基因编辑技术的知识论基础：技术反思及其对教育的影响

曹昱

2007年，一家酸奶公司发现了一种出人意料的细菌防御病毒入侵机制，CRISPR由此孕育并于2012 年真正问世。2015年，中国科学家用医院废弃的不能存活的胚胎成功修改人类胚胎的DNA。2018年11月26日，中国南方科技大学贺建奎宣布，一对名为露露和娜娜的基因编辑婴儿在中国诞生，他们的基因经过人为修改，能天然抵抗艾滋病。如今，CRISPR已经成为一个分子奇迹，不只是生物学家，全世界很多人都在关注CRISPR 基因编辑技术。社会的热点问题也是教育所关注的焦点。基于由基因编辑技术的出现而形成的技术知识，技术教育将获得新的内涵和目标。

一、技术哲学与技术教育

技术教育的目标之一是在学生心目中形成一个良好的技术概念。1技术概念是学生形成对技术的态度（PATT，Pupils Attitude Towards Technology）的一个重要因素。然而，学生所拥有的技术概念具有模糊性，往往将技术概念等同于具体的技术的东西。所以，技术教育所涉及的内容并不只是某项具体技术，而是更强调对技术的一种全景式的理解。除了传授技术，技术教育更需要关注：什么是正确的技术概念，以及需要创建哪些教育环境才能使学生反思技术，并可能从技术本身的概念出发对不断开发出的高新技术展开批判，逐步与专家认为正确的技术概念相一致。

目前，技术教育的困境在于难以确定实际教学内容（Pedagogical Content Knowledge）。技术教育无法借鉴其他教育理论中的概念来获得良好的概念基础。2如果仅从教育理论入手，技术教育就只能涉及如何通过一定的教育手段来了解某一具体技术的原理、作用对象和作用结果等，并不能以此来全面地了解“什么是技术”。对于究竟“什么是技术”是技术哲学研究的主题。可见，技术哲学可以为技术教育开发概念基础。被誉为技术哲学的“首席历史学家”的米切姆在他的《通过技术思考》一书中指出，技术哲学具有两大传统：工程的技术哲学（engineering philosophy technology）和人文学的技术哲学（humanities philosophy of technology），而后者“亦可称之为解释学的技术哲学”1。那么，技术哲学研究中的一条路径，即以概念化为主要目标的分析哲学就属于这类解释学的技术哲学。由于技术教育需要开发技术概念框架，这与具有分析哲学特征的技术哲学就具有了高度相关性。分析哲学的主要特征就在于不断追问“当你说或写时，你究竟是什么意思”。这正是技术教育主体在谈论技术、技术过程、技术知识、技术对象及技术应用的社会效应等时应该首先要问的问题。也就是说，技术教育的一个目标就是要在学生的脑海中实现这种概念化。

随着技术的不断发展，技术概念也在不断演进。基因编辑技术的提出成为一项革命性的分子生物学技术。22012年，伊曼纽尔·查朋特（Emmanuelle Charpentier）在研究中与他人共同发现了CRISPR-Cas9系统。CRISPR/Cas系统是迄今为止在细菌和古生物菌中发现的第一个也是唯一一个获得性免疫系统，被认为是“改变着基因组学、遗传学和基因工程领域的工具”3。该系统能够特异性识别并结合噬菌体DNA，通过转录产物crRNA（ CRISPR-derived RNA ）介导Cas蛋白识别并抵御外源性DNA。4基于CRISPR/Cas系统的该作用原理，研究人员通过体外人工合成sgRNA（small-guide RNA）与Cas9蛋白的复合物，成功实现对特定基因片段的精确剪切，由此开创了一种通过构建RNA序列介导Cas蛋白识别并剪辑靶基因的新型基因编辑技术。5在分析的技术哲学视域下，如何表述一项技术体现了其背后的技术观念？一般而言，人们往往从分子生物技术发展的角度，在以下三个方面对基因编辑技术予以介绍：首先CRISPR/Cas9 系统的可操作性更强;其次CRISPR/Cas9系统可控性更大;最后强调CRISPR/Cas9 系统使用方便。如果从人与技术的关系角度则会发现：首先，CRISPRCas9并不是人所创造的技术物，科学家们只是发现CRISPR/Cas 系统由RNA 和蛋白质构成，可以识别入侵病毒DNA 并可将其分解，于是CRISPR的名称表示成簇规则性排列的短回文间隔重复序列，用于描述基因的排列方式;其次，在技术操作过程中人只是其中的参与者，即根据crRNA与tracrRNA的二聚体结构设计出sgRNA，将之与Cas蛋白结合，引导Cas蛋白与特定基因位点结合并进行剪辑，而真正剪辑靶标基因的是生物分子。可见，在微观分子生物技术过程中，人不再是唯一的操作主体。一方面，人并不创造全部技术物;另一方面，由于人也无法全程参与，所以不可能控制诱导分子完毕之后的技术过程。对于这样一个不完全由人所控制的技术过程的认识也必然会对技术教育产生影响。如果技术过程是人不能完全控制的，那么作为技术教育内容的技术知识又将具有哪些新的特征则成为迫切需要追问的问题。

二、基因编辑技术知识的特征

认识论作为哲学的分支，其核心问题是“什么是知识”。换句话说，当我们说“一个人S知道P”，P是一个命题，一个关于事态的陈述时，它意味着什么？在传统的认识论中，通过列出以下三个知识条件来回答这个问题，即JTB理论：S知道p，当且仅当①p为真;② S相信p为真;③S确证地、有理由相信p为真。总的看来，这三者构成了相关的条件。如果一个人连自己都不相信，我们怎能说一个人可以知道什么呢？所以，我们首先要有一种知识的信念，才能去认识。当然，能为知识信念提供的理由可以是多方面的：它可以是某人自己的观察;它可以是一个值得信赖的其他人的证词;它可以是已经证明其他事实的合理推理;它甚至可以从一个人的记忆中得出。总之，只要提供了相应的理由我们就可以相信陈述p为真。在主流认识论辩论中，一个众所周知的问题就是所谓的盖蒂尔问题。JTB理论最早在亚里士多德时期提出，在之后长达两千多年的时间里，哲学家们对这一理论深信不疑。然而在1963年，埃德蒙德盖蒂尔（Edmund Gettier）用一篇短短三页纸的论文颠覆了这一长久以来屹立不倒的定义。盖蒂尔提到了十枚硬币和琼斯的福特车两个反例。其中，S认为P为真，并已经找到了理由证明P也是真的，然而我们却不能说S知道P，因为当S找到的理由和P為真的事实仅仅只是巧合。这就意味着在JTB理论中的三个条件都满足的情况下，我们仍有可能得到错误的知识。换句话说，JTB理论根本就是不充足的（有待补充），或者是错误的（需要完全修改）。于是，盖蒂尔得出结论：一个人有可能得到确证的假信念。

基因编辑技术知识首先作为一般性知识，也必然面临盖蒂尔问题。伊曼纽尔·查朋特等的研究工作得出一个令人吃惊的观察结果，即细菌能记住病毒。为了寻找一种机制来解释这个现象，研究人员找到了从过去感染中残留下来的病毒基因，夹在奇怪的重复的细菌DNA 序列之间，形成所谓的“成簇规则间隔的短回文重复序列”。病毒的基因碎片起到了感染记忆库的作用：细菌可从中创造出向导RNAs，定向寻找到再次入侵的病毒DNA，然后用核酸酶敲除这些病毒基因。这一基因编辑机制的发现被认为是将CRISPR 可能适用于高等生物的DNA编辑的基础。由于被发现的分子过程都不是人可以亲身经历的，只能依靠所谓证据予以相信。那么，在盖蒂尔得出结论下这一基因编辑机制就不可能被完全确证。人们通过各种方法来“修复”盖蒂尔问题。其中一种保留大部分原始知识定义，而另一种方法则完全重新定义了知识概念。英国当代哲学家普兰丁格（A. Plantinga）将原始定义的内在主义和道义论观点（知识由一个人内的因素决定，例如他或她的信仰和寻求理由的义务）转变为外在主义的观点，其中知识的标准是外在的（人的认知能力的正常运作，即根据其设计操作来达到一定目的）。从这种知识的外在标准出发，由于基因编辑机制属于微观分子领域的规律，其本身就需要通过技术操作来进行证明。于是，基因编辑机制和技术构成了一种循环论证：基因编辑技术以基因编辑机制为基础，而基因编辑机制本身又需要基因编辑技术操作来予以确认。

基因编辑技术知识还属于技术“知识”。仅从认识论的角度来定义技术存在复杂性。当我们提出所谓技术“知识”时，技术哲学家提出了两个问题。首先，并非所有技术知识都可以用命题来表达。比如，“当我们说学生应该知道如何使用锤子”时，并不意味着学生相信如何使用锤子，而是学生本身需要会使用锤子。这便是“知道”和“知道如何”之间的区别。其次，由于技术在一定程度上涉及还未完全实现的状态，所以存在一些与真理无法充分联系的命题知识。基于技术人工制品的功能性（它应该做什么或做什么）与其物理性质（几何学或材料性质）之间的区别1，有学者总结出以下四种类型的命题技术知识2：

（a）X知道对A可以执行动作Ac将导致事态Q i → Q i + 1的状态发生变化。这就是我所说的功能性自然知识。当然，最终人工制品可能还不存在（当设计师处理需求的功能列表时就是这种情况）。

（b）X知道工件A具有物理属性p。这些知识可以是关于A的材料及其形状的知识。

（c）X知道A具有物理属性p（或属性pi的组合）的事实使得它适合于执行具有导致状态Q i → Q i + 1改变的动作Ac而成为工具。这就是物理和功能性关系的知识。

（d）X知道事态Q1→ Q2（预期）总变化可以通过一系列Q i 来实现。这就是关于过程的知识。

在上述对技术知识的划分中，类型c被认为类似于自然科学中的知识，在基因编辑技术中即基因编辑机制的部分。但是，如前文所述这部分自然科学中的知识并不能获得确证。而a，b和d类型则具有与科学知识不同的规范性判断，即需要根据功能是否得到了很好的满足来划分技术知识的类型。例如，当我们了解电子时，不能说它是好还是坏，因为它只是根据给定的自然规律行事。于是，用定义真值标准来定义是否运行良好时出现了严重问题。例如，当我知道这是一辆破车时，怎样才能确定这个命题的真相呢？由于在宏观领域，人是技术过程的唯一主体，对人的行动予以约束则是一条解决的路径。所以，一种方式就是在知识类型b和d中，确认对人的规范元素，如行动顺序等，以构成命题所需要的一个函数归属。这种规范性可以有许多表达方式：作为技术规范和标准，作为经验法则或者作为“良好实践”等等。也就是说，仅仅将知识视为“合理的真实信念”不足以满足对一般的技术知识的解释，还需要将如何使运行“有效”的因素包括于其中。然而，进入微观领域，人不再作为技术过程的唯一主体。Wiedenheft等1设计出的CRISPR/Cas9系统介导的基因编辑技术的核心过程为：根据crRNA与tracrRNA的二聚体结构设计出sgRNA，将之与Cas蛋白结合，引导Cas蛋白与特定基因位点结合并进行剪辑。通过该设计，CRISPR/Cas9免疫系统便简化为sgRNA与Cas蛋白的复合体。人只需将其导入细胞，即可对目的基因片段进行定点编辑。由此可见，在基因编辑技术过程中，对人的操作的约束只涉及前期的导入环节。一方面，由于基因编辑机制还需要实际操作予以确认，即我们不可能在先将分子作用机制完全认识清楚的基础上再进行技术应用，从而因循运行好与坏标准来摸索操作程序进而构成技术知识;另一方面，由于人只是技术过程的参与者，而不是控制者，技术知识只能包括对导入这一行动的约束因素。那么，这些约束因素就不仅仅是规范行动顺序，而是要为是否导入划出界限。

三、对不完全可控技术的教育

由于影响分子技术过程的很多因素尚未确定，所以便只能对此进行一定的描述。基因编辑技术中出现的所谓“脱靶”效应正体现了人对无法完全把控分子生物技术过程的一种认识。CRISPR/Cas9 基因编辑系统的特异性决定于sgRNA 上的识别序列（～20nt）。然而，在复杂的生物基因组中，sgRNA 的识别序列可能会与非靶点DNA发生局部匹配（Partial match）。2从上述描述可以发现，“脱靶”效应是一个隐喻性质的概念。它借用控制论中的术语表达目标是修复某个基因点，可是却作用了别的基因点的意思。对人无法完全把控技术及其背后因素的认识构成了技术知识的组成部分。这就表明，技术教育所针对的不仅是技术过程中的可控的方面，更重要的是那些不可控的方面。

基因编辑技术中出现的预示性局限应被纳入技术知识教学范畴。基因编辑技术的产生依赖于一定的预示性结果。2003年，伦敦帝国理工学院的进化生物学家奥斯汀·伯特（Austin Burt）预见了把人们期望的一个特性的基因添加到能从染色体的一个位点自我复制到另一个位点的“自私的”DNA 分子中。携带这一特性的家长的孩子将倾向于得到遗传，从而使这一特性在人群中快速扩散。2015 年，一个美国研究团队就让CRISPR 技术适用于这个目的，获得了比奥斯汀·伯特最先预见的更大的成功。在一个预示性的被称为“突变链式反应”的方法中，美国研究人员把色素沉积特性驱动到实验室培养的果蝇中，遗传给下一代的有效性是97%。后来，他们与另一个研究团队合作，打造了一个基因驱动系统，利用这种系统在实验室培养的转基因蚊子群体中扩散抗疟原虫的基因。数周后，伯特及其同事对另一种携带疟疾的蚊子进行实验，报告了相同的研究结果，即通过基因驱动，使得导致雌性不育的基因在转基因蚊子群体中扩散，从而迅速消灭了该种群。然而，尽管之前预示性结果获得了实现，但是由其又引发的新事态所产生的后續效应并没有结束。现在，围绕把这些经过基因驱动的昆虫释放到野生环境中带来的好处和生态学风险，以及基因驱动是否也能阻止亚洲鲤鱼和甘蔗蟾蜍等入侵物种，或是抗击导致莱姆病的病原体等其他动物病原体等问题不断产生。而对这些根本无法进行预判问题，也就成为激烈争论的对象。

基因编辑技术应用推理与价值推理需要被视为技术知识的主要内容。基因编辑技术的预示性局限表明其应用需要先通过推理方式进行预估，而不能贸然进行实际应用。上面已经描述过的哲学反思的主要结论是，对不完全可控技术的认识首先需要考虑无法确证的自然过程;其次要考虑对人参与操作过程中的行动约束。自然过程不仅包括生物分子要遵循的自然规律，还包括由于生物分子所作用的对象不同属性而产生的不同效应。研究人员已经利用CRISPR 技术创造了数量越来越多的转基因动物和植物，如肌肉发达的猎犬、抗多种病毒的猪和抗真菌小麦，以及正在研制之中的保鲜更久的西红柿、没有过敏原的落花生和可作为清洁生物燃料的白杨等，但这些并不构成相关全部的技术知识。尽管CRISPR 技术本身能干净利落地完成基因编辑而不留下任何外来DNA，不像早期用于转基因生物的技术存在外来DNA 残留，但是否意味着它就可以被应用于所有高等生物，甚至包括人呢？所以，基因编辑技术的应用推理必然伴随着价值推理。而这种基于科学推理的价值推理正是直接约束人的行动的因素。即使CRISPR 技術已经开始在生物医学领域应用，但都止步于临床实验阶段。例如，临床研究者已经将其应用到研制基于组织的治疗癌症和其他疾病的疗法。从技术推理的角度，CRISPR 技术可能让奄奄一息的动物器官移植到人的概念复活，甚至可以利用CRISPR 技术一次性敲除杂乱散布在猪基因组中的一个逆转录病毒DNA 的62个拷贝，来消除很多人的担忧：潜伏在动物基因组内的逆转录病毒会损害器官移植接受者。基因编辑技术的应用是否可以称为“适当的行为”需要道德理由。因为形成“适当的行为”概念需要这样一种推理：“它与在目的-手段系统中采取的适当行为过程有关。”诚如图尔明所认为的“好的道德理由就是使行动与公认的社会实践相关联的理由，而社会实践的道德正当性取决于保持或替换这些实践很可能产生的结果”1。道德推理需要依据于技术推理而设想可能出现的情况，并展开伦理讨论。然而，伴随着技术推理的价值推理却还没有找到合适的理由来支持这一技术的广泛应用。所以，并不是如很多人所认为的只要有胆量跨过伦理禁区去改变人类生殖系，CRISPR 用于修复人类胚胎基因缺陷就会有广阔的前景，而是基因编辑技术本身就创造了这样一个禁区。伦理讨论不是要为跨越这一禁区做准备，而是通过价值推理来不断认识这样的禁区。

对不完全可控技术的教育，至少有两种方法可以实现。首先，我们必须在整个技术教育课程中教导学生做出判断，尊重生物分子所遵循的自然规律，以及其进行基因操作的功能。但仅描述基因编辑技术的功能是不够的。因为基因编辑技术作为人类还无法完全掌控的技术，随着技术应用的对象、条件等不同，会不断生成新的问题。所以，这种描述性知识只是技术知识的一部分，甚至不是最具特色的。第二，学生必须意识到人在技术过程中的局限性和制约性。对人的约束不仅需要技术操作上规范、标准和经验法则，更为重要的是约束技术操作的道德规范。随着生物分子技术的不断开发和应用，技术规范也越来越直接或间接地与道德规范相关。因此，应该让学生了解技术的道德方面已经成为技术教育必不可少的部分。特别是，当技术知识本身已经将行动和道德的制约因素包括于其中，那么技术教育也就不再只是简单的灌输，基于应用和价值推理的教学手段会被更多地交流和探讨。技术教育的目的并不仅需要让学生知道技术“是什么”，而且需要基于技术的概念帮助学生获得分析工具，从而当遭遇道德困境时知道如何通过适当的推理来处理它们。