麦肯锡：生物革命正在颠覆我们的世界

来源：世界科学

“二十年前，我们常言：“21世纪是生命科学的世纪”。

历史的车轮滚滚向前，人类社会在经历了农业革命、工业革命、数字革命（信息革命）后，正见证基因工程等生物技术在医学健康、食品农业、工业制造业等各个领域带来的巨变。

然而，生物革命也是一把双刃剑，我们在享受其带来的颠覆性变革的同时，也需时刻警醒其潜在的隐患，并恪守伦理学的界限。

请闭上双眼，想象一个世界：我们可以食用不需要通过宰杀动物而生产的肉，通过编辑个人基因以治疗不治之症，并在发酵工厂中大批量制造工业化学品……

然而，这并非天方夜谭，使所有这些成为现实的基础技术可能已经存在。快速而廉价的DNA测序加深了我们对生物学原理的理解，而CRISPR等基因编辑工具正被用于改造生物，以治疗疾病或使农作物不易受到气候变化的影响。这就是我们所说的生物革命。

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生物革命带来的巨变

麦肯锡全球研究所的最新报告指出，生物革命已为社会做出重要贡献。生物科学突破性进展联合更快、更复杂的计算、数据分析和人工智能技术，大大提高了人类对Covid-19大流行的反应能力。

科学家们在几周而不是几个月内就对病毒的基因组进行了测序；

生物科学以创新的姿态帮助人们深入研究病毒的传播方式，快速引入疫苗的临床试验，寻找有效的疗法……

该报告估计，生物学相关的创新将通过这些应用，在未来10~20年内减轻全球疾病总负担的1％~3％，大约相当于消除肺癌、乳腺癌和前列腺癌的负担总和。如果能够充分发挥生物科学潜力，则可以使用当今可以想象的科学技术来解决全球疾病负担的45％。

原则上，随着时间的推移，占全球经济产出60%的产品将能够通过生物学手段来生产。

例如：尼龙已可以由转基因酵母代替石油化工产品来制造，“皮革”可以由蘑菇的根制成，而一种水泥已经可以由细菌生产。

这场生物革命可能像进行中的数字革命一样，带来商业和经济的变革，在每个领域创造价值，打破原有价值链并创造新的商机。企业敏锐捕捉到了这个领域的潜力——截至2018年，对新一代生物技术的投资已激增至200多亿美元。

许多科研成果正在商业化。基于当下科学转化的可行性，我们分析了400条处于研发初期的产品生产线，它们将在未来10~20年内产生2~4万亿美元的直接经济影响——其中一半以上来自医疗卫生以外的领域，包括农业和纺织业。

生物学和计算技术的融合创生了新的能力。计算正在加速生物学的发现，显著提高了分析能力。由于测序成本低廉，生物技术公司和研究机构正在使用爆炸性增长的数据，并越来越多地在实验室中使用自动化机器人和传感器。

例如，生物技术公司Zymergen 发现生物筛选的通量可提高多达10倍。在研发过程中，科学家们引进了更高级的分析，更强大的计算技术以及人工智能AI，以产生更有见地的分析结果。

基于生物的新型制造正在削减成本、提高性能并减少对环境和自然世界的影响。

例如，在化妆品行业，Amyris现在使用转基因酵母发酵糖来制造角鲨烷（许多护肤产品中的保湿油），以取代传统工艺中提取、加工深海鲨鱼肝油的做法，后者不仅昂贵，而且威胁着该物种的生存。

在纺织品领域，美国初创公司Tandem Repeat使用鱿鱼基因编码的蛋白质生产可自我修复、可生物降解和可回收的织物。

随着实验室培养肉类的流行，生物革命将彻底颠覆食品行业，并减少森林砍伐和畜牧业产生的温室气体排放。

一项研究发现，如果生产中使用的所有能源均来自无碳资源，那么与传统肉相比，人造肉可以减少至少80％的温室气体排放。

不过，非传统养殖的肉类和海鲜生产涉及体外培养动物细胞的实验室过程。在寻找一种经济有效的细胞生长方式时，生产者仍然面临着重大的技术挑战。

Finless Foods，Mosa Meat，Memphis Meats和Meatable等公司正在尝试不同的方法，包括使用合成分子和多能干细胞来替代昂贵的促细胞生长因子。不到十年的时间，与传统的动物养殖产业相比，人工培养的肉类和海鲜就可能具有成本竞争力。

在农业中，对微生物群落（microbiome）的深入了解为提高生产效率和产量提供了机会。通过对土壤中的细菌和真菌的分析，Trace Genomics可以提供帮助选择定制种子和营养素的建议，并能够对土壤疾病进行早期预测。在消费市场中，正在进行对肠道微生物群落和皮肤之间关系的研究，以使皮肤护理个性化。

例如，总部位于新加坡的基因组学公司Imagene Lab根据客户皮肤DNA测试的结果，评估胶原蛋白过早降解等特征，以提供量身定制的精华素。

双刃剑

这样的例子使人们对生物创新的适用范围有了一定的了解，也提出一个重要的警告：风险。

生物学可通过针对我们的基因组和微生物群落开发创新疗法来保护生命，但若被用来制造生物武器或基因工程病毒，而对人类健康或生态系统造成持久损害，那么生物学也可能是生命的最大威胁。

CRISPR基因编辑工具正在彻底改变医学，并被广泛应用于农业。但CRISPR套件在互联网上可以以100美元的价格购买，所谓的生物黑客正在家里使用它们，这带来巨大的隐患。

像数字革命一样，生物革命也伴随着其他风险。如果人们对收集其购物习惯的数据的做法存有疑虑，那么他们会对从自己身体收集基因数据以进行医疗或追溯祖先的做法更加紧张——因为没有比基因数据更私密的了。

另一个风险是生物本身具有自我维持和自我复制的能力。基因改造的微生物、植物和动物可能长期繁殖和维持自身，进而会影响整个生态系统。

潘朵拉盒子一旦打开——而盖子已被弄碎——我们可能对接下来发生的事毫无掌控能力。

展望

除非对这些风险进行管理，否则生物革命的全部潜力可能无法实现。大约70％的潜在影响可能取决于社会态度以及在现有监管制度下对创新的管理方式。但是，如可以控制和减轻风险，生物革命将重塑我们的世界。

科学家们正与具有远见卓识的公司一起，利用自然的力量来解决医药、农业等领域的紧迫问题，并帮助应对从流行病到气候变化的全球挑战。

本文作者马蒂亚斯•埃弗斯（Matthias Evers）是麦肯锡的高级合伙人，医药公司的全球研发领导者；迈克尔•崔（Michael Chui）是麦肯锡全球研究所、麦肯锡商业和经济研究部门的合伙人。