穿越人类世的镜子

毫无疑问,人类已经极大地改变了地球。人类对环境的全球规模影响已导致许多科学家、学者和环保主义者使用“人类世”一词来描述我们当前的地质时期。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


毫无疑问,人类已经极大地改变了地球。人类对环境的全球规模影响已导致许多科学家、学者和环保主义者使用人类世一词来描述我们当前的地质时期。这个术语目前已被广泛使用——尽管仍然是非正式的——,科学家们正在积极辩论我们是否可以正式地说我们生活在“人类时代”,如果可以,它究竟是从何时开始的。

根据一些定义,人类世始于农业的黎明,当时人类开始通过耕田和种植作物来改变自然生态系统。其他人认为人类世开始于2000年前,当时大城市蓬勃发展,区域帝国将其触角扩展到世界各地。最常被认为是人类世开始的是工业革命,这归因于化石燃料使用的爆炸式增长以及随后的人口、消费和污染的增加。

无论确切的起点是什么,许多人认为,自第二次世界大战以来,人类对环境的影响已显着扩大。战争结束本身就在地质记录中留下了印记,1945年原子弹爆炸沉积了放射性物质。此后,战后人口和新技术的繁荣(以及由此产生的污染和环境影响)被称为“大加速”。通过数十项环境影响指标,大约在1950年开始出现陡峭的上升轨迹,并且此后一直持续上升。


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在人类世期间,我们改变了陆地、空气、水和生物圈,极大地影响了每个生态系统的生物多样性。虽然最受大众关注的是濒临灭绝的毛茸茸的物种,但人们越来越关注人类世对不太可爱且通常看不见的微生物多样性的影响。一篇全新的(开放获取)论文发表在人类世期刊上,从微生物的角度考察了人类世的不同阶段。作者回顾了农业黎明后人类微生物组的变化、工业革命期间向城市生活的转变以及大加速以及由此导致的向更工业化饮食的转变。他们研究了影响微生物的其他因素,例如抗生素耐药性的增长和疾病的传播,工业化农业、化学肥料和升高的温度如何改变土壤微生物多样性,以及海洋酸化如何改变藻类和浮游生物的种群。

对于微小生物而言,这些都是巨大的变化,对人类和环境健康产生了巨大影响。我们无意中改变了单个细菌的基因组及其集合的结构。我们正在无意识地进行全球规模的微生物进化和抗生素耐药性实验。然而,这篇论文最引人注目的方面不是编目人类技术对细菌的这些意外影响,而是有意的DNA操作可能在未来的某一天成为进化史上的主要参与者。

DNA测序和合成技术可能被用于创造具有潜在深远环境影响的新微生物,从而加速人类世的进程。但这些技术也可能被用于缓解和应对人为气候变化的一些其他后果:通过更可持续地生产材料、创造新的抗生素以及提供其他生态系统服务。鉴于它们在促进和应对人类世方面的潜在重要性,作者认为,大加速的开始不应该是1945年或1950年,正如大多数其他人提出的那样,而是1953年——沃森和克里克发表DNA双螺旋结构的那一年。

这是一个令人惊讶的提议,因为尽管DNA技术日益强大,但它们尚未像蒸汽机那样产生相同规模的全球环境影响。(至少不是他们在文章中提到的微生物基因组规模合成生物学;农业中的基因技术肯定已在土地利用、工业化农业实践和其他相关的人类世指标方面做出了重大改变)。然而,围绕新型生物技术工具的炒作经常声称,生物学将使技术解决方案能够解决其他技术引起的全​​球性问题。从生产生物燃料的藻类到吞噬污染的细菌,再到能够耐受干旱的农作物,生物技术的定义通常是它们潜在的在未来某天解决人类世的生态危机。

也许与其回溯这种生物技术的相关性,不如考虑一下这种炒作如何可能将我们引向人类世的新阶段。现在我们正在逐渐接受“人类世”这个术语,并正在提出新技术专门用于应对其他技术引起的问题,大加速可能很快就会变成一个巨大的技术问题反馈循环。我们可能正在走向一场生物-技术-进化军备竞赛,我们设计出对生物产生意外影响的新技术,然后我们设计出其他解决问题的生物技术,这些生物技术本身也可能存在问题,如此循环往复。

《爱丽丝镜中奇遇记》中,红皇后告诉爱丽丝:“你必须尽你所能地奔跑,才能保持在同一个地方。如果你想去别的地方,你必须跑得至少比那快两倍!”当我们奔跑以超越过去的技术问题时,我们是否正在创造未来的红皇后人类世?这并不意味着我们应该停止尝试解决人类世的非常实际的问题,但也许我们需要更多地思考在技术上“跑得快两倍”以最终到达其他地方可能意味着什么。

克里斯蒂娜·阿加帕基斯是一位生物学家、设计师和作家,对合成生物学和生物工程采取生态和进化方法。她在哈佛医学院的博士论文项目包括细菌中用于氢燃料生产的代谢途径设计、植物的个性化基因工程、工程光合内共生和奶酪气味组学。她与 Oscillator 和 Icosahedron Labs 合作,致力于展望生物技术和合成生物学设计的未来。

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