一个下午完成10亿年的演化——George Church
摘要
- Church 将长寿逃逸速度放在2050年前后——也就是25年后。 这套判断的基础与其说是某一种疗法,不如说是两条曲线正在汇合:生物科技的指数增长,以及衰老研究从分析走向“合成与疗法,而且其中很多疗法如今已进入临床试验”。他的保留意见很坦诚:可能存在“某个我们尚不了解的经济或复杂性问题,最终变成一堵无法逾越的墙。我对此严重存疑,但还得继续观察”。这条路径更可能走体细胞而非生殖系,原因很直接——“有80亿人已经错过了生殖系机会”。
- 递送才是真正的门槛,而且标准可能远低于100%。 如今距离全身基因递送还差得很远,但“对某些疗法来说,你只需要做到1%”;这1%也不必位于原生组织,因为如果目标是让酶进入血液,原本在脑内生成的酶也可以改由肝脏生成。他创办的 Dyno Therapeutics 用AI筛选数百万种衣壳,实现了神经元靶向能力的“百倍提升”。
- 还原论的赌注是:多基因性状可能存在单一的潜在旋钮。 身高大约对应我们2万种蛋白编码基因中的1万种,但单独使用生长激素就能产生两个极端,而且已经用于7种适应症。GC Therapeutics的逻辑也建立在此之上:一套由“1、2、3个,也许7个被改变的转录因子”组成的配方,就能把干细胞变成几乎任何目标细胞类型。“我们正在不断积累这些组件。”
- 在生物领域,进攻方往往占据优势,Church对此并不讳言。 如果被正确武器化,镜像生命“可能摧毁所有其他竞争生命”;至于这是否不可避免,他的回答是:“我不知道。可能吧。”他在2004年提出的方案仍然成立——暂停令和自愿承诺做一个好公民都是自我欺骗;真正需要的是监控、后果和举报渠道。生殖系编辑事件已经证明了这一点:“只有1名叛离者的情况下,它运行了5年”,最终仍然失败。
- 生物学的分辨率已经比最先进的半导体节点高出多个数量级。 计划于2027年推出的“1纳米工艺”,实际上是二维平面上中心距约40nm;而生物学在三维空间达到0.4nm,“密度可能高出10亿倍”。解锁点在材料:覆盖整个元素周期表的非标准氨基酸,以及即将在大肠杆菌中同时运行的34种新 NSAAs 加上标准的20种氨基酸。材料的商业化速度应快于药物,因为“所需监管审批没那么多”。
- 真正的机器是筛选闭环,而不是模拟器。 演化花了100万年才产生几个碱基对的变化;“现在我们一个下午就能制造数十亿个变化”,而且“精度是100%,因为你没有在模拟”。AlphaFold就是警示案例:把丝氨酸蛋白酶中的丙氨酸换成丝氨酸,它能把折叠预测到几分之一埃的精度,“但它不会发挥功能”。
- Church希望放慢 AGI,提速科学AI。 “这是一场完全人为制造的紧急状态”,不是 COVID 那种紧急事件。被问到数据中心里有100万个 Church 会为生物学做什么时,他给出的答案出人意料:“我认为它会让进展变慢……它首先会得出结论:生物学与我无关,因为我不是由生物学构成的。”
- 被低估的机会是罕见病遗传咨询:每个基因组成本100美元,对比数百万美元的终身成本,至少能带来10倍投资回报。 他已经要求自己旗下的基因疗法公司转向常见病和年龄相关疾病,并以 COVID 疫苗为例:它本质上是一种基因疗法,单剂成本“约20美元”,已有60亿人接种。
精读
1. 逃逸速度落在2050年前后——路径更可能经过体细胞而非生殖系
Church的估计自带免责声明——“包括我的估计在内,所有这些估计都要打一个大大的折扣”——但推理本身很具体。变化在于研究范围:过去是“我要修复这条肌腱里这块胶原蛋白、这个肢体里的损伤”,现在研究人员开始改变“许多与年龄相关疾病共有的因素”,而且一次能改“不止一个”。
他把生存问题重新定义得没那么二元:“更可能的情况是,25年后你的健康状况会比你原本以为的更好。”他留下的未知变量不是物理学,而是经济学——“某个我们尚不了解的经济或复杂性问题,最终变成一堵无法逾越的墙”。
至于仅靠体细胞疗法能否达到弓头鲸200年的寿命,他对“不可能”这个词很谨慎:“可以肯定的是,现在这一秒还做不到,但你不知道明天会发生什么。”既然衰老“相当程度上是细胞层面的”,那么“如果把身体里的每个细胞核都替换掉,它突然就会重新年轻”,不必再走一遍胚胎发育过程。
大脑是最难的部分,Dwarkesh把问题称为忒修斯之船。Church接受这个框架:人工引入干细胞,让它们“嵌入一个回路、学习这个回路,然后取代旧细胞”,同时尽量保留“连接和记忆”。在一些“相当直接的实验”完成前,他不愿估计难度。
2. 递送是瓶颈——但所需覆盖率可能只有1%
被问到现有哪种载体能触达每一个细胞时,Church的回答很直接:“现在离那个目标还差得远。但物理定律并没有禁止它。”现实问题变成:需要注射多少次。
证据是 Dyno Therapeutics 在“针对脑内神经元方面实现了百倍提升”——“只是一次小小的筛选活动”,由AI加上对数百万种不同衣壳的测试完成。他指出,衣壳“在可改变的多样性和结构方面相当受限”,而细胞的可变空间更大。
关键洞见在于,所需覆盖率取决于组织和疗法:“对某些疗法来说,你只需要做到1%,因为那1%就能产生缺失的酶”;而且它不必位于原生组织。你可以暂时把肌肉变成免疫系统的一部分,用于接种疫苗。
3. 灭绝物种复活是最小基因组练习,不是真正复活
谈到 Colossal 的恐狼时,Church在对方提出质疑前就承认:“我们显然没有制造出一只完全复制的恐狼。”他的辩护是,合成生物学真正有趣的问题在于“最低限度是什么”,而大多数人问的是最大限度是什么。“也许这是 Direwolf 2.0,我们会继续做3.0,以及后续的逐步逼近。”
物种纯粹性的质疑可以被一个事实化解:猛犸象和大象之间确实有数百万个差异,但“大象1和大象2之间也有数百万个差异”。这些差异并非全部都决定分类,也并非全部都决定其在生态系统中的功能。
他希望技术最终实现精确复制加上变异——“能够在一个精确复制品上制造100种变体”。这样一来,“就不会再有人争论你能不能制造恐狼,而只会争论你应该制造什么”。
4. 多基因性状可能有单一旋钮——目标是让现有的80亿人“真正实现潜能”
身高是最清晰的案例:它与“约1万个基因”有关,而人类共有2万个蛋白编码基因,每个基因的影响都很小;但单独使用生长激素就能造成侏儒症和巨人症两种极端,并已用于7种治疗。“还原论并非一无是处。”
商业化版本是转录因子配方。先看目标细胞表达哪些因子,“那就把这些因子放到干细胞上,看看是否有效”——只需1到7个因子,就能为人体几乎每一种细胞类型配出方案。这正是 GC Therapeutics 的基础。在体外可以运行10^14到10^17个实验;任何涉及细胞的实验,“通常都以数十亿计”。
生物学的宽容性,正是高阶编程成为可能的原因:一个从未被自然选择过的双头人,仍然会因为“只是偏离正常发育模式一点点”,形成两个具备功能的人格。
谈到增强人类时,他拒绝跨人类主义的框架:“把我们的智力推到一个新层级,会非常困难,甚至可能并不紧迫。”更大的奖赏是“80亿个超级健康、达到 Einstein 水平的人”——“那会是一个完全不同的世界”。至于复制大脑,10^11个神经元和10^14个突触所承载的信息远多于基因组,复制一个大脑可能更像给一本书逐页拍照,而不是把它翻译出来。
5. 生物安全中进攻方往往占优,暂停令只是自我欺骗
Church曾共同撰写 Science 上关于镜像生命的警示论文,但不愿把武器化称为必然:“我不知道。可能吧。很可能它已经存在。”具体警告是:这“看起来像是那种一旦被正确武器化,就可能摧毁所有竞争生命的东西”。他的现实判断是,大多数潜在攻击者“可能满足于把已经存在的病毒武器化”。
结构性风险在于个人能力的上限正在抬升:过去徒手能力限制了破坏规模,如今“一个拥有正确关系或正确技术权限的人,就可能炸毁一座城市”。生物技术让相关行动“规模越来越小……也越来越难被发现”。
Dwarkesh把密码子重映射方案描述为抵御自然病毒的办法,但 Church说,面对合成病毒“难得多”——不过,“手性只有两种”,而“不同编码可能有10^80种”(稍后他针对三联体密码子引用了10^83)。 “我们正在进入一个竞争循环。最好在它变得更严重之前把它扼杀。”
他在2004年的立场是:不要再假装自愿登记足够了——需要“监控和后果,以及保护举报人的机制”。生殖系编辑事件就是失败证据:涉事者获刑3年,而如今世界上“可能已经有3名健康的基因编辑儿童”。Dwarkesh的反驳也值得保留:“只有1名叛离者的情况下,它运行了5年。这相当了不起。”Church回应:“一半空、一半满,我接受这个说法。但只需要1个人。”
6. 生物学也在遵循摩尔定律,回报才刚刚开始释放
面对测序成本下降100万倍、合成成本下降1000倍却没有带来工业革命的质疑,Church否定了这个前提:生物学运行在“与摩尔定律大致相同、略快一点的速度”上,只是起步更晚,“我们可以站在电子工业巨头的肩膀上”。
2040年——Dwarkesh称之为“后 AGI 时代”,而 Church希望它不是——距离现在“只有15年……也许够做两轮 FDA 审批”。审批压缩会带来帮助,但不会改变指数曲线:周期可以从10年缩短到“一年完成 COVID 疫苗”的纪录。被问到药物数量会增加10倍还是100倍时,他说:“100倍并不完全令人意外”,但“我不确定数量是否会像质量和影响那么重要”。
成本曲线由工具推动,并不会自动移动。Sanger测序走向纳米孔测序和荧光下一代测序,是一次不连续跃迁;“显然,AI与蛋白质设计的融合造成了阶跃式提升”。他点名的下一轮融合是 AI 与发育生物学,再是发育生物学与制造业融合——“真正知道如何以DNA为编程材料制造任意形状”。
7. 生物学的分辨率已经超过最先进的半导体节点
他的比较是:“预计2027年推出的1纳米工艺”,实际上指的是中心距约40nm,主要发生在二维平面。生物学则在三维空间达到0.4nm——“取决于你如何计算第三个维度,生物学现在的密度可能已经高出10亿倍”。
历史瓶颈在材料:导体、半导体,以及接近光速的信号传输。合成生物学正在通过让氨基酸打开整个元素周期表来消解这一瓶颈。“生物学确实能制造以光速传导的聚合物。我们可以制造一个混合神经系统,其中既有传统神经元,也有以光速传导的过程。”
Church对 Drexler 的回答是,纳米技术试图重新发明已经存在的东西:“你不需要设计一个钻石复制器,因为你已经有了DNA复制器。”蛋白质设计直到“大约8年前”仍是难题。他还提到芯片合成基因的早期遭遇:2004年的 Nature 论文“被质疑了大约10年”,甚至“没有被列入DNA合成的摩尔定律曲线”,尽管它便宜了1000倍。
对于带有喷气发动机的自我复制机器这一生物机器人问题,他的答案是巢穴:把整个巢穴视为鸟类复制周期的一部分,那么一个30分钟翻倍的东西“可以制造一座核反应堆。那就是它的巢”。他与 Neil Gershenfeld 分别教授 How to Grow (Almost) Anything 和 How to Make Almost Anything,并承认:“我们谁也不能真正做到几乎什么都能制造或培育。”
8. 真正的计算机是生物库:一个下午完成100万年的演化
核心投资逻辑是:演化“可能在100万年里只整合几个碱基对的变化。现在我们一个下午就能制造数十亿个变化”,并通过筛选排除中性和致死突变,把注意力集中到“准中性但可能带来游戏规则改变的变化”。
模拟无法替代筛选,因为筛选“精度是100%,因为你没有在模拟。你没有做假设。你没有从量子电动力学——一个假设——走到量子力学——一个假设——再走到分子力学”。他把这称为“一种自然计算”,再将数据反馈给传统AI,开始下一轮。
AlphaFold的局限在功能,而非结构:把丝氨酸蛋白酶中的丙氨酸替换成丝氨酸,整体平均折叠结构仍能预测到“几分之一埃的精度”,但“它不会发挥功能”。缺失的输入是演化和实验知识——它不知道丙氨酸不会起作用。
下一次阶跃式提升来自非标准氨基酸:截至目前,没有任何AI蛋白质设计工具能很好地处理它们,因为结构和语言模型都是建立在20种残基之上。一旦完成训练,“我们很快就会拥有一整套新材料”,其中可能包括“从这些库中筛出室温超导体”。他指出,人类从未“一个下午制造10亿种不同的电子材料、给它们全部加上条形码,再看谁胜出”,但生物学一直在这么做。瓶颈在于从业者,先例则是 CRISPR:他的实验室和 Feng Zhang 的实验室“在接下来的两个月里各自收到1万份请求”。
9. 放慢 AGI,押注科学AI
被要求在蛋白质空间AI和能设计实验的语言模型之间二选一时,他回答:“我对科学AI的兴奋程度远高于语言AI。语言方面,我们已经处在相当不错的状态。”语言能力的下一层“需要 AGI 或 ASI。这非常危险”。
他的安全论证既关乎竞争动力,也关乎人类自身:“通常当竞争非常激烈时,安全规则会被削弱并被抛到一边。”即便没有竞争,“我也不认为我们足够理解自己的伦理,能够把它教给一种完全陌生的智能。我们甚至 barely 知道如何把它传给下一代人类”。最有力的框架是:“这是一场完全人为制造的紧急状态”——不同于 COVID,当时“如果我们拖延科学进展,就会有数百万人死亡”。
这一集最出人意料的答案是:数据中心里的100万个 Church 不会加速生物学——“我认为它会让进展变慢。我认为它会消灭生物学,因为它首先会得出结论:生物学与我无关,因为我不是由生物学构成的。”面对后续的反事实追问,他转向并行化的上限:“如果有9个女性,能不能在1个月内完成一次怀孕?不能,至少现在不能。”他对上行空间的谨慎与对下行风险的判断对称:“难以计算的不只是坏处,也包括好处。”
10. 遗传咨询是被低估的资产,基因疗法应转向常见病
Church认为最被忽视的技术是遗传咨询;对尚未出生的人而言,它“在某种意义上显然可以与基因疗法竞争”。实际先例是 Dor Yeshorim,自1985年以来已经“消除或大幅减少了各种非常严重的遗传病”。至于优生学的指控,他说:“优生学的问题在于它是强迫性的……它从人们手里拿走了选择权。”
他认为被忽视的原因是行为层面的,而非政治层面的——“这是我们难以处理罕见事物的问题”,就像人们曾经抵触安全带和戒烟。由于“只有3%的儿童受到严重影响”,父母会想:“我没那么倒霉。我属于那97%。”此外还有电车难题:“如果我什么都不做,孩子出生时带有损伤,那不是我的错,但其实是。什么都不做也是一种决定。”
Dwarkesh提到 David Reich 对印度近亲婚配亚群体的研究,这些群体的隐性疾病负担更高。Church称之为“危险的二分法”——“我们所有人都经历过瓶颈”,它只是“把比例从比如3%提高到6%。但问题是,3%仍然不可接受”。他同时警告,不应污名化选择拒绝筛查的家庭:“那是他们的选择。”
经济账才是关键。每个基因组100美元,对比数百万美元的终身机会成本和照护成本,“至少能带来10倍投资回报……从公共卫生角度看,这是不需要思考的选择”,可以由 NHS 或美国保险公司支付。这会把保险公司从“窥探你的私生活”变成向你提供免费信息。因此,他已经要求自己旗下的基因疗法公司反向调整:“基因疗法的最佳切入点是年龄相关疾病,罕见病的最佳切入点是遗传咨询。”规模效应的证据是 COVID 疫苗:“它本质上是一种基因疗法,成本约为每剂20美元。60亿人从中受益。”
至于为什么一个实验室能衍生出这么多家公司——一次生物科技创始人晚宴上,约“70%或80%”的人都曾在他的实验室工作——他归因于波士顿适合步行的密度、时代窗口,以及一种并不筛选天才的标准:“我寻找的是善良的人。我不一定在寻找天才……我认为善良具有很强的预测力。”此外还需要跨学科,因为“很难从各个单一学科的人中组建跨学科团队”。他还提醒,不要把指数曲线误读成个人能力:“看我的生产力有多高。我刚从飞机上跳下来,而且正在持续加速。”谈到 NIH 和 NSF 削减时,他先说明探索一个情景不等于支持它,然后给出那个令人不安的情景:“中国可能成为美国之后的下一个帝国……你没有说明这对谁是积极故事。”