2020 年诺贝尔化学奖揭晓，基因编辑是科学发现还是技术发明呢？
2020 年的诺贝尔化学奖颁发给了两位女士，法国的埃马纽埃尔·卡彭蒂耶和美国的詹妮弗·杜德娜，表彰她们“开发出了一种基因组编辑方法”。
图：杜德娜（左）和卡彭蒂耶
大家知道，诺贝尔本人是炸药大王，是个化学家，因此他在设立奖项的时候无论如何不可能忘了老本行化学，况且化学是一个和生产生活结合非常紧密的实用学科。但是，恐怕他不会想到如今的诺贝尔化学奖实际上已经成为了理综奖，往下可以兼顾物理学，往上可以兼顾分子生物学，学科的界线已经变得模糊了。
所以，这一次的化学奖实际上是给“基因编辑技术”颁的，因为这两位了不起的女科学家发现了基因技术中最强大的工具之一：CRISPR/Cas9 基因剪刀。
我先给你简单介绍一下 CRISPR/Cas9 基因剪刀的来龙去脉。
上世纪九十年代初，西班牙生物学家莫伊卡在研究古细菌的时候发现了一个奇怪的现象，就是一些固定编码的基因序列，会间隔着重复出现。
图：Francisco Mojica
所谓基因序列，最通俗的比喻就是相当于由 1、2、3、4 这四个数字组成的一串密码。比如说，有一串密码是 113324，科学家们就发现，在一些细菌中，这串 113324 的编码会间隔着重复出现，而且这不是罕见现象，而是普遍存在的。这种现象就被命名为 CRISPR，它是一串英文首字母的缩写：常间回文重复序列丛集关联蛋白系统。
这些现象其实并不是莫伊卡最早发现的。早在 1987 年，一个以石野良纯教授为首的日本团队就发表了论文，表明大肠杆菌里也有类似的序列。但是日本人也没把这当回事儿，只能眼睁睁错过了这个发现，估计后来肠子都悔青了。
图：石野良纯
而莫伊卡没有放过这个现象，他在数据库里大海捞针一般地寻找。最后他发现，这个大肠杆菌里的那个片段和 P1 噬菌体的基因序列高度吻合。噬菌体是一种专门攻击细菌的病毒。可是这种大肠杆菌居然刀枪不入，噬菌体奈何不得这个家伙。这种大肠杆菌是怎么做到这一点的呢？
图：噬菌体
莫伊卡猜想，大肠杆菌很可能是从噬菌体上剪下了一段基因片段，插进了自己的基因序列里，来作为识别标记。这下，子子孙孙都能认识这种噬菌体。认识了敌人，就能应对这种噬菌体的攻击。
2003 年，莫伊卡写了一篇论文投稿给了《自然》杂志，结果被拒了。他投了一圈，大牌杂志都不肯接纳。最后他投给了一份影响因子不高的杂志，人家倒是肯接受，但是修改和审核折腾了1年。
图：莫伊卡那篇石破天惊的论文
如果编辑们当时知道这个发现意味着一场生物技术的革命，恐怕就不会这么慢吞吞的了。但事后诸葛亮总是容易的。直到 2007 年，很多实验室都重复出了实验结果，这种特殊的现象才得到完美的证明。
过去大家都认为，生物适应自然环境，靠的是自己的基因突变+自然选择。这都得靠自己啊，哪有玩儿剪刀+浆糊的？这又不是打游戏，可以开挂。莫伊卡的发现实际上意味着基因编辑完全可行，我们可以剪断长长的 DNA 链条，然后插入一段新的基因，再接回去，这么折腾完了，细胞还不会死掉。这不就是给 DNA 做手术嘛，这简直是石破天惊的重大发现。
但是，从一个科学发现，变成一个实用技术，其中的路还很长很长。
等到大家明白过来，进入这个领域的人一下子就多起来了。2010 年，这方面的论文只有不到 50 篇，而到了 2015 年，暴增到 1100 篇。
完成里程碑工作的就是卡彭蒂耶，她与另外一位女性科学家杜德娜搭档，共同研究基因编辑技术。她们利用一种叫做 Cas 的核酸酶，也叫 Cas 蛋白。这种蛋白其实是细菌用来抵御病毒免疫系统的关键部分，它可以通过自身绑定的基因序列识别出病毒的基因，然后这种蛋白就会像一把大剪刀一样，把病毒的基因序列给咔嚓了，病毒自然也就失去了感染能力。这种 Cas 蛋白有很多种类型，其中的 9 号被发现最好用，这就是 Cas9，你可以通俗地理解为 9 号大剪刀。这把剪刀就是基因剪刀中的战斗机，最能打。这个成就被认为是生物学史上最重要的科学发现之一。
然后，这二位女士就拿奖拿到手软。2015 年，她们俩获得了“生命科学突破奖”，奖金足足有 300 万美元，是诺奖的 3 倍。2016 年，她们获得了沃伦·阿尔珀特奖，奖金 50 万美元。2020 年，她们又拿了沃尔夫奖，奖金 10 万美元。这些年，其他奖项她们也拿了不少，全部开列的话，能写上一大串。但是这些显然都不是最重要的奖项，诺奖才是皇冠上的明珠。业内人士都在猜测，这个成果迟早会得诺奖，但是只听楼梯响……靴子今年终于掉下来了。
该来的总是要来的。2020年，她们终于拿下了科学界的最高荣誉。对于如此之高的荣誉，奖金数额已经不那么重要了。
其实，诺贝尔本人设立这个奖项的初衷在于“奖励那些在前一年为人类做出卓越贡献的人”，他当时根本无法预料到现代科学技术已经复杂到了什么程度。就拿物理学来说，一个新发现能起到什么样的作用，仅仅观察 1 年的时间是远远不够的。所以，物理学奖逐渐变成了一个接近终身成就奖的东西。
但是，在生理学与医学，以及化学领域，则不完全是这样。因为生物、医学、化学有不少是实用的技术，不需要等到科学家垂垂老矣，贡献才能获得大家的肯定。卡彭蒂耶出生于 1968 年，今年 52 岁；杜德娜出生于 1964 年，今年 56 岁，她们并不老。
对于实用技术领域来讲，一手发论文、拿奖，一手申请专利、挣钱的科学家比比皆是。她俩也不例外，她们开设了自己的基因编辑公司，掌握了大量的专利技术。
科学界嗅觉灵敏的，大有人在。CRISPR/Cas9 基因编辑技术不但有光辉的科学前景，而且显然还有数不尽的“钱景”。在这条战线上奋斗的绝不只有她们这一个团队，来自中国的团队也是这方面的生力军。在这个领域，商业竞争的火药味很浓。
大家都在不断地改进 CRISPR/Cas9 基因编辑技术，不断地发论文，不断地申请专利。技术进步时时刻刻都在进行，商业上的竞争更是此起彼伏。别看卡彭蒂耶和杜德娜已经获得了科学界的最高荣誉，但是在专利大战之中，她们可就未必是最后的赢家了。
这个领域的大拿们：George Church, Jennifer Doudna, Feng Zhang, and Emmanuelle Charpentier（从左到右）
自从这个技术诞生以来，优化和改造就一直没有停过。现在的基因编辑技术可以变得更精准，更不容易出现编辑错误，术语叫“减少脱靶”。另一方面，现在的技术不仅能编辑 DNA，而且可以编辑 RNA，这也是一次飞越。
此外，早期的编辑技术可能会导致 DNA 双链的断裂，会引起潜在的风险。如今，科学家们已经开发出了“单碱基”基因编辑技术，能够对基因进行“微调”。如果说以前必须一页一页地拼接，现在已经能做到修改错别字，精确度高了很多。这样的改进会一直持续不断地进行下去。
基因编辑技术能非常好地体现科学和技术之间的关系。基因可以因为外部原因发生改变，以及 Cas9 蛋白可以剪断 DNA 长链，这些是科学发现。而把这个科学发现变成可以按照人们的需要修改目标的基因，这是一种技术。
诺奖更青睐颁奖给重要的科学发现，颁给重大技术发明的比例则要小很多。
在过去很长一段时期内，我国有一种“重技术、轻科学”的思潮，而这个思潮和诺奖的颁奖思路刚好是反着的。
以上是我个人的一点浅见，欢迎留下您的宝贵意见。
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