编辑推荐
★英国百年名校诺丁汉大学教授、知名未来学家克里斯托弗·巴纳特20多年心血之作。
★披露世界250多家前沿科技创新组织新成果，透彻解析未来人类不可不知的25张生存蓝图。
★18张线条图解，直观展示云计算、AI、3D打印、纳米技术、垂直农场、人工智能、增强现实、基因编辑、生物打印、工业革命等前沿领域成果。
★生动简明、通俗有趣、干货满满，让你快速了解能源探索、工业革命、生物改造与未来世界的形成。
★翻译畅销多国《3D打印：下一次工业革命》作者又一力作。
★读者Mr. Phiilip W. Berrie因书中超前宝贵的资料，向任何想写科幻小说的人推荐这本书。读者Kinkers认为，这本书帮助当下年轻人或者学生，做出更健康、更利于发展的人生选择。
内容简介
我们将怎样生活？是走向高科技幸福，还是走向资源枯竭？
我们将变成什么？控制进化，是消亡还是永生？
英国诺丁汉大学商学院教授、知名未来学家、3D打印评论家克里斯托弗·巴纳特，凭借20多年研究经验，结合全球250多家专业组织的前沿研究和创新成果，从生物能开发到资源枯竭，从太阳能开发到太空旅行，从气候变化到垂直农业，从清洁核能到电动汽车，透彻解析任何个人或企业不可不知的25个“未来常识”。
《你一定爱读的极简未来史》旨在通过生动简明的案例说明、通俗有趣的科学揭秘、直观透彻的过程图解、新颖独到的未来观点，帮助读者快速了解能源探索、工业革命、生物改造与未来世界的形成，提高对未来的预测能力。《你一定爱读的极简未来史》告诉你，未来将给我们带来哪些机会。
作者简介
克里斯托弗·巴纳特（Christopher Barnatt），生于1967年。英国百年名校诺丁汉大学教授，20多年职业未来学家，国际3D打印评论家。世界未来学会（World Future Society）会员，美国探索频道（Discovery Channel）Helium3Game.com网站制作顾问，时常出现在美国ABC新闻、英国天空新闻（Sky News）及众多其他BBC当地电台,投身英国Clore领袖培训计划（Clore Leadership Programme）多年。
从1995年出版《网络商业》（Cyber Business）率先预测互联网购物，到2013年《3D打印：下一次工业革命（3D Printing: The Next Industrial Revolution）》全球畅销发行，被翻译成了中文、日文和韩文等多国语言，克里斯托弗·巴纳特每一部作品的出版，都因其通俗有趣、案例丰富、观点新颖，受到一代代读者的追捧，连续掀起阅读热潮。
目录
第一部分 富足时代的结束
第一章 石油峰值 002
最基本的挑战 002
我们对液态黄金的依赖 004
还剩下多少石油？ 005
非常规石油 007
理解含义 007
关于石油峰值的辩论 009
后石油经济的机遇 010
第二章 气候变化 011
气候变化及其影响 011
温室气体的水平 013
应对后果 015
阻止未来的气候变化 016
地球工程解决方案？ 018
学会关心未来 020
第三章 水峰值 022
遍地有水吗？ 022
水、气候变化和环境 024
水峰值的影响 025
水峰值解决方案 027
水峰值近在眼前 028
文明的流动 029
第四章 粮食短缺 030
石油峰值和粮食供应 031
气候变化和粮食生产 032
水峰值和粮食短缺 032
我们的人口增长 033
日益增长的肉类消费 034
日益减少的鱼类资源 034
非食品农业 035
土地的所有权和生产力 036
宝贵的粮食 037
第五章 资源枯竭 039
一切都有峰值吗？ 039
少投入多产出 041
回归产品修复时代 042
增加循环利用 043
减少浪费 043
从太空中获取资源 044
未来的挑战及解决方案 045
第二部分 下一个工业浪潮
第六章 3D打印技术 048
1984年的未来 049
一系列过程 050
在革命的边缘 051
直接数字制造 052
数字运输、存储和复制 054
制作你自己的3D打印机 056
“圣诞老人机”时代 057
第七章 纳米技术 059
纳米技术 059
机会科学 059
用原子修补的方法 061
未来的纳米级工厂 062
纳米电子学 063
纳米材料和纳米涂层 064
纳米医学 065
小科学解决未来大问题 066
明天的石棉？ 068
未来的希望 069
第八章 基因改造 071
操控生命 071
转基因作物 074
转基因动物 076
转基因生物技术工厂 079
转基因安全吗？ 080
下一次信息革命 082
第九章 合成生物学 084
新科学中的里程碑 085
建筑与“生物砖” 086
未来的生物保健 087
未来的生化药剂 088
未来生物能源 089
合成的生物未来？ 090
建筑与发生突变的东西 092
第十章 垂直农场 094
空中农业 095
垂直农场的优势 095
垂直农场的后勤工作 097
能源、安全和生产力 098
生态系统的恢复 100
从这里到那里 101
走向一个更可持续的城市？ 102
第三部分 为第三个千年加油
第十一章 电动汽车 106
电力运输的兴起 106
从混合动力汽车到插电式电动汽车 107
增加续航能力 109
走向一个更好的地方？ 111
飞机、船只和火车 113
转型 114
第十二章 风能、波浪能和动能 117
新能源景观 117
流动空气的力量 118
商业性风力发电厂 119
补充性小风系统 120
海洋发电 121
个人动态电能 124
替代能源革命 125
第十三章 太阳能 127
捕获太阳辐射 128
光伏太阳能 129
提高光伏太阳能电池的效率 131
光伏太阳能在行动 132
聚光太阳能发电 133
太空太阳能 137
成为太阳能先锋 138
第十四章 核聚变 140
核聚变的前景 141
比太阳还要热 142
实践中的核聚变 143
聚变动力的替代机制 145
核聚变能量来自月球尘埃？ 146
地球以外的解决方案 148
第十五章 太空旅行 149
第一次太空竞赛 150
航天飞机时代 151
提供太空服务的私营企业 152
大众的太空旅行 154
太空访问的成本 155
上升！太空电梯的兴起 156
智人的旅行癖 158
走进热力学现实 160
我们在太空中的进化 161
第四部分 计算科学和无机生命
第十六章 云计算 164
计算科学革命——云计算 165
SaaS、PaaS和IaaS 168
城里唯一的展览 170
绿色的云计算 171
下一代云计算 172
娱乐云 173
我们的未来是云计算 174
第十七章 人工智能 177
图灵测试的愚蠢之处 178
检查伴侣 179
语言处理 180
视觉识别 181
神经网络和机器学习 182
模拟人脑 184
人工智能革命 185
接近奇点？ 186
第十八章 增强现实 189
现实与云的对接 190
智能手机和平板电脑上的增强现实 191
提高我们的想象力 193
工业增强现实系统 195
协助手术 195
下一代增强现实技术 196
减少现实 197
生活在增强现实的世界里 198
第十九章 量子计算 200
超越摩尔定律 200
情况变得诡异起来 201
量子算法 202
量子计算的范围 205
第二十章 机器人 207
工业机器人 208
家庭服务员和伴侣 210
深入敌后的机器人 211
人形机器人 212
未来的机器人经济 214
新物种的诞生 215
第五部分 “人类2.0”
第二十一章 遗传医学 220
DNA医疗保健技术 220
基因检测 222
遗传药理学 224
基因治疗 225
未来基因增强 228
创造定制婴儿 230
第二十二章 生物打印 232
从影印机到生物打印机 233
第一台商业生物打印机 234
向定制器官迈进 236
原位生物打印 238
化妆品的生物未来？ 240
这是一台弗兰肯斯坦机器吗？ 241
第二十三章 控制性增强 243
假体的未来 244
仿生耳朵和眼睛 246
连接到大脑 247
EEG脑机接口 249
寻找增强 250
后人类半机械人？ 252
第二十四章 延长寿命 254
桌上的扑克牌 254
饮食抗衰老 255
生活方式最优化 257
疾病治疗和预防 258
生物重新编程 259
器官修复和更换 261
延长寿命的影响 262
未来最大的挑战？ 264
第二十五章 超人类 265
超人类主义 266
日渐高涨的辩论 267
新产业融合 267
上帝和新的宗教 269
走向永生？ 271
我们的数字遗产 272
玩潘多拉游戏 273
后记 275
奇点还是衰退？ 275
超越卡巴莱表演 276
现在是时候采取行动了 277
明天的世界 279
前言
未来我们将会怎样生活？人类会如何演化？这对我们来说是两个重要的问题。对于未来可能发生的很多事情，我们感到既害怕又担心。
大概到2030年，一对夫妻就可以自由选择孩子的性别、头发的颜色等各种各样的身体特征；各种生物塑料瓶可能会直接从树上长出来；数以亿计的人工智能或机器人会对我们俯首帖耳、唯命是从；3D打印机会被用来大量制造各种各样的产品，甚至可以直接打印出人类的各种器官，就像现在打印照片那样；我们大部分的食物有可能在摩天大楼里种出来；人们可以活到150岁或者更长；而在那个时候，我们的电脑也已经能独立思考了。就像本书接下来二十五章中介绍的那样，已经出现的科学进步大有潜力，经常让人震惊不已。
我们的科技在不久之后就会帮我们去做很多我们原来觉得不可思议的事情。与此同时，像石油、淡水等自然资源的短缺也会极大地影响我们的生活。过不了十几年，我们就可能会陷入工业衰退的旋涡。不管你喜不喜欢，我们正在进入一个前所未有的技术发展时代，而与此同时，地球上的粮食开始变得越来越少。
纵观人类发展史，高级人类文明的发展从来没有像现在这样悬而未决。我们没有水晶球可以预言未来即将发生什么。尽管如此，我们仍然可以通过研究已然面临的挑战、下一代科学技术和流行趋势来洞察未来大概的样子。换句话说，我们可以把对未来的视角作为一种工具，来塑造我们的未来。
对于希望拥有未来视角和想了解未来的人而言，本书是一个工具包。在某些方面，它也是一个改变世界的宣言。从一个层面来说，我们要去检验本书二十五章里所论述的改变在未来几十年里是否会发生。更重要的层面是，这本书揭示了随着科技的发展，未来将给我们带来哪些机会。从生物能开发到资源枯竭，从太阳能开发到太空旅行，从气候变化到垂直农业，从清洁核能到电动汽车，本书将全力为你提供一个关于未来的蓝图。
对于未来观察者，最危险的事情是只盯着眼前几棵自己感兴趣的树，而忽视了广袤的森林。为了避免这个错误，本书二十五章被分成五个部分，每个部分都会有一个明确的主题。
第一部分关注地球和地球资源，名为“富足时代的结束”。不管你喜欢不喜欢，我们文明的发展与扩展面临着地区资源枯竭的挑战。很多人非常关心这一点。然而，对于未来的塑造者来说，“富足时代”的终结要求我们立即行动起来，它将彻底地推动创新的历程。
第二部分转向制造业和农业，以确定“下一个工业浪潮”。从青铜时代到铁器时代到蒸汽时代，我们制造东西的主要手段一次又一次地决定了我们的生活方式。因此，这部分研究了包括纳米技术、3D打印和合成生物学在内的关键制造业的发展。
第三部分的内容涉及未来的能源和交通，并在“为第三个千年加油”的主题下分组进行讨论。没有人确切地知道化石燃料还能维持多久，更不用说何时终止使用化石燃料了。然而，我们可以肯定的是，化石燃料不会像过去两个世纪那样成为未来文明的基石。本部分着重探讨了其他形式的动力，还讨论了如何开发太空旅行，以便于从我们的地球之外获得资源。
第四部分着重于“计算与无机生活”，内容涵盖云计算、人工智能和机器人。我们可能仍然在太空中寻找着其他智慧生命，但在接下来的几十年里，我们更有可能遇到全新智能的数字物种，这些物种完全是我们自己制造的。
最后，在“人类2.0”的旗帜下，第五部分将探讨未来的医疗保健和寿命延长手段。我们的人口已经在迅速老龄化，而延迟退休从经济角度来说是不可取的。随着许多新的医疗方式的出现，不久的将来，许多社会规范明显需要重新调整。当我们开始控制自己的进化时，许多道德甚至宗教问题也需要得到解决。
我们都有关于时间的意识，我们习惯于把时间分成过去、现在和未来三个部分。这说明我们每个人都有一定的未来意识。心理学家汤姆·隆巴尔多（Tom Lombardo）定义“未来意识”为思考和感觉未来的能力。而个体未来意识的差异将导致其对未来预测能力的差异。
本书旨在提高我们对未来的预测能力。通过本书，你会对未来可能出现差异的事物有更深刻的理解。虽然直接告诉你明天将不同于今日是显而易见的，但是永恒的变与不变之间的规律才是最值得被记住的。
我们的大多数远古祖先终其一生都处于大自然无休止的循环过程中。随着季节更替、岁月流逝，昼夜长短变化，气候冷热交替，在收获季和宗教节日到来之际，人们总会以一种相同且永不过时的方式进行庆祝。数以亿计的人随之出生、成长和死亡，但是他们几乎过着同一种模式的生活，区别只是名字不同而已。
对我们大多数远古祖先来说，生活更像是一个周期的循环，而不像一条向前延伸的直线。如序言图1所示，人们普遍认为生命将在一个有限的模式里不断重复下去。过去是这样，现在也是，而未来则往往意味着世界毁灭，只能由神来主宰。
这种对未来感觉的区分，来自我们近代的祖先，他们不光从自然中获取资源，还从他们生活的地方开始改变世界。举例说，埃及人修建了金字塔，为后人改变了地貌。一条线性的历史由此展开，人们可以追溯金字塔建造之前、建造之时以及之后被金字塔这个巨大的坟墓改变的地平线和人们的想法。自从我们的祖先开始分辨过去、现在和未来，历史就开始像一条线那样发展了。但是，对过去、未来的严格划分，是由科技革命驱动的。铁路、汽车、飞机、互联网以及其他科技成果，更突出地体现了我们这个时代和过去那个时代的不同。今天，世界上大多数国家的人们已经习惯了看电视、打电话和上网。当然，我们也清楚地知道，对于一两代之前的人来说，我们今天习以为常的生活是多么不可思议。
我们对过去与现在之间鸿沟的认识不尽相同，令人惊讶的是，许多人对未来的看法仍然有些狭隘。几十年来，大多数个人和组织似乎把重点放在了短期视野上，就好像文明一直在试图回归到一个周期性的，甚至是静止的时间观念点上一样。
今天，我们生活的各个方面都在急剧地发生着变化。如果我们认为文明只是简单的复制，那就需要拉响警钟了。毋庸置疑，大多数人确实希望在几年之后，穿着不同款式的服装，谈论新款的手机。然而，很少有人知道，在短短几十年里，我们现有的原材料、制造方法、能源、饮食、预期寿命和旅行的自由可能会发生根本性的变化。许多人，尤其是许多实业家、政治家和其他权威人士，确实缺乏未来意识。
人们普遍认为，未来几十年将是现在的升级，这种观点是很危险的。最近的全球性金融危机理应让我们对未来的乐观看法提出质疑。然而不幸的是，事实并非如此。
历史上从未有过房地产价格上涨、经济无限扩张的情况。永久财富也从未通过金融数学的魔力被创造出来。很多书（不限于本书）都在探讨为什么世界上大多数掌控世界的人相信这些事情已经变成现实。我说这些话的目的是想说明，我们仍然沉醉于一些更危险的大众错觉之中。不仅如此，我们似乎已经形成了一种信念，即地球的自然资源是无限的，目前的农业方法可以养活90亿人口，发达国家的大多数人大半生都在从事着非生产性的工作，人类的进化已经走到了尽头。
本书将解释为什么未来不会是对今天的克隆，并以此来纠正这一错误认识。接下来的二十五章内容将探索未来的发展，如电动汽车、太阳能和云计算等，在未来几年内很可能会成为寻常事物；如太空旅行、人工智能、
量子计算和超人类主义，将会真正提升未来可能性的极限。因此，不可避免的是，我所谈及的二十五件事情中有些可能是不正确的。然而真正重要的是，本书能够帮助我们接触到各种各样未来的可能性和弃旧图新的动力。没有人确切地知道几十年后的世界会是什么样子。之所以这样说，是鉴于目前面临的挑战和机遇。我敢打赌，到2030年，我们生活的方方面面将与今天截然不同。
每当听众听说我是未来学家时，他们的反应五花八门。通常至少有一个非常热心的人认为“未来”这个主题令人兴奋。然而，在持怀疑态度的听众中，通常也会有一些人不好对付。有些听众甚至在我开始演讲前长篇大论地抨击我，指责我的演讲是无稽之谈。更常见的是，几个狡猾的反对者会问我能否给出下个星期的彩票中奖号码。
正如我在前文解释的那样，未来研究的目标并不是预测某个单一的、确定的未来。相反，我们的目的是尽可能多地提供可接受的选项。本书中讨论的二十五件事，每件都可能对许多人的日常生活产生重大影响。然而，面对摆在面前的挑战和机遇，哪些事件会对我们产生影响将取决于我们所有人做出的选择。
最重要的是，我希望本书能激发你的想象力。正如温斯顿·丘吉尔（Winston Churchill）曾经说的那样，“未来的帝国是思想的帝国”。这意味着，我们首先需要在头脑中构建未来，然后才能用我们的双手去创造它。有些人可能会带着恐惧、困惑和惊奇被动地展望未来；然而，有目的地展望未来无疑更过瘾，也更有益处。
——克里斯托弗·巴纳特
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未来生物科学的发展范围太广，仅用一章篇幅根本无法涵盖，因此这一章只粗略介绍现存植物、动物和微生物的基因改造，而将在下一章探索完全人工生物的创造，以及对现有生物系统的全新设计。总的来说，这两章将谈一谈生物科学的发展将如何改变农业和制造业。人类基因检测、“药物基因学”和基因疗法将在第二十一章谈到遗传医学的时候再单独探究。
自从农业开始发展以来，人们一直在有意操控生物。仅举一个例子，几个世纪以来，我们一直在给苹果树做嫁接。这使得同一棵树的不同分支能够产生不同种类的果实。这项技术很成功，今天这些杂交树能长出超过100种不同的苹果。
从一棵苹果树上剪下一个芽，把它嫁接到另一棵树上，这是一种古老的方法，可以将外来的遗传物质引入宿主植物。但最近，我们可以利用基因改造的新科学，以更基本的方式交换和操控遗传物质，在未来，人类有可能控制所有生物，这让一些人惶恐不已。
所有生命形式的特征都是由它们完整的基因编码或“基因组”决定的。利用四种化学物质——腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），这些信息被储存在脱氧核糖核酸（DNA）中。这些所谓的“碱基”结合在一起形成了连接或“碱基对”，它们将在每个DNA分子中发现的两个螺旋体结合在一起。
基因工程师通过改变碱基对序列的特定部分来研究和操控DNA。例如，一个人的DNA分子包含大约30亿个碱基对，可以被细分为2万—2.5万个基因。图8.1表明了DNA分子与其基因和碱基对之间的关系。
1869年，瑞士化学家约翰·弗里德里希·米舍尔（JohannFriedrichMiescher）从白细胞中提取了一种叫核酸的物质，首次发现了DNA。到20世纪初，核蛋白被称为DNA，其中四种不同的化学碱基被识别出来。1944年，洛克菲勒医学研究所的奥斯瓦尔德·埃弗里（OswaldAvery）领导的团队首次展示了基因由不同部分的DNA组成。1953年，詹姆斯·沃森（JamesWatson）和弗朗西斯·克里克（FrancisCrick）确定了DNA的双螺旋结构。
基因改造（GM）将一个物种的基因引入另一个物种的DNA。1973年，斯坦利·科恩（StanleyCohen）和赫伯特·波伊尔（HerbertBoyer）创造出第一个转基因生物（GMO）——一种新型大肠杆菌。他们的工作也开启了基因工程的新科学。
科恩和波伊尔运用两种不同的细菌开启这项研究。其中一种细菌对抗生素四环素有抗药性，另一种细菌对抗生素卡那霉素有抗药性。在他们开创性的实验中，科恩和波伊尔将DNA分子从每个细菌中移除。利用化学酶，他们从一个质粒中切割出负责抵抗四环素的基因，并将其拼接到另一个质粒中。“重组后的DNA”又被重新引入卡那霉素耐药菌，从而提供了对四环素和卡那霉素的抵抗性。随着改良细菌的复制，这种双重抗生素耐药性被转移到随后的菌种中。
在物种之间移动的遗传物质被称为转基因。科恩和波伊尔的开创性工作为后来各种转基因创新铺平了道路，许多其他科学家很快就学会了制造包含其他物种基因的转基因生物。例如，在1974年，研究人员鲁道夫·耶尼施（RudolfJaenisch）培育出第一个转基因动物，他将白血病基因引入小鼠胚胎。
1976年，赫伯特·玻伊尔创立了基因技术（Genentech）公司，目标是使用转基因制造新药。仅仅两年后，基因技术公司通过将适当的基因植入大肠杆菌成功地生产出了人类胰岛素。到1982年，美国食品药物监督管理局（FDA）批准了这种基因工程药物用于医疗，并允许其进入市场销售。
转基因技术现在已经被用来制造各种各样的转基因植物和动物。转基因细菌现在不仅仅被用来制造像胰岛素一类的药物，还被用于生物燃料和制造生物塑料。在接下来的几十年里，DNA应用技术可能会引发农业和制造业的革命。为了进一步探索转基因的前景，以下部分将探讨转基因植物、转基因动物和转基因生物技术工厂的发展。
1986年，加州大学培育了首批著名的转基因植物。科学家从一只萤火虫体内提取了荧光素酶基因，并将其加入烟草DNA，结果培育出一种能够发光的转基因烟草。这个实验旨在帮助科学家追踪物种之间，以及物种及其后代之间基因的转移，而从来没有人打算去推销那些发光的烟草。然而，当烟草基因与萤火虫基因混合后，公众的想象力被激发出来了，因为它同时预示着转基因给未来带来的希望和威胁。
第一个商业化的转基因作物是“佳味”番茄（FlavrSavrtomato）。它是由卡尔京（Calgene）公司培育出来的，于1994年6月被美国食品药品监督管理局批准用于人类食用。从基因上来说，它可以在摘下来后依然保持果实坚实，从而保证其在运往市场的过程中既能保持品质，又不必担心被挤碎。卡尔京公司通过使用所谓的“基因沉默”或“反义”基因技术来实现这一目标，从而关闭导致番茄腐烂或发芽的基因。
追随卡尔京公司富于争议的脚步，孟山都公司于1995年成为第一家引入一系列玉米和其他转基因作物的公司。最初，植物经过改造后能抵抗特定农药，这样农民就可以更容易地杀死杂草而不影响收成。这样，杀虫剂喷洒得更少了，从而降低了农业成本。
包括玉米、棉花、大豆、甜菜、油菜籽和水稻在内的几种主要作物现在都可以实现转基因。转基因不仅使植物对杀虫剂产生了抗药性，还增加了它们对害虫和病毒的抵抗力。转基因技术还被用于改善诸如蔗糖含量等作物的特殊品质。
今天，美国种植的玉米、棉花和大豆中大约90%都是经过转基因的，中国也种植了大量的转基因玉米、水稻、番茄、烟草和棉花，并投入数十亿美元用于转基因开发。巴西、阿根廷、加拿大、巴拉圭和南非也种植了大量的转基因作物，并从中获得了大量的收益。例如，由于对棉铃虫感染的抵抗力增强，转基因棉花的产量增加了80%。与此同时，由于公众的抗议，欧洲大多数国家还不允许种植转基因作物。
尽管转基因作物仍然存在争议，但在石油峰值、气候变化和水峰值的情况下，它们可能是解决粮食短缺的唯一方法。例如，孟山都公司声称即将推出一种抗旱的转基因玉米。在诺维奇的约翰·英纳斯研究中心工作的科学家们也相信，他们已经分离出控制植物感知和适应温度变化的基因。在未来，转基因作物可能会在任何气候下种植。因此，我们正走在转基因作物的道路上，转基因作物或将抵消全球变暖产生的影响。
转基因作物在健康和医疗方面也能起到促进作用。一种被称为“黄金水稻”的转基因水稻可以作为维生素A的来源，因通过基因改造后其谷物中含有丰富的β-胡萝卜素。根据世界卫生组织的调查，维生素A缺乏症每年会导致25万—50万儿童失明。维生素A缺乏症也被认为会损害发展中国家约40%的5岁以下儿童的免疫系统，由此引发严重的健康问题。
未来，黄金水稻项目将具备意义重大的人道主义潜力。早在2004年，首次黄金水稻田间试验就迎来了收获。然而，监管方面的障碍比比皆是，环保主义者持续反对这种农作物，因此黄金大米仍无法供人食用。未来当人们享用黄金大米时，世界对转基因作物的看法可能也会开始改变。
未来，利用药用特性研发的转基因作物保健品有可能被用于使全人类对造成数百万人死亡的疾病形成免疫。在发展中国家，这也可能是全体国民形成免疫能力的唯一现实可行的方法。想象一下吧，未来的水稻、大豆或玉米本身携带艾滋病疫苗或疟疾疫苗，这种可能性或许会在未来几十年里变为现实。大规模使用这种“免疫作物”也无疑会引发广泛的伦理辩论。然而，考虑到许多发达国家为改善牙齿健康在饮用水中添加氟，未来的政府很有可能会立即批准在我们的食物中大量携带微量营养疫苗，即使有些人强烈反对这种做法。
比转基因作物更有争议的可能是转基因动物。第一个转基因动物是一只转基因老鼠，它的DNA被植入了白血病基因。自1974年这项技术诞生以来，许多其他啮齿类动物也被基因改造过。也许最值得注意的是，20世纪80年代，哈佛大学的研究人员培育了一种转基因老鼠，它带有一种可以触发肿瘤生长的外源致癌基因。这使得这些转基因鼠非常容易受到癌症的攻击，因此成为癌症研究的一个有用的测试对象。这种转基因鼠也被认为是第一个拥有知识产权、其编码存在于DNA中受到法律保护的动物。此事发生在1988年，当时美国专利局授予了一项“转基因非人类哺乳动物的专利”，其生殖细胞和体细胞含有重组激活的致癌基因序列。
不管你喜不喜欢，定制转基因动物已经成为现实，创造转基因鼠用于医学研究也已司空见惯。例如，在澳大利亚珀斯的本特利（Bentley），Ozgene公司在近20年的时间里一直在为很多客户培育转基因鼠。在ozgene.com上，该公司甚至设计了一个令人愉悦的页面，使用卡通鼠的形象来说明其转基因啮齿类动物是如何在全球范围内参与项目的。该公司解释说，它为客户提供了一个完整的“设计和培育服务”，其中包括已经被人类基因“人性化”的老鼠。
创造转基因啮齿动物以供科学研究是一回事，而利用转基因技术改造那些供人们食用的动物则是另外一回事。第一则关于转基因农场动物的重大新闻报道是1996年苏格兰的罗斯林研究所成功克隆了一只名为“多莉”的羊。多莉是一种转基因动物，而非转基因生物，因为遗传信息没有跨越物种屏障。更确切地说，罗斯林研究所的科学家们的意图是展示一种潜力，即从动物的一个细胞中创造出精确的动物拷贝。
克隆被定义为制造一个或多个基因、细胞或整个生物体的副本。在多莉诞生之前，重组DNA技术已经被用于克隆细菌基因。总部位于加州的美国基因泰克公司是世界上第一家生物技术公司，它也在商业上使用这种方法制造胰岛素和其他蛋白质。然而，罗斯林研究所的科学家却首次实现了克隆一个活着的、会呼吸的生物。
如图8.2所示，多莉是通过从绵羊中取出一个乳腺细胞克隆而产生的。从一个供体绵羊体内获取一枚卵细胞，并将其细胞核丢弃，代之以将被克隆绵羊的乳腺细胞核。接下来，合成的混合细胞受到电击，开始分裂。最后，将由此产生的胚胎植入代孕的第三只绵羊子宫，最终培育出多莉。
多莉的诞生并不是一个简单的过程。事实上，罗斯林研究所的科学家们实验了277次才创造出了一个可用的胚胎。自从多莉出生后，再生克隆技术也被运用于克隆猪、马和狗。在未来，尽管技术几乎肯定会继续完善，但克隆动物不太可能供人类食用。然而，供人类食用的转基因动物已经开始出现。
在写作本书的时候，尽管世界上许多动物都吃转基因饲料，但转基因动物还没有出现在人类食物链中。然而，美国食品药品监督管理局正在考虑批准出售一种名为AquAdvantage的转基因三文鱼。这种鱼是由AquaBounty技术公司培育的，它的DNA中有海洋大头鱼类和大马哈鱼的基因，因此其成熟期由36个月缩短为18个月。
另一种可用于人类食用的转基因动物是环保猪。这是一种约克郡猪，由圭尔夫大学的一个团队在加拿大培育成功，改造后的猪比传统的猪更能消化植物磷。这意味着猪粪中的磷减少了，变得更加环保了。由于这种猪的天然饲料中不需要化学添加剂，因此价格也更便宜。
基因工程师还希望使用转基因技术来帮助根除疾病。例如，亚利桑那大学的研究人员培育出一种蚊子，这种蚊子带有一种能影响虫子肠道功能的额外基因。这种基因可以防止疟原虫的生长，从而使这种转基因蚊子不会传播疟疾。
研究人员还在蚊子身上添加了荧光标记，以便让新物种容易被识别。他们甚至希望进一步修改昆虫的DNA，这样它们就能比携带疾病的物种有竞争优势。他们的意图是，将这种转基因蚊子引入野外，替代自然产生的、传播疾病的蚊子。如果此事可行，疟疾就可以被消灭。
如果科学家的计划得以如愿实施，转基因蚊子可以拯救数百万人的生命。然而，将转基因蚊子释放到野外也标志着人类重建地球自然生态系统的重要一步。如果生物技术，即人类决定昆虫携带或不携带疾病的技术，这一武器利用不当，也会对未来产生可怕的影响。
预计到下个十年，转基因动物可能会大行其道，同时备受争议，这种推测并非没有道理。粮食短缺和对肉类需求的增加，决定了世界不可能拒绝技术发展，毕竟这可能会减少饥荒、维持和改善饮食，并且有可能改善人类健康。生活中，有些人甚至会喜欢转基因生物的陪伴。目前市场上已经出现了名为“荧光鱼”的一系列转基因宠物。在“电绿色”“星火红”和“阳光橙色”中都有售，这些转基因宠物都含有荧光基因。在未来，如果孩子们在游乐场赢的鱼不能在黑暗中发光，他们可能会不太高兴。我们也可能会逐渐爱上荧光猫科动物，或者性情温和、智力超常的转基因狗。
正如我们看到的，基因工程只是改变了几个不起眼的细菌而已。从那时起，转基因植物和动物就引起了广泛的关注。然而，一些最重要的技术进步和应用仍会涉及微生物。
生物技术利用生物来生产产品，并且已经发展为全球性产业，每年产值超过2000亿美元。几个世纪以来，自然发酵过程被用来生产奶酪、啤酒和酸奶等食品。然而，自从美国基因泰克公司使用大肠杆菌开始商业化生产人类胰岛素以来，高科技生物技术与基因改造便有了不解之缘。
另一个早期的转基因产品是一种叫凝乳酶的合成酶。凝乳酶被用于制作奶酪，1988年成为第一个被批准用于食品生产的转基因酶。现在，美国和大多数欧洲国家已经批准了三种转基因酶——每种酶都是由改良的酵母或细菌生产出来的。事实上，即使在英国，大多数硬奶酪现在都是用凝乳酶来制作的，而不再是从小牛或其他动物的胃里提取的天然蛋白质了。
未来的生物技术工厂很可能会生产出各种各样的转基因微生物产品。除了胰岛素和凝乳酶以外，还包括人类生长激素、生物燃料、生物塑料，以及能够清除油渍和其他污染的化学产品。2008年，加州大学的科学家改进了大肠杆菌，从葡萄糖中合成几种高产量的生物燃料。在未来，凭借这种技术和相关技术的发展，我们不仅可以从谷物中得到大量的石油替代品，还可以从杂草和海洋生物中获得石油替代品。
未来的转基因生物技术也可以为我们提供新面料。例如，2002年，加拿大魁北克内克夏生物科技公司（NexiaBiotechnologies）通过蜘蛛基因改造山羊基因，成功生产出了人造蜘蛛丝。转基因山羊的奶水中产生了一种合适的蛋白质，这种蛋白质可以纺成蜘蛛丝纤维。不幸的是，内克夏生物科技公司从未进行大规模生产。然而，在2010年，来自圣母大学、怀俄明大学和密歇根克莱格生物工艺实验室的一个团队成功地改造了蛛丝。与蚕丝和其他材料相比，这种“天然尼龙”更结实、更灵活，因而在医学界和纺织业大有用途。
尽管人们已经在使用一些转基因生物技术产品，但转基因生物燃料和生物塑料目前比传统生物燃料更昂贵，而且往往化学性质较差。但是，在下一章我们将看到，合成生物学的新兴科学的发展将使工业生物技术日趋成熟。因此，许多未来的工厂可能是生物技术工厂，这些工厂依赖于有机原料而不是无机原料，其工业产出的比例也会越来越大。
转基因植物的培育和其他转基因材料的生产已经很普遍了。转基因动物也很快会进入人类食物链。未来，进一步的转基因开发在显著提高粮食产量、对抗疾病和营养不良，并使我们摆脱对石油的依赖方面，有着巨大的潜力。然而，人们依然担忧操纵DNA带来的长期影响。首先，有些人武断地认为任何形式的转基因都是错误的。
历史上，人类一直害怕未知的事物。比如，在中世纪，人们害怕魔法，把女巫烧死在火刑柱上。幸好活活烧死万能女巫的时代没有持续太久。然而，即使在21世纪初，许多人仍然拒绝接受他们认为的不自然的做法。绿色和平组织是转基因的主要反对者之一，该组织认为转基因技术可能严重威胁人类健康，破坏环境。因此，该组织继续主张，在转基因生物的长期影响没有“被充分地科学理解”之前，它们不应被释放到野外去“污染”自然环境。当然，“被充分地科学理解”意味着什么，这是很有争议的。
一旦转基因作物开始商业化种植，就很难防止非转基因品种的交叉污染。2010年，阿肯色大学的一个研究小组调查了北达科塔州的油菜。研究小组发现，80%的野生植物都出现了转基因。因此，绿色和平组织所做的转基因会一发而不可收的论断，几乎可以确定是对的。
还有一个小小的证据表明，转基因作物可能会损害动物健康。例如，在2010年1月，孟山都公司被迫发布了对一些转基因玉米进行的毒理学研究。这些实验显示，在老鼠的血液和尿液中，“激素和其他化合物的浓度出现异常”。在试验结束时，一些雌性老鼠的血糖水平也升高了。这些都没有提供任何急性转基因毒性的证据，但那些担心转基因作物安全的人指出，这些结果并没有排除转基因对健康带来的长期潜在的负面影响。
没有人能告诉你转基因食物绝对安全。然而，美国人在过去十年里一直在大量食用转基因植物，并没有出现明显的不良反应。如果没有转基因食品，几乎可以肯定的是，未来至少将有数以百万计的人死于饥饿。我们也不应该忘记基因的不断改良是一个自然过程。DNA不断地在物种内部和物种之间传递。毕竟进化就是这样进行的，每个物种也是这样防止基因退化的。
我真的不想轻易打消那些转基因反对者的忧虑。遗传筛查和基因医学产生的伦理问题，以及使用其他技术改变人类的潜在的、更广泛的意义将留待本书的第五部分详述。值得欣慰的是，人们对非人类转基因的态度已经开始改变。
例如，经验丰富的环保活动家斯图尔特·布兰德（StewartBrand）在其2010年出版的《地球的法则：21世纪地球宣言》（WholeEarthDiscipline:AnEcopragmatistManifesto）一书中指出，绿色运动因反对基因工程而造成了巨大的危害。布兰德强调，环保活动人士的行动“让人挨饿，阻碍科学发展，破坏自然环境，并否定我们的从业者是关键的工具”。苹果树之间的嫁接一直被认为是一种合理的农业程序。在不久的将来，转基因的使用也可能会在全球范围内被大多数人接受。
20世纪80年代，以新的计算技术和电信技术为中心的信息革命开始了，这场革命还远未结束。但与此同时，另一场信息革命也正在发生。这就是先进的生物科学革命，这场革命是建立在对所有生物DNA中储存的遗传信息或“基因组”的理解和操纵上的。
最早被绘制出完整基因组的是流感嗜血杆菌。自1995年流感嗜血杆菌的基因组被破译以来，其他100多种生物的基因组已经被排列出来，其中包括人类基因组计划在1990年到2003年排列出来的我们自身的遗传密码。
虽然基因组排序是一个复杂的过程，但更复杂的是了解其个体基因在决定有机体特征方面的作用。在过去的几十年里，科学家已经开始了解一些基因在某些物种DNA中的作用。此外，这些知识已经被用于创造有用特质的转基因微生物、植物和动物。这就是说，目前我们对基因信息的理解还非常有限。因此，生物科学革命才刚刚起步，或许类似于个人电脑发明之前的第一次信息革命。
目前方兴未艾的革命令人既兴奋又恐惧。兴奋的是，在未来的几十年里，我们很可能会看到新的机遇爆发出来；而恐惧的是，我们害怕在转基因上犯错误，因为一旦犯错，后果会很严重，而且不可逆转。
绿色和平组织认为转基因作物对人类健康会构成长期威胁，这种观点可能是错误的。然而，几乎可以肯定的是，一些大公司对转基因工程的控制权太多。就在几十年前，我们还在改变着有机世界，大型企业无权开发新的无机技术。然而，随着转基因技术的崛起，商业世界可能会主宰无机技术和有机技术的前沿。就我个人而言，我不太担心那些有高尚目标的科学家会草菅人命，比如那些创造黄金大米的人。然而，越来越多的营利性组织利用基因控制更多的有机物质，这一点确实让我忧心忡忡。已经有许多生物技术公司可以为人类基因甚至整个转基因植物和动物申请专利。现在一些公司拥有一些人类细胞中存储的部分信息，这一现象着实堪忧。
我们把生命的控制权交给疯狂的市场，这种做法很危险，理应引起更多的争论。经济学家和他们有缺陷的决策体系不太可能成为自然世界忠实的守护者。鉴于我们最近目睹了人造生命的诞生，所以这也是需要迅速解决的问题，对此我们将在下一章进行讨论。
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