降5%。毫無疑問，這是因為我們喫得太多，運動得太少。除此之外，還會不會有其他的人為因素和環境因素也導致了極度肥胖這種流行病呢？

有一條線索隱藏在近的保險理賠當中—針對貓和狗的理賠。2007 年，保險公司與肥胖有關的衛生保健理賠上升了19%。6 年之後，超重狗的比例上升了37%。那超重的貓呢？ 7 年上升了90% 多。這些動物的飲食和人類不同，它們不喫快餐食品、不喝軟飲料。許多寵物的飲食參照的都是嚴格設定的、標準化的食譜。那為什麼它們的肥胖增長率也這麼快呢？是因為我們過於嬌慣它們，給它們喂得太多了嗎？如果是這樣的話，為什麼一項涉及範圍頗廣的動物肥胖研究表明，12 個品種的貓狗中，無論性別、品種和生活區域，都無一例外變得更胖了呢？

人們可能會認為這是因為城市裡的野貓總是在垃圾裡尋找快餐食品和甜飲料，所以長得很像豬小弟。但為什麼實驗室裡的大鼠、小鼠也會肥胖呢？科學研究的一個核心規則是減少變量，盡可能將各種因素標準化以便準確地比較結果。如果實驗室動物的喂養狀況一直是穩定不變的，為什麼實驗室裡雄恆河猴肥胖的概率從1971 年到2006 年上升了86%，而實驗室雌恆河猴的肥胖率上升了144% ？

如果人們隻是簡單地認為，這些研究發現是實驗室食物和操作程序變化帶來的結果，那為什麼牧場放養的馬的肥胖指數也增長了19% ？是因為牧場的草與其他地方的不一樣，還是因為一些全球性的、繫統性的因素發生了變化？

抗生素或許是導致普遍肥胖的其中一個誘因。許多農民會將抗生素混雜到動物飼料裡面，這幾乎成了一種標準的操作程序。這樣做的目的不是治療疾病，而是促使動物體重增加。這種非治療功效的抗生素濫用殺死了一些腸道細菌，使得動物身體可以吸收更多的飼料營養。盡管用在每個動物身上的劑量都很小，整體效應卻是巨大的。污水、動物的排洩物以及飼料中殘餘的化學物質在不斷地污染著地球生物的食物和棲息地。循環使用農業用水和居民生活用廢水的公園，要比使用干淨水的公園積聚了更多的耐抗生素基因，多達99 倍到8655 倍不等。大範圍持續擴散的小劑量抗生素會導致耐藥細菌增加，因為許多細菌隻會被削弱不會被殺死，所以它們有機會去生存適應。這也是單類抗生素在治療人類疾病方面效果越來越差的原因。環境中低劑量抗生素的廣泛存在足以導致動物體重普遍增加嗎？這是野生動物，甚至人類體重普遍增加的一個原因嗎？

除了抗生素外，還有許多其他的化合物，一概被統稱為“致肥劑”，它們都可能激活脂肪細胞。因為其中一些物質沒有毒性，也不致癌，所以我們對它們的影響往往研究得不夠，也缺乏理解。這些物質經常出現在我們的食物鏈當中。2009 年，有約25506 千克氟菌唑A 被噴灑到了綠葉蔬菜、水果和花上。我們在享受“新鮮”沙拉的同時，可能還在喝著硬塑料瓶裝的飲用水，所以也在汲取著雙酚A，而這是另一種可能的致肥劑。

持續處於壓力狀態下和失眠也會使人更容易肥胖。肥胖的趨勢會代際相傳。母體感受到的持續壓力也會改變孩子的免疫繫統，甚至改變孩子的行為。這是怎麼回事？研究顯示，懷孕的大鼠在持續的壓力狀態下會產生大量激素，如皮質醇，而它們的幼鼠也會表現出焦慮狀態。有趣的是，如果這些幼鼠被喂送一種特定的益生菌，其中包含瑞士乳杆菌R0052 和長雙歧杆菌R0175，那麼由壓力帶來的激素、大腦生物變化和由此導致的焦慮性行為都會顯著減少。這說明飲食、環境和化學物質都會與我們腸道中的化學物質相互作用，並與我們的內分泌繫統和免疫繫統相關聯。從神經密集度來說，腸道是人體中第二“聰明”的器官。有研究顯示，應激性結腸綜合征多會在精神狀態異常的人身上出現，而且常會因壓力而加重。隨著生活方式、飲食和壓力水平的改變，動物和我們自己都很可能更容易肥胖，甚至這種傾向在子宮中就決定了。

在達爾文的世界中，大自然會決定極度超重的嬰兒的命運，主要表現為在短期內判定其生死，許多女性因身體限制根本無法生出體重過大的嬰兒。但人類發明的剖宮產解除了這一限制。在整個人類歷史中，在無菌處理和麻醉操作出現之前，剖宮產就相當於對母親宣判死刑。在相當晚近的時間內，這些操作程序纔使得剖宮產成為可供孕婦選擇的安全生育方法，人們還會出於美容和方便的目的選擇剖宮產。超過1/3 的美國嬰兒來到這個世界的方式與歷史上的慣常方式有很大不同。在人類驅動進化的世界中，因出生時的體重而被投的自然否決票被消除了。

我們已經能夠部分地設計自己想要的孩子將來會是什麼樣：孕婦在懷孕期間進行適當的鍛煉會生出更聰明的孩子；終身持續鍛煉可以幫助保持或提升人們的智商。但如果按照現在的方式繼續走下去的話，我們的孫輩就不一定都健康了。人類選擇驅動的進化正日益成為我們的責任。