果然，很远，我看见浪花在排队。
一开始很小，但每一秒都很大。 我看到白浪开始耸立到极高。 那后面有更多的波浪，涌向海岸。
我吓坏了——，但随着海啸的临近，我的决心战胜了恐惧。 我注意到后面有一个小屋。 这是我朋友普亚的家，房间前面有很多冲浪板。 我抓住，跳进海里，滑进海湾，绕过防波堤，扎进了浪花。 我成功地逃避了第一次大浪。 我没有被那个推翻。 从波浪的另一边出来的时候，又沿着第二个大浪下来了。 这时，美丽的景色——附近的白山，远处的长山耸立着，径直进入天空，似乎在保护海湾。
我兴奋地醒来，发现躺在加利福尼亚(以下称加利福尼亚)伯克利市的家里，离夏威夷几千英里(1英里)。
这是2015年7月，当时是我这辈子最兴奋的一天，我总是开始做这样的梦。 回头看，梦的深意很容易理解。 当然海滩是想象的，但是海浪和它们引起的感情与——的恐惧、希望、惊叹3354相比是非常现实的。
我叫詹妮弗杜唐娜。 我是生物化学家，职业生涯的大部分时间都是在实验室度过的。 我研究的课题除了本领域的专家以外，对别人了解不多。 但是在过去的五六年里，我进入了生命科学划时代的研究领域。 其进展比想象的要快，研究成果也从学术界迅速地变成了社会。 我和同行钦佩那巨大的力量，这一点不亚于我梦寐以求的海啸。 但是这次大浪，我也在它身上掀起过波澜。
这几年来，我参与过一些生物公司的建设。 到了2015年夏天，他们的成长速度远远超出了我的想象。 但是，这个领域的影响力不止这些。 受影响的不仅仅是生命科学，还有地球上的所有生命。
这本书是那个故事，也是我的故事，也是你的故事。 因为我很快就会影响你。
几千年来，人类不断改造自然界，但没有达到今天这么激烈的水平。 工业化带来的气候变化威胁着世界生态系统，此外其他人类活动——也共同加速物种灭绝，地球的生物多样性急剧减少。 各种变化促使地质学家提出建议，把这个时代称为“人类世”。
与此同时，生物世界也在经历人类带来的深刻变革。 几百万年来，生命是按照进化原理进化而来的：生物随机产生了一系列遗传变异，其中有些变异赋予了生存、繁殖和竞争优势。 其实，直到最近，我们人类也是由进化形成的。 自从一万多年前农业出现以来，人类通过选育动植物开始动摇进化的过程。 但是，进化所需的原材料，即所有遗传变异背后的DNA (脱氧核糖核酸)的随机变异，依然是自愿发生的，人类的意志还没有干涉它们。 因此，人类改造自然的能力有限。
今天情况大不相同，科学家们完全掌握了控制遗传突变的能力。 科学家可以用强大的生物技术修饰活细胞的DNA，也可以改造地球上所有物种的遗传代码。 在许多基因编辑的工具中，最新的、可能最有效，属于crispr-ca S9 (简称crispr ) [1]。 有了CRISPR，生物体的基因组(生物体的所有DNA内容)都可以像文本一样编辑。
如果科学家知道某个个性基因，就可以利用CRISPR将其基因插入、编辑或删除到该基因组中。 这比现在的任何其他基因操作(gene-manipulation )技术都简单有效。 几乎一夜之间，我们发现在基因工程领域，只是想不到，站在不能这样的新时代的起点上。
现在科学家对动物使用这种新的基因编辑工具取得了很多进展。 例如，科学家利用CRISPR制作了“基因增强版”的比格犬。 它的肌肉像狗施瓦辛格一样发达，但科学家改变了控制肌肉形成的基因的碱基对。 在另一个例子中，通过抑制猪身体中对生长激素反应的基因，研究者可以制作和猫相近大小的迷你猪，作为宠物销售。 科学家也在陕北山羊进行了同样的实验，用CRISPR编辑其基因组，同时提高了肌肉的含量(这意味着更多的肉)和毛的含量(这意味着更多的山羊毛)。 通过CRISPR，遗传学家可能会把亚洲象改造成猛犸一样，总有一天会恢复这种灭绝的动物。
与此同时，在植物界CRISPR也被广泛用于改造农作物基因组。 这为农业革命铺平道路，进一步显著提高人们的饮食质量，确保世界粮食安全。 通过基因编辑，科学家制造了抗病水稻、晚熟西红柿、脂肪酸水平更健康的大豆和含有更少神经毒素的土豆。 在实现这些目标时，食品学家不依赖杂交技术，只是对植物基因组的少数碱基对进行了轻微的调整。
基因编辑在动物和植物界的应用当然令人兴奋，但其最大的潜力及其最大的风险是在人身上的应用。
矛盾的是，对人类健康的帮助可能也离不开哺乳动物和昆虫的应用。 最近，研究者利用CRISPR改造猪的DNA，使之适合向人类移植器官。 这意味着有一天动物可以继续向人类提供移植器官。 CRISPR也用于改造蚊子，越来越多的野生蚊子不能生育。 科学家希望完全消除疟疾和蚊子等蚊媒疾病，消除所有可能传染疾病的蚊子。
但是，仅从疾病的治疗来看，CRISPR为人类患者提供了直接编辑和修复变异基因的可能性。 现在我们只是看到了它潜力的冰山一角，但这几年的发展足以让我们兴奋。 在实验室培养的人细胞中，这种新的基因编辑技术已经纠正了很多遗传病，包括囊状纤维化、镰状细胞病、某种形式的眼盲、重症复合免疫缺陷等。 科学家利用CRISPR从人DNA的32亿碱基对中发现，修正个别基因变异——是惊人的，但可以进行更复杂的修饰。 研究者已经纠正了杜兴氏肌萎缩症患者的变异基因，治好了疾病。 在血友病的案例中，研究者使用CRISPR正确调整了逆转给患者的50万个以上的DNA碱基对。 CRISPR也可以用来治疗艾滋病毒。 例如，可以从患者感染的细胞中切除病毒的DNA，编辑患者的DNA，以防止更多的细胞感染。
CRISPR治疗艾滋病的小鼠实验原理(图像来自网络)
基因编辑的临床应用可能不止于此。 因为CRISPR可以准确直接地进行基因编辑，所以遗传病3354只要知道其变异基因——是理论治疗的即可。 事实上，医生已经开始使用改造的免疫细胞治疗癌症，这些免疫细胞有增强版的基因，可以更好地消灭癌细胞。 CRISPR从大规模临床应用还有一条路可走，但其潜力毋庸置疑，基因编辑有望提供新的治疗方案，挽救生命。
CRISPR技术的影响不仅可以治疗疾病，还可以预防疾病。 简单有效，可修饰人的生殖细胞系(germline )，影响后代的遗传信息。 没有必要怀疑这项技术有一天会改造人类基因组，用于长期改变人类遗传物质，但我们不知道这一天什么时候会到来。 [2]
假设在人类中进行基因编辑是安全有效的，在生命初期(优选在有害基因恶果出现之前)纠正病原变异基因，不仅是逻辑上的，而且是潜在需要的。 但是，如果有机会将胚胎中的“病原”基因改造成“正常”基因，我们也同样有机会将“正常版”基因改造成“增强版”基因。 如果孩子将来能降低心脏病、老年痴呆症、糖尿病、癌症的风险，应该进行胚胎的基因编辑吗？ 更有问题的是，我们是否赋予这些孩子更大的力量、更好的认知能力，或者改变他们的身体特征(眼睛和头发颜色等)等有益的特征？ 人类有追求完美的本能。 我们走这条路的话，路的尽头会是我们想看的结果吗？
现代人出现的十多万年来，我们的基因组是由随机突变和自然选择两种力量形成的。 现在我们有能力第一次编辑自己和我们子孙的DNA——。 本质上，我们可以决定人类这种进化的方向。 在地球生命史上，这是第一次，我们不知道该如何理解这个事实。 但是，我们不能相信，但必须开始思考非常重要的问题：鉴于人类在许多重大议题上争论，坚持自己的意见，我们将这种强大的力量用于哪里？
到2012年，我没有考虑过控制进化方向的问题——时，刚和同事发表了我们的研究成果，为CRISPR基因编辑技术奠定了基础。 毕竟，这些工作最初是被好奇心驱使的。 我们感兴趣的是细菌是如何对抗病毒感染的完全无关的主题。 但是，在研究细菌免疫系统(称为CRISPR-Cas )的过程中，找到了能够以极高精度切开病毒DNA的分子机器。 我们很快就知道了这个分子工具可以切断其他细胞(包括人类细胞)的DNA。 随着这项技术被广泛采用和迅速改善，我必须开始考虑我们工作的长期影响。
不久科学家将CRISPR用于灵长类动物，制作了第一只进行基因编辑的猴子。 这时，我开始扪心自问。 这个离适用于人类有多远呢？ 作为生物化学家，我从未对模型动物、人体细胞或患者进行过实验。 我最熟悉的实验平台是细菌培养皿和试管。 但是现在我眼睁睁地看着自己参与创造的技术可能会从根本上改变我们的种子和我们生活的世界。 不情愿地扩大社会不公正和先天的“基因不平等”，还是引起新的“优生学”运动呢？ 我们会面对什么样的结果？ 需要做什么准备？
最初，我想把这些讨论留给受过专业生物伦理学训练的人，继续投身于热烈的生物化学研究。 但同时，作为这个领域的开拓者之一，我觉得有责任参加关于这些技术如何使用和如何使用的讨论。 特别是不仅是科学家和生物伦理学家，社会科学家、决策者、宗教领袖、管理者、普通大众等其他利益相关群体也希望更多的人参加这个讨论。 由于这项科学技术的进展影响全人类，我们需要社会各界人士参加。 更重要的是，我感到了开始这种对话的紧迫感。 如果这些技术已经开始应用后再尝试约束，可能会很晚。
因此，2015年一边担心自己在伯克利实验室的运营，一边在世界各地的学术会议上展示我的研究，一边花越来越多的时间思考这个新课题。 我回答了十几个记者的问题。 话题是使用“设计婴儿”、“基因增强版”的人类、改造猪为人类生产移植器官。 关于CRISPR的议题，他与加利福尼亚州州长、白宫科学技术政策事务所、中央情报局进行了交流，还接受了美国议会的咨询。 我组织了基因编辑技术，特别是关于CRISPR伦理问题的第一次会议。 因为这些技术会影响再生生物学、人类遗传学、农业、环境保护和健康。 我还邀请了来自美国、英国、中国及其他世界各地的科学家和其他社会公众参与筹备关于更广泛的人类基因编辑的国际峰会。
在这些对话中，反复出现了我们应该如何使用这项新发现的技术的主题。 我们还没有找到答案，但正在一点一点地靠近。
基因编辑使我们面对了这个棘手的问题：改造人类遗传物质的边界是什么？ 有些人认为一切形式的遗传改造都是邪恶的，违背了神圣的自然法则，伤害了生命的尊严。 其他人认为基因组只是“软件”——。 当然，我们可以修改、清理、更新和升级它们。 他们进一步主张让人类约束有缺陷的遗传信息是不合理的，也是违反道德的。 基于这些想法，我们建议禁止人类胚胎中的基因编辑，其他人建议科学家放下顾虑，勇敢地前进。
我自己也在进化关于这个主题的思考，2015年1月，在关于人类生殖细胞系基因编辑的会议上，听到了令人印象深刻的评论。 17名参加者坐在加利福尼亚州纳帕河谷的会议室旁边，包括本书的共同作者塞缪尔斯坦伯格(Samuel Sternberg )，激烈讨论是否应该允许研究者编辑生殖细胞系。 突然有人平静地说：“总有一天会认为不编辑生殖细胞系来缓解人类的痛苦是不道德的。” 这个评论彻底改变了对话的方向。 现在我再次见到那些家里有遗传病患儿的父母时，我总是想起这句话。
与此同时，CRISPR研究正在进行。 2015年夏天，中国科学家公布了他们的实验结果。 他们把CRISPR注射到人类胚胎里。 当然，他们使用了被抛弃的、已经没有生命体征的胚胎，但这依然是里程碑式的研究——。 这是人类历史上第一次试图精确编辑人类生殖细胞。
对于上述动态，我们有理由保持警惕。 但是，我们不能忽视基因编辑为我们——特别是遗传病患者——提供的非常宝贵的医疗机会。 如果有人知道他/她有变异版本的HTT基因(这一定意味着早期发病性失智症)，如果他/她能早期接受CRISPR治疗，那么在症状发病前清除变异的DNA 因此，我们正在讨论是否应该对生殖细胞进行基因编辑，但我们注意不要让公众对CRISPR抱有敌意，也不要反对基因编辑技术的临床应用。
关于基因编辑的将来，我很高兴。 无论是实验室还是创业公司，CRISPR研究都在迅速进展，后者来自投资者和风险投资者投资的巨大赞助。 为了促进这一领域的发展，学术研究者和非营利组织也向世界各地的科学家提供了廉价的CRISPR工具包，使他们不受技术条件的限制。
但是，科学的进步不仅仅是研究、投资、创新，公众参与也很重要。 目前，CRISPR革命主要发生在实验室和生物创业公司。 我希望通过这本书的出版和其他同事的努力，这些信息能更透明地传达给专业人士。
在本书的第一部分，塞缪尔和我分享了CRISPR技术背后的惊人故事，包括它是如何从细菌免疫的研究开始的，以及如何在过去几十年中从试图改写细胞DNA的研究中获益。 第二部分探索了CRISPR在现在和未来动物、植物、人类中的各种应用，还讨论了随之而来的巨大机遇和严峻挑战。 你会注意到这本书采用了第一人称的语气。 书是我们合作完成的，书的观点也是我们承认的。 采取这样的方法，一是为了阐述清楚，二是为了更好地分享我这几年来的独特经验。
这本书的目的不是为基因编辑的初期发展提供翔实的历史记录，我想展示出最相关的一些进展，让读者感受我们的工作如何与别人的研究相结合。 关于书的几段，我们为注释提供了参考文献。 这些研究论文是讨论的补充，促使感兴趣的读者更深入地阅读。 最后，我们感谢无数参加CRISPR和基因编辑研究的科学家。 仅限于纸面，不能提及每个同事的工作。 我很抱歉。
CRISPR是现在非常受欢迎的科学领域，我希望这本书能揭示它的奥秘，激励你。 关于基因编辑的讨论已经在世界上展开，这是关于世界未来的历史讨论。 事情很大，我们必须亲自同舟共济，建议献策。
