跳至內容

DIY生物學

維基百科，自由的百科全書
準備用於一場群眾教育（英語：Popular education）生物課的一副DIY生物學工具。攝於法國雷恩一所咖啡廳內，2020年

DIY生物學（英語：Do-it-yourself biology，簡稱DIYbiological或DIYbio）是一種涉及生物技術的社會運動。參與該運動的個人、社群和小型組織會嘗試使用與傳統研究機構相同的方法研究生物學和生命科學，但大部份參與者一般只接受有限的學術或企業研究培訓，然後就對其他很少或根本沒有接受過正式培訓的參與者進行相關的指導和監督[1]。參與DIY生物學的人可能有不同目的，包括業餘愛好、社群學習、為開放科學創新作出非營利性努力，或者開展業務賺取利潤等。

除了DIY生物學之外，生物黑客（英語：Biohacking）[註 1]、濕件（英語：Wetware (biology)）黑客（英語：Wetware hacking）或生物朋克（英語：Biopunk）等術語也常被用來形容本條目描述的運動。前兩者一般用來強調這個運動與駭客文化和黑客道德有關[註 2][2]；而後者則聚焦該運動的技術進步主義（英語：Techno-progressivism）元素，以及其與政治、藝術等範疇的關聯[來源請求]。

歷史

[編輯]

有觀點認為「DIY生物學」是生物駭客的一個附屬領域，並指出「生物駭客」概念最早於1970年代初期出現[3]；而一則在1988年刊登於《華盛頓郵報》、題為《在你的地下室扮演上帝》（英語：Playing God in your Basement）的文章[4]，則被認為是首次公開對生物駭客作出詳細討論。兩年後，《新科學人》雜誌亦刊登了一則探討業餘人士進行基因工程的可行性以及相關監管問題的文章[5]。

生物黑客技術早在2005年就通過簡單的基本實驗演示進入了三藩市程式設計師和創客社區。隨着DIYbio實驗成為SuperHappyDevHouse（英語：SuperHappyDevHouse）黑客的焦點，這種愛好獲得了額外的動力。

2005年，羅布·卡爾森（Rob Carlson）在《連線》雜誌上發表的一篇文章中寫道：「車庫生物學時代已經來臨。想參與嗎？花點時間在eBay上給自己買一個實驗室。」[6]同年，他建立了一個車庫實驗室，致力於他之前在加利福尼亞州伯克利分子科學研究所（英語：Molecular Sciences Institute）工作過的一個項目。[7]

2008年，Jason Bobe和Mackenzie Cowell創立了DIYbio組織（英語：DIYbio (organization)），並召開了第一次會議。[8]

2010年，Genspace（英語：Genspace）開設了第一個社區生物學實驗室，[9]十個月後，BioCurious（英語：BioCurious）[10]和Victoria Makerspace（英語：Victoria Makerspace）緊隨其後。許多其他實驗室和組織也緊隨其後，包括但不限於加利福尼亞州奧克蘭的反文化實驗室、馬里蘭州巴爾的摩的巴爾的摩地下科學空間、加利福尼亞州洛杉磯的TheLab和科羅拉多州丹佛市的丹佛生物實驗室。

據估計，2014年全球已有50個DIY生物實驗室。[11]:119

2016年，第一屆專門關注生物黑客的會議宣佈將於9月在加利福尼亞州奧克蘭舉行。[12]

方面

[編輯]

DIYbio 運動旨在改變這樣一種觀念，即一個人必須是一名擁有高級學位的學者才能為生物學界做出重大貢獻。它允許大量小型組織和個人參與研發，傳播知識比盈利更重要。[13]近年來，有各種各樣的DIY健康生活方式，其中許多還側重於不同的簡單方法來生物黑客思想、[14]身體、新陳代謝[15][16]然後睡覺。[17]

DIY生物學的動機包括（但不限於）降低成本、娛樂、醫學、生物黑客、延長壽命和教育。最近的工作結合了Arduino和RepRap 3D打印機等微控制器的開源硬件，開發出了非常低成本的科學儀器。[18]

社區實驗室空間

[編輯]

許多組織都維護着類似於濕實驗室創客空間的實驗室，為成員提供設備和用品。許多組織還開設課程並提供培訓。會員可以支付一定費用（通常在50至100美元之間）加入一些空間並自行進行實驗。[19][20]

開源設備

[編輯]

DIY生物學運動試圖為任何人（包括非專業人士）提供進行生物工程所需的工具和資源。愛爾蘭生物黑客Cathal Garvey開發的首批開源實驗室設備之一是Dremelfuge，它使用連接到德雷梅爾（英語：Dremel）旋轉工具的3D打印管支架來高速旋轉管，取代了通常昂貴的離心機。[21]PCR機等許多其他設備已被廣泛重建。[22][23][24]近年來，更複雜的設備被創建，例如由GaudiLabs開發的OpenDrop數字微流體平台[25]和DIY NanoDrop[26]。Opentrons生產開源軟件、價格實惠的實驗室機械人，並以Genspace的DIY生物學合作起步。[27]Incuvers為細胞研究製造遙測室，價格實惠，並且可以完全定製其環境。開放細胞（英語：OpenCell）（OpenCell）是一家位於倫敦的生物技術實驗室提供商，定期舉辦生物黑客馬拉松，以幫助鼓勵更多的開源開發。[28]

宣傳

[編輯]

大多數生物黑客的倡導都是關於實驗的安全性、可訪問性和未來的合法性。伍德羅·威爾遜中心的托德·奎肯提出，通過安全和自治，DIY生物學家將不需要監管。[29]約西亞·蔡納提出，安全性是生物黑客攻擊所固有的，並且可訪問性應該是最重要的問題，因為生物黑客攻擊中社會和少數民族的代表性嚴重不足。[30]

研究主題

[編輯]

許多生物黑客項目圍繞生命改造、分子工程和基因工程展開。[31]

生物信息學

[編輯]

生物信息學是DIY生物學研究的另一個熱門目標。和其他領域一樣，DIY生物學可以使用很多程式語言，但使用的大多數都是具有大型生物信息學庫的語言。

示例包括BioPerl或BioPython，它們分別使用Perl和Python語言。

基因工程

[編輯]

基因工程師是生物黑客的一個亞文化，因為最容易實現的生物黑客形式之一是通過工程微生物或植物來實現的。實驗範圍可以從使用質體到熒光細菌，利用光控制細菌中的基因表達，[32]甚至使用CRISPR來改造細菌或酵母的基因組。[33]

藥品

[編輯]

醫療保健和藥品的獲取受限促使生物黑客開始在醫學相關領域進行實驗。開放胰島素項目旨在通過創建表達和純化的開源協議，使重組蛋白胰島素更易於獲取。[34]其他涉及醫學治療的實驗包括全身微生物組移植[35]和為糖尿病患者創建開源人工胰腺[36]，如OpenAPS、Loop[37]和AndroidAPS。[38]

植入物

[編輯]

磨床者是生物黑客的一個亞文化，他們專注於將技術[39]或化學物質[40]植入體內，以增強或改變身體的功能。

一些生物黑客現在可以利用在皮膚上振動的磁性植入物來感知自己所面朝的方向。[41]

藝術

[編輯]

2000年，備受爭議、自稱「轉基因藝術家」的愛德華多·卡茨（英語：Eduardo Kac）借用了生物技術和遺傳學研究人員的標準實驗室工作，以利用和批判這些科學技術。在卡茨唯一一件據稱是轉基因藝術的作品中，藝術家聲稱自己與一家法國實驗室（隸屬於法國國家農業研究所）合作，獲得了一隻綠色熒光兔子：在兔子體內植入了一種水母（維多利亞多管水母）的綠色熒光蛋白基因，這樣這隻兔子在紫外線下就會發出綠色熒光。這件自稱是「GFP兔子」的作品，Kac稱之為Alba。Kac的這一說法遭到了實驗室科學家的質疑，他們指出，他們之前已經在許多其他動物（貓、狗等）上進行了完全相同的實驗（即插入水母GFP蛋白編碼基因），並沒有在Kac的指導下創造出Alba（研究人員只知道它是「兔子編號5256」）。因此，該實驗室保留了其創造和資助的轉基因兔子，並且「轉基因藝術」從未按計劃在阿維尼翁數字藝術節[2000]上展出。卡克聲稱他的兔子是第一隻以藝術的名義創作的GFP兔子，他利用這場爭議發起了「釋放阿爾巴」運動，將這一問題宣傳為變相審查問題。這位藝術家的網站上出現了一張經過修改的照片，照片中他手抱一隻日光綠色的兔子。[42]批判藝術團的成員圍繞這一問題撰寫了書籍並進行了多媒體表演干預，包括《肉體機器》（關注體外受精、身體監控和自由優生學）和《新夏娃崇拜》（為了分析如何用他們的話來說，「科學是生產知識的權威機構，並傾向於取代西方傳統基督教的這一特定社會功能」）。[43]

批評和擔憂

[編輯]

生物黑客與合成生物學和基因工程一樣，遭遇了許多同樣的批評，此外，還存在與該工作分散性和非機構性有關的其他擔憂，涉及缺乏專業人員或政府監督的潛在危害。由於擔心生物黑客在無人監控的車庫實驗室中製造病原體，聯邦調查局（FBI）於2009年開始派代表參加DIYbio會議[7]一些成員因從事無害微生物研究而遭到逮捕和起訴，如藝術活動家史蒂夫·庫爾茨。批評人士指責美國政府實施政治壓制，他們認為美國政府利用9/11事件後的反恐權力，恐嚇藝術家及其他利用藝術批判社會的人士。[44]

現有的法規並不專門針對這一領域，因此生物黑客有意或無意地製造和釋放致病生物的可能性已成為一個令人擔憂的問題，例如，2005年武裝部隊病理研究所的研究人員重現了1917年流感病毒的精神。[45]在美國，聯邦調查局大規模殺傷性武器局與美國科學促進會國家生物安全科學顧問委員會合作，召開了一系列會議討論生物安全問題，其中包括業餘生物學家的討論以及如何管理生物安全對社會造成的風險。[46][47]:8.16在美國國立衛生研究院，國家生物安全科學顧問委員會[48]牽頭開展對公眾進行「值得關注的雙重用途研究」教育的活動，例如通過「科學安全保障」等網站。[49]2011年，DIYbio組織了會議，試圖為生物黑客制定道德準則。[50]

雖然反對者認為DIY生物學家需要某種形式的監督，但支持者認為統一的監督是不可能的，防止事故或惡意行為的最好方法是鼓勵一種透明的文化，本質上，DIY生物學家會受到其他生物黑客的同行評審。[51]DIYbio認為，人們應該通過加強研究和教育來應對對潛在危害的擔憂，而不是關閉分佈式生物技術對人類健康、環境和世界各地生活水平產生的深遠積極影響的大門。[52]由於缺乏此類商業模式的先例，DIYbio創始人將此視為在監管和安全政策方面進行創新的機會。[8]

團體和組織

[編輯]

參看

[編輯]

註釋

[編輯]
  1. ^ 一些自稱「研磨者」（英語：Grinders）的身體駭客也會使用「生物黑客」一詞，其所描述的行動與DIY生物學相關但不盡相同。詳見身體駭客條目。
  2. ^ 這裏的「黑客」是取其基本意義，即「尋找新的、聰明的方法來做事」。

參考資料

[編輯]
  1. ^ Do-it-yourself biology shows safety risks of an open innovation movement. Brookings. [2024-03-15] （美國英語）. 
  2. ^ Hicks, Jennifer. Move Over Hackers, Biohackers Are Here. Forbes. 2014-03-15 [2016-06-19]. （原始內容存檔於2024-03-15） （美國英語）. 
  3. ^ Underwood, Jaime. Biohacking for Optimum Physiology. 2019-03-31 [2024-06-16] （英語）. 
  4. ^ Schrage, Michael. Playing God in your Basement. 華盛頓郵報. 1988-01-31. ISSN 0190-8286. 
  5. ^ Katz, Sylvan. Forum: Roses are black, violets are green - The emergence of amateur genetic engineers. New Scientist. 1990-01-06 [2024-06-16] （英語）. 
  6. ^ Carlson, Rob. Splice It Yourself: Who needs a geneticist? Build your own lab.. Wired. May 2005. 
  7. ^ 7.0 7.1 Ledford, Heidi. Garage : Life hackers. Nature. 2010, 467 (7316): 650–2. PMID 20930820. doi:10.1038/467650a 可免費查閱. 
  8. ^ 8.0 8.1 PBS News Hour. YouTube. 31 Dec 2008. （原始內容存檔於2021-12-20）. 
  9. ^ Mosher, Dave. DIY 生物技术黑客空间在纽约开业. Wired. 2010-12-16 [2017-07-25]. 
  10. ^ BioCurious Officially Opens — Test DNA, Build Equipment, Find a Co-founder and More…. Make Magazine. 2011-10-14 [2017-07-25]. 
  11. ^ Dariusz Jemielniak; Aleksandra Przegalinska. 协作社会. MIT Press. 18 February 2020. ISBN 978-0-262-35645-9. 
  12. ^ Biohack the Planet Conference. Biohack the Planet. [2016-06-19]. 
  13. ^ Rob Carlson on synthetic biology. The Economist. （原始內容存檔於2011-10-09）. 
  14. ^ Wu, Chen-Yi; Hu, Hsiao-Yun; Chow, Lok-Hi; et al. The Effects of Anti-Dementia and Nootropic Treatments on the Mortality of Patients with Dementia: A Population-Based Cohort Study in Taiwan. PLOS ONE. 22 June 2015, 10 (6): e0130993. Bibcode:2015PLoSO..1030993W. PMC 4476616 可免費查閱. PMID 26098910. doi:10.1371/journal.pone.0130993 可免費查閱. 
  15. ^ Singh, Honey. How to Biohack Your Metabolism?. Do BioHacking. 2 February 2020. 
  16. ^ Prigent, Sylvain; Frioux, Clémence; Dittami, Simon M.; Thiele, Sven; Larhlimi, Abdelhalim; Collet, Guillaume; Gutknecht, Fabien; Got, Jeanne; Eveillard, Damien; Bourdon, Jérémie; Plewniak, Frédéric; Tonon, Thierry; Siegel, Anne. Meneco, a Topology-Based Gap-Filling Tool Applicable to Degraded Genome-Wide Metabolic Networks. PLOS Computational Biology. 27 January 2017, 13 (1): e1005276. Bibcode:2017PLSCB..13E5276P. PMC 5302834 可免費查閱. PMID 28129330. doi:10.1371/journal.pcbi.1005276 可免費查閱. 
  17. ^ Anderson, Jason R.; Hagerdorn, Payton L.; Gunstad, John; Spitznagel, Mary Beth. Using coffee to compensate for poor sleep: Impact on vigilance and implications for workplace performance. Applied Ergonomics. July 2018, 70: 142–147. PMID 29866304. S2CID 46929880. doi:10.1016/j.apergo.2018.02.026. 
  18. ^ Pearce, Joshua M. Building Research Equipment with Free, Open-Source Hardware. Science. 14 September 2012, 337 (6100): 1303–1304. Bibcode:2012Sci...337.1303P. PMID 22984059. S2CID 44722829. doi:10.1126/science.1228183. 
  19. ^ Biocurious Membership. Biocurious. [2016-06-17]. （原始內容存檔於2017-05-10）. 
  20. ^ Counter Culture Labs Membership. Counter Culture Labs. [2016-06-17]. 
  21. ^ DremelFuge – A One-Piece Centrifuge for Rotary Tools. Thingiverse. 2009-12-23 [2016-06-17]. 
  22. ^ Jankowski, Tito. DNA is now DIY: OpenPCR ships worldwide. Make. 2011-07-06. 
  23. ^ Pocket PCR for pennies. LavaAmp. [2015-10-26]. （原始內容存檔於2015-11-06）. 
  24. ^ Coffee Cup – PCR Thermocycler costing under 350$. Instructables. 2009-06-13 [2016-06-17]. 
  25. ^ OpenDrop. OpenDrop. [2016-06-17]. 
  26. ^ DIY NanoDrop. DIY NanoDrop. Hackteria. [2016-06-17]. 
  27. ^ Landoni, Boris. Interview to Open Trons | Open Electronics. 開源電子產品. 11 July 2014 [1 November 2016]. 
  28. ^ Open Cell is hosting monthly biohackathons to develop equipment, software and products to make better and more affordable biolaboratories.. OpenCell.bio. OpenCell. [2019-08-17]. 
  29. ^ Todd Kuiken. Governance: Learn from DIY biologists. Nature Magazine. 2016-03-09, 531 (7593): 167–168. Bibcode:2016Natur.531..167K. PMID 26961642. doi:10.1038/531167a 可免費查閱. 
  30. ^ Yin, Steph. Is DIY Kitchen CRISPR A Class Issue?. Popular Science. 2016-05-03 [2016-06-19]. 
  31. ^ Hicks, Jennifer. The Biohacking Hobbyist. Forbes. 2014-03-15 [2016-06-19]. 
  32. ^ Biocurious Meetup. Meetup. 2016-06-25 [2016-06-17]. 
  33. ^ Krieger, Lisa M. Bay Area biologist's gene-editing kit lets do-it-yourselfers play God at the kitchen table. San Jose Mercury News. 2016-01-11 [2016-06-17]. 
  34. ^ Ossola, Alexandra. These Biohackers Are Creating Open-Source Insulin. Popular Science. 2015-11-18 [2016-06-17]. 
  35. ^ Duhaime-Ross, Arielle. A Bitter Pill. The Verge. 2016-05-04. 
  36. ^ Linebaugh, Kate. Tech-savvy Families use homebuilt diabetes device. Wall Street Journal. 2016-05-09. 
  37. ^ LoopDocs. loopkit.github.io. [2022-07-25]. 
  38. ^ Welcome to the AndroidAPS documentation — AndroidAPS 3.0 documentation. androidaps.readthedocs.io. [2022-07-25]. 
  39. ^ Neifer, Anna. Biohackers are implanting LEDs under their skin. Motherboard. 2015-11-09. 
  40. ^ Dvorsky, George. This Biohacker Used Eyedrops To Give Himself Temporary Night Vision. Gizmodo. 2016-03-27. 
  41. ^ Thaddeus-Johns, Josie. Meet the first humans to sense where north is. The Guardian. 2017-01-06 [2018-06-02] （英語）. 
  42. ^ Dickey, Christopher. I Love My Glow Bunny. April 2001. 
  43. ^ Critical Art Ensemble. critical-art.net. [2015-11-20]. （原始內容存檔於2015-11-13）. 
  44. ^ The Associated Press. Scientist pleads guilty to mailing bacteria for 'bio-art'. First Amendment Center. October 29, 2007. （原始內容存檔於2009-02-10）. 
  45. ^ The 1918 flu virus is resurrected. Nature. October 2005, 437 (7060): 794–5. Bibcode:2005Natur.437..794.. PMC 7095040 可免費查閱. PMID 16208326. doi:10.1038/437794a. 
  46. ^ Zimmer, Carl. Amateurs Are New Fear in Creating Mutant Virus. The New York Times. March 5, 2012. 
  47. ^ 由美國科學促進會與美國大學協會、公立和贈地大學協會以及聯邦調查局共同編寫Bridging Science and Security for Biological Research: A Discussion about Dual Use Review and Oversight at Research Institutions Report of a Meeting September 13–14, 2012 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2012-10-28.
  48. ^ NSABB Official Website
  49. ^ Science Safety Security official website
  50. ^ The role of codes of conduct in the amateur biology community. [4 February 2014]. 
  51. ^ Boustead, Greg. The Biohacking Hobbyist. Seed Magazine. December 11, 2008. 原始內容存檔於2019-10-06. 
  52. ^ DIYbio/FAQ. 
取自 "https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=DIY生物学&oldid=83454350"