伦理视域中合成生物学的利益与风险评价

欧亚昆，雷瑞鹏

伦理视域中合成生物学的利益与风险评价

欧亚昆，雷瑞鹏

人工酵母染色体的诞生表明正如科学家所预想的那样，合成生物学有利于增进人类福祉：提供清洁能源、便宜的药物和新型材料等等。但与此同时，一些环保组织者认为合成生物学会给人类和环境带来意想不到的风险，要求暂停甚至终止其发展。为了解决这一争议，本文将从伦理学的视角评估合成生物学的风险和利益，讨论过程中还涉及相关的技术挑战。

伦理学；合成生物学；风险；利益；评价

[关键词]欧亚昆，华中科技大学哲学系博士；雷瑞鹏，华中科技大学哲学系教授。

合成生物学是一个新兴的研究领域，结合了生物学、工程学、遗传学、化学和计算机科学，按照标准化和自动化的程序，依靠化学合成的DNA创造前所未有的生物化学系统或有机体。[1]合成生物学的宗旨是造福人类，为人类的生产生活带来便利。但同时也可能给人类和环境带来风险，比如“双重用途”（好的技术可能被恶意利用而造成伤害）和有意无意的释放所带来的伤害。这就产生了几个问题，究竟合成生物学产生的利益和风险孰轻孰重？应该鼓励还是中止其发展？本文将考察合成生物学的风险和利益，并从伦理学的视角进行评价。

一、合成生物学带来的利益

合成生物学带来的利益主要分为两类：促进基础知识和创造新产品。但是两者很难完全区分开来，比如新产品的创造往往要依靠基础知识的创新。这两者的区分被称为“合成生物学的中心问题”[2]。

1.促进基础知识

合成生物学的一个目标是更好地回答自然世界的基本问题，阐明复杂的生物过程——DNA、细胞、生物有机体和生物系统是如何运作的?生命是如何开始的？化学元素的合成如何能够成为一个活生生的生命？什么是生命？正如物理学家理查德·费曼所说：“我不能创造我无法理解的东西。”[3]

实践证明促进基础知识的潜力是巨大的。20多年前，克隆或者复制单个基因需要耗费巨大时间，现在这样的任务可以由一台机器在几分钟之内完成，这一进展助长了合成生物学的迅速发展。研究人员从中看到了推动生物学基础知识的巨大潜力。现在制造和操纵DNA已非难事，扩大DNA“字母表”，超越传统的四种核苷酸——A、C、G、T以及非自然产生的核苷酸，能使合成生物学家在研究、探测、治疗疾病时具有更大的灵活性。科学家已经利用新型核苷酸产生聚合酶链反应增强DNA的信息潜力，制造具有新特性的蛋白质。[4]研究人员还用新型DNA核苷酸开发诊断测试，筛选人类免疫机能丧失病毒、囊胞性纤维症等其他疾病病毒。[5]

2.创造新的应用产品

合成生物学的另外一个目标是创造新的应用产品，主要涉及可再生能源、医学、农业和环境领域，下面将详细讨论这些领域的应用产品。首先，可再生能源是合成生物学第一个市场化的应用，也是人们最关切的问题之一，所以优先进行讨论。其次，合成生物学在医学中的应用仍然处于研究和发展的过程中，其中一些产品已经趋近于商业化。最后讨论合成生物学在农业、环境中的应用，这些领域的大部分研究尚处于发展的初步阶段。

（1）合成生物学的可再生能源应用

一般来说，生物燃料是一种可再生能源，能够减少全球对化石燃料等不可再生能源的依赖和有害物的排放，减少由于化石燃料储备而产生的经济和政治动荡。但是，普通生物燃料的商业发展面临许多挑战。比如，乙醇和生物柴油是当前最普遍的生物燃料，乙醇存在效率低下、生产成本高、植物原料不足以及影响食品价格等问题。生物柴油也面临生产成本过高的问题。

由于普通生物燃料存在以上诸多弊端，许多合成生物学家致力于研究合成生物燃料替代现有生物燃料，其中包括：用合成生物方法制造纤维素乙醇（来自细胞壁而非谷物）和其他生物乙醇，通过修改藻类基因利用光合作用制造生物柴油等，这些方法比化学方法更容易，同时也更清洁和更有利于能源配置。[6]

除了研究普通生物燃料的替代产品以外，另外一个方法就是提高生物量转换为生物燃料的速度和效率。①通过合成生物技术创造拥有巨大潜力和能量的超级酵母和细菌将生物材料分解成不同的组成部分，加快生物量转换的速度，使能源更容易被提取。合成生物学也提供新的生物量原料，包括农业残留物、草料、海藻、油料和污水。它们比现有的原料更加有效、可靠、低成本而且可持续发展。

除了生物燃料，合成生物学在能源利用中也发挥着重要的环境作用，而且比传统的不可再生能源的制作工艺更加简洁新颖。碳氢化合物在全球储存量巨大，大部分都能为合成生物学所用。比如煤层甲烷是全球可用的天然气来源，基本尚未开发，合成生物学家正在通过微生物降解等方法来获取煤层甲烷。[7]

（2）合成生物学的医学应用

合成生物学在可再生能源领域产生的效益是巨大的，而在医学领域的应用则相对滞后，尽管如此，随着生物医药的快速发展，这一局面将很快被改变。许多世界各地的大学、生物技术公司以及合成生物公司正在致力于该领域的研究。[8]

作为合成生物学的前身，基因工程技术运用于医学已经30多年，研发生产了许多药物和疫苗，如胰岛素、乙型肝炎病毒疫苗、人类乳头瘤病毒疫苗等。[9]在此基础之上，合成生物学进一步从各个途径促进人类健康的发展：提高药物和疫苗的生产，建立个性化医疗先进机制，为预防治疗疾病提供新颖、程序化的药物和设备。

首先，合成生物学有利于促进药物的研发和生产。合成生物学家改进了一种被称为“代谢工程”的化学技术促进药物的研发和生产。他们通过这种技术重新设计有机体的代谢途径开发新产品或增加现有产品的产量。合成生物学还被用于改变细胞和分子，使它们以有利于人类疾病的途径进行表达。在某种程度上这些研究成果可以用高效、大规模筛查的方法确定预防或治疗疾病的新药物。

有一个众所周知的合成生物学促进药物生产的例子——重新设计微生物使抗疟药青蒿素更加便宜有效。在撒哈拉以南的非洲，每年大约有两三百万人受疟疾危害的影响，导致70万—100万人死亡，其中大部分是儿童。[10]青蒿素是一种有效治疗疟疾的天然化学物质，主要来源于植物蒿或青蒿。但由于植物蒿产量有限且生产技术落后，导致青蒿素的成本过高、效率低下。为了解决这一难题，加州大学的合成生物学家改造大肠杆菌产生高容量的前体细胞，然后用化学方法转化为青蒿素，[11]大大提高了生产青蒿素的效率。法国赛诺菲-安万特制药公司与美国人类健康研究所以及加利福利亚的学者已经合作研制出这种半合成的青蒿素，大幅度降低了生产成本，提高了药物的供应量。

其次，合成生物技术也用于加速疫苗的发展。开发一种疫苗，首先需要确定拥有独特遗传密码的病毒株，然后针对该病毒株研制疫苗。通过合成生物工具——快速、便宜的DNA测序结合计算机建模——可以加速鉴别病毒的时间。一个科研小组正在为流感疫苗建立一个人工合成的种子病毒“银行”，期望通过减少病毒鉴定时间加快疫苗的生产。[12]但是这些策略目前只是初步的，还需要更深入的研究和经验。

最后，合成生物学有利于促进个性化医疗发展。一般来说，个性化医疗旨在运用基因组学发展个性化定制，针对个人疾病状况制定具体的治疗方案，为预防疾病和健康保健提供有效的方法。[13]合成生物学为实现这个目标提供了有用的策略，在癌症治疗研究中，科研人员利用合成生物技术将一个细胞标识符扩大到六个，使治疗目标更加精确谨慎，既能保证有害细胞被杀死，又能防止健康细胞被“误伤”。[14]还有人提出在合成有机体上创建一个触发器，根据疾病环境选择提供或者拒绝治疗，针对性地杀死癌细胞。[15]这些新颖的定制疾病的治疗方法可以大大提高疗效，同时降低治疗的费用和负担。

（3）合成生物学的农业和环境应用

合成生物学有利于促进全球农业发展和生态环境保护。但是，目前这些潜在的利益只是初步的，成效不如可再生能源、医学领域显著，有待进一步研究和探索。

农业方面，近几十年来，科学家用基因重组技术、克隆技术以及其他生物技术加速了农业的发展。在此基础之上，合成生物学家则更进一步研究高产、抗病的植物原料和高效、环保的微生物，以减少水的使用和取代化学肥料。[16]研究人员正在通过结合不同有机体的代谢成分改变植物属性，以此获得营养物质，如高级食物蛋白质。此外，合成的除虫化合物堪比自然杀虫剂，合成的DNA传感器能够防止食物腐败。

环境保护方面，合成生物学致力于控制污染和保护生态两个方面。通过生物手段消除污染至少可以追溯到1972年，一个通用电气的研究员利用转基因的假单孢细菌分解浮油。[17]2010年美国墨西哥海岸的石油泄露事件则进一步显示了合成微生物吞噬石油的巨大潜力。[18]合成生物学家渴望了解甚至加强这些潜力，以便更好地应对人类活动产生的污染。

合成生物技术还可以用于降解有毒化学物品，如工业制冷剂、化学溶剂、爆炸品以及石油、煤、焦油燃烧的残留物。用合成生物方法制造的环境传感器可以监测土壤品质和环境退化现象。此外，生物“湿润剂”或生物表面活性剂可以修复环境，降低污染物造成的损害，保护淡水、海洋和陆地生态系统。[19]合成生物技术能够增强表面活性剂的修复特性，更好地应对石油泄露或其他污染。

二、合成生物学带来的风险

合成生物学有利于促进基础知识和创造有用的新产品，理所当然受到各界人士的关注和热捧。但科学技术是一把双刃剑，合成生物学也存在很多弊端和局限性，对人类和自然环境可能产生不利影响，因此，对其的风险评估也应该得到同样的关注。

美国海斯汀研究中心研究员Erik Parens等人在2009年撰写的《合成生物学的伦理问题：争论概览》中把合成生物学可能造成的风险分为“物理伤害”和“非物理伤害”，其中物理伤害包括“已知伤害”、“未知伤害”以及“未知的未知伤害”，而“非物理伤害”则主要关注对一些根深蒂固的观念（什么是正确的或好的）造成伤害的可能性，包括平等、公平等概念，人与自身的适当关系，以及人与自然世界的适当关系。[2]

欧盟科学和新技术伦理学欧洲研究组在2010年发表的《合成生物学伦理学》中把合成生物学带来的伦理风险分为生物安全、生物防护、公平和知识产权四个方面。2010年12月美国生命伦理学问题研究总统委员会发表了研究报告《新方向：合成生物学和新兴技术的伦理学》，该报告则从应用产品领域分别论述了合成生物学带来的风险和利益。本文则在以上研究的基础上把合成生物学的风险分为对人类、其他生物、生态环境和社会人伦的风险。

1.合成生物学对人类带来的风险

首先，合成生物学的“双重用途”对人类健康产生不利影响，是人们最担心的问题之一。合成生物技术产生的病毒可能通过针刺传染给实验室工作人员或者通过空气传染给家人朋友。同样，利用新型合成生物治疗疾病可能会给病人带来无法预测的不利影响，细胞疗法则可能导致感染或意外的免疫反应。合成生物技术研发的新型生物由于其强大的繁殖潜力，可能会造成不寻常的，甚至前所未见的风险。

其次，而对合成生物技术的故意滥用是对这一新兴技术最突出的批评。曾经就有利用传统的DNA重组技术重建病毒的例子，比如有实验室制造小儿麻痹症病毒、支原体基因组和1918年流感病毒。[20]如果这些病毒被生物恐怖主义利用，后果将不堪设想。

最后，合成生物学可能给人类尊严带来严峻的挑战。尊严是每个人唯一拥有的崇高的道德地位，是建立在生命的神圣性基础之上的。而合成生物学的生命观念是机械论的，把生物看作机械，由零件组装而成，用技术创造生命。这就打破了“生命”与“非生命”、“自然”与“人工”、“进化”与“设计”之间的天然界限，解构了生命的神圣性，使人类的自豪感和尊严受到威胁。同时还会带来其他伦理问题：比如我们在拥有制造生命的技术后，会不会肆意对待所有生命，包括人类生命？

2.合成生物学对其他生物带来的风险

合成生物技术突破了生物进化的历史性，有违生物伦理。在生物的自然演化过程中，自然环境是选择主体，被选择的是个体。个体生物在与环境的相互影响中发生了遗传和变异，最终形成了现在生活在地球上的各种生物。不同的是，合成生物技术，凭借其“制造”、“座架”的方式，“用技术条件替代了创造生命的条件，用人类制造生命的形式替代了自然进化的过程及生命进化形式”[21]，阻断了自然的自主进化，脱离了生物进化创造新物种的千百万年的时空限制，产生了在自然选择下也许永远不可能产生出来的合成生物。生命不再是自然的专属产物，已经被技术化和人工化了，是生物人工物（biofacts）。

这种生物人工物是为了人类的目的而被建造出来的，消解了生物自身的目的性。也许我们不能说生物具有内在目的或终极目的，但不能否认生物内部具有朝向目标的功能性。不过，合成生物技术的目的不是实现生物自身的“目的”，而是满足人类的需要，比如提高生物燃料的效率，增加农作物的产量，增强药物的品质等等。这样一来，出现一个问题：对人类好的，就一定对其他生物好吗？显然答案是否定的。为了实现人类的目的，合成生物技术把生命当成了工具和机器，物种的自然进化和繁衍过程被还原为可操作的技术，对基因、生物进行设计和控制。这种定向的设计与环境相脱离，是逆基因及生物本性的一种非自然行为，这是对生物目的性的一个打击，损害了动物的利益。

“动物解放/权利论”认为，当人的利益与动物的利益发生冲突时，在其余情况相同的条件下，那种为了人的利益而牺牲动物的类似利益的行为在道德上是允许的，但不能为了人的边缘利益而牺牲动物的基本利益。[22]“生物中心论”认为所有的生物都拥有“生存意识”，人应当像敬畏自己的生命那样敬畏所有的生命，把植物和动物的生命看得与人类生命同样重要。因此要维护生物自身的“好”，不伤害生物。由此内涵考察，合成生物技术一定程度上侵犯了动物的利益，损害了生物的内在价值、自身的好以及福利，理应受到伦理的责难。

3.合成生物学给生态环境带来的风险

首先，随着合成生物学的不断发展，在未来可能形成完全崭新的当今世界前所未见的生物系统。这些新的生物系统拥有极大的不确定性或无法预测的功能，可能会以一种未知的不利的方式影响现有的生态系统和其他物种，合成生物学的支持者和反对者对此都表示担忧。由于此类新的实体可能既不能进化也不存在于生态历史中，其逃逸和污染的风险很难预先评估。[23]不过也有一些令人鼓舞的研究成果，科学家观察到实验室中的合成生物一直朝着无功能化方向发展[24]，但是不排除未来的合成生物的行为可能与期望的不一致。

其次，有意或无意释放合成生物对生态环境造成破坏是人们担忧的重要风险之一。合成的化学物质通常有明确和可预测的品质，合成的生物有机体则难以控制。不受管制的释放，理论上可能导致与其他有机体交叉繁殖和不受控制地扩散，对现存生物产生“挤出效应”，威胁生物多样性。[25]一个最坏的假设，假如一种合成的高产蓝—绿海藻无意中被释放到池塘之外，与本地藻类形成竞争。[26]这个顽强的合成生物有机体可能会蔓延到自然的水道里，并在那里蓬勃发展，取代其他物种，掠夺生态系统的重要营养物质，对环境产生不利影响。当然目前来说，这种情况是仅仅是理论上的。

再次，发展合成生物燃料还可能影响土地和其他自然资源。如果大面积的土地用于生物燃料的发展，会对土地造成新的强大压力，甚至会影响粮食作物的生产、人类的居住环境和生态系统的发展。但这仅仅是人们的担忧，目前合成生物学的应用很多都处于初级阶段，生产生物燃料对土地产生的影响还未知。有人建议努力发展纤维素生物燃料可以缩减对土地的使用[27]，也有人认为现存的丰富的草原牧草可以成为第二代生物燃料的原料[28]，还有人建议为了确保生物燃料的安全发展只需对土地使用作细微调整[29]。

4.合成生物学给社会人伦带来的风险

合成生物学可能给社会伦理秩序带来重大的不确定性，甚至产生消极影响。合成生物技术在未来可能制造出“人造人”。有人担心“人造人”的产生会导致人伦关系的混乱和模糊。一方面，人类数千年来传承的血亲关系有可能塌陷，人伦秩序亦有可能不复存在，人们将会很容易触犯“乱伦”这一社会道德禁忌；另一方面，个人很难定义自身，不再真实地知道“我是谁”，不再知道这个世界上还会有什么样的关系结构是确定不移的——谁是“我”的父母?谁是“我”的兄弟姐妹？谁是“我”的血缘亲人？“我”在这个社会秩序中究竟如何定位？等等。当然，血亲人伦关系不仅仅只是一种血缘关系，更是一种社会关系，在这种社会关系中个人的权利、义务都被明确规定，个人才能明白自己该做的事情，社会才能井然有序地发展下去。如果这种血亲人伦关系从根本上被动摇乃至覆灭，那么，社会发展就会失去内在秩序和依靠，人类世代传承的文明财富也会被摧毁。

三、合成生物学的风险评估

前面已经论述了合成生物学带来的四种风险，究竟这些风险给人类、其他生物、自然环境、社会人伦带来的影响有多大，需要进行客观的分析与评价。

首先，针对合成生物学的“双重用途”或故意滥用带来的生物安全风险，合成生物学家研究了补救措施——提高“生物防护”②。克雷格·文特尔研究所的小组成员在合成生物的遗传密码上植入追踪信息，打上特殊的“烙印”，更好地控制和监视合成生物产品的使用。此外，有研究人员建议实施“生物安全工程”，建立分子“制动器（刹车）”或“安全隔离带”，抑制部分或全部合成生物的生长或复制。[30]还有一个方法是，在新的有机体基因组里植入“自杀基因”或者终结技术抑制其在外部环境中的生长和生存。[31]还可以在合成生物上设计一个时间性的“死亡开关”，当后代数量达到危险值时就会被激活，即刻死亡。当然这些可能还不足以抵消生物安全风险，还需要合成生物学进一步的研究和开发。

其次，笔者认为合成生物技术威胁人类尊严的看法是片面的。生命的尊严并不在于神秘性，而是在于人类平等的自由及其实现。将生命神秘化并借以寻求自身存在的价值合理性，这是一种愚昧状态。人类的文明进程正是不断祛魅、不断获得客观科学认识的过程。现代科学技术将人的自然生命作为科学认识对象，使人类摆脱千百年来所形成的愚昧，获得更大的存在自由以及尊严。随着现代理性文明的发展，尊严的定义也不断发生变化，对于生命的积极干预本身也可以被理解为是为了维护人的尊严——并且在客观效果上也确实有效地维护了人类的尊严：比如对于先天疾病的基因治疗，对于先天生理缺陷的矫正等。总之，将人的生命赋予神秘性，认为祛除神秘性就是损害尊严的论证是没有根据的。

第三，合成生物学的确突破了生物进化的历史性，消解了生物自身的目的性。但笔者认为在人与自然的价值关系中，只有拥有意识的人类才是主体，其他生物是客体。价值评价的尺度必须掌握并始终掌握在人类的手中，任何时候说到“价值”都是指“对于人的意义”。在人与自然的伦理关系中，应当贯彻人是目的的思想，诚如康德所说：人在任何时候都只能被当作目的，而不能仅仅作为手段。人类的一切活动都是为了满足自己的生存和发展的需要，发展合成生物学也是以人类的利益为出发点和归宿的，如果脱离了这一目的的就没有任何意义。诚然其他生物也拥有自身的利益，也应该承认自然存在物的内在价值而对人的需要作某些限制，但归根结底，最终目的还是为了人类自身的利益。因此没有必要过分强调生物的利益而对合成生物学的发展做出限制。

第四，合成生物学可能创造崭新的生物系统，但这并不一定是坏事。任何人造物的产生都不是自然界自身演变的结果，人类文明就是在不断探索和征服自然的过程中形成的，完全顺其自然就不会有任何人类社会的物质和精神财富。自然界不会进化出电灯、电话、计算机，也不会自动长出优质的杂交水稻、大棚蔬菜，这一切都是人类认识并掌握了自然规律，并运用这些规律创造出来的新成果。同样，人类能够利用合成生物学方法制造生命、建造新的生物系统，恰恰表现出人类了解并掌握了包括进化论在内的生物学、遗传学、化学等知识的结果。当人们用合成生物方法制造出简单生命时，人们对生命起源的认识就更近一步了。不能因为合成的新生命和生物系统是未知的就产生夸大的担忧，几十年前，我们对于计算机的认识也空白的，如果当时因为对计算机的无端恐惧就停止其发展，那么人类文明只会停滞不前。

第五，合成生物学对社会人伦产生的影响是人类自产生以来所面临的挑战之一。福山认为人类之所以能够在过去的漫长历史中调整自己的存在方式以及精神生活，就在于人类有足够的时间调整自己并适应新的生活方式。只有应对了所面临的挑战才能实现人类文明的进步。从抽象的意义上来说，人类拥有理性学习的能力，因而人类能够在一个无限开放的实践中成功应对各种挑战。然而问题的关键在于：人类是否给自己留有足够的时间来应对合成生物技术，这类技术从根本上可能改变人类对既有生命的认识与社会生活秩序的构建。

四、结 论

总体来说，合成生物学有利于促进基础知识的发展，创造一系列应用产品，提供新的经济机会，带来的效益是巨大的。同时也存在潜在的风险，以目前的技术状况来说还不足以引发实质性的伤害，但未来技术达到能够创造出生命甚至人类生命的时候将会给人类带来巨大的挑战，那时人类能否应对这些挑战尚且未知。

那么究竟如何对待合成生物学呢？一般持有两种不同的观点：一种是“亲行”原则（proactionary principle），其基本立场是“先干起来再说”。这种观点认为技术创新自由对人类是至关重要的，要根据目前的科学知识客观评估风险和机会，而不能仅仅根据人们的主观认识夸大未经证实的风险；历史上大多数重要的技术创新，往往在当下并不显而易见，也不被人理解，因而不应该对科技的发展施加任何限制。第二种观点是防御原则（precautionary principle），其主张是：如果一个行动或政策对公众或对环境有造成伤害的潜在风险，即使对该行动或政策是否有害尚未达到科学上的共识，那么，证明其无害的责任应该由采取该行动或制定该政策的人来承担。

这两种观点对合成生物学的利益与风险的界定和权衡截然不同，目前“亲行原则”处于上风。美国生命伦理学问题研究总统委员会认为“合成生物学有重大意义，但是有限的成果带来有限的风险，未来的发展可能会引发更多的反对，但现在委员会没有理由颁布专门的联邦法规或停止该领域的工作。”[1]笔者认为我国当前最大的风险并不是生物合成技术应用可能带来的风险，而是先进技术落后于发达国家，我们应该加快合成生物学的发展，与国际接轨。同时还应该鼓励公众的参与，加强公众与合成生物家的对话。

[注 释]

①这里简单介绍一下生物量转换为生物燃料的过程，这个转换涉及生物系统的化学反应。最简单的生化转换的例子就是一个后庭的堆肥箱，其中微生物逐渐降低氧气的存在，同时激增了许多温暖空气，当激增到一定程度就会导致箱盖的打开，这种形式的转换就是能量产生的过程。

②美国生物安全顾问委员会（NSABB）对生物防护的定义如下：生物防护是指对产生严重后果的生物制剂、毒素以及相关的关键性生物材料和信息的责任、保护和控制，以防止未经授权的占有、遗失、盗用、滥用、转移或故意释放。

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国家社科基金重大项目“高科技伦理问题研究”（12&ZD117）