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简介:生物黑客，又称生物崩客（biohack），自己动手的生物学家,车库生物学家（garage biologist）等，是为了防止出现技术被少数专业人士所掌握而形成的垄断操纵而产生的一群团体。他们主要是通过网络及其他手段来普及现代生物学知识。
生物黑客的目标是把生物技术带出实验室，打破常规实验室的限制，在不同环境下创新发展生物技术。
警惕生物黑客！凤眼小妖精—水葫芦
不管是过去还是现在，我们称一个国家侵略另一个国家的行为叫“入侵”，这种“入侵”会造成家破人亡、饿殍遍野（如图1）。但是，我们今天要谈的“入侵”不是国家与国家之间的战争，是“植物与环境”之间的战争。
图1
放眼美丽的江城——有百湖之市之称的武汉，一到春季，闹人的“小妖精”就会出现在各个湖泊面上，有的三五成群，有的孤军奋战。入夏后，它们会自然得连成一片，并开出镶嵌着凤眼的紫色花朵，所以又叫凤眼莲、水葫芦（如图2）。乍一看，还挺美！
而你正欣赏这美丽的花的时候，可能就会看到，湖面上三三两两开来了渔船，工作人员开始打捞这些植物，然后运往垃圾场进行焚烧。因为这个植物还有一个不讨喜的名字：入侵植物。
图2 水葫芦开花（摄于武汉植物园）
也许有人会问，植物不是大自然赐给人们的礼物吗？为什么还有“入侵”这一说呢？
其实，很多植物都是由国外引入我们国家，但如果某些外来植物破坏了被引入地的自然环境，并对人们的生活、健康、生产带来负面影响，我们就称这种植物为“入侵植物”。
入侵植物都是外来植物，并且大部分入侵植物会以两种途径被引入。
第一种就是有意引入。根据其植物的特殊功能，如：观赏、饲料等，而被所需要的国家引入。
第二种是无意引入。在国家与国家之间进行种子交换、商品贸易时，入侵植物种子混在其中，或者被外来交通工具引入。
通过这两种方式引入的入侵植物已对我国特别是华南、华中、华东地区的经济、经济安全造成了严重危害。
现在，让我们来聊聊这个闹心的“小妖精”——水葫芦是如何从“赏心悦目”到“众人喊打”的。
水葫芦，也叫凤眼莲，其英文名为water hyacinth，Water为水的意思，hyacinth为风信子，两者结合又译作“水中的风信子”。人们认为它盛开的花束犹如风信子一样，故得此名。当初，水葫芦是作为外来植物有意引入中国的，它原产于南美洲，属多年生漂浮植物。花为浅紫色，呈多棱喇叭状。最上一枚花瓣上生有黄色斑点，看上去像凤眼，也像孔雀羽翎尾端的花点，非常耀眼、靓丽。正因为其独特外表，曾多次参加展览会，并于1884年在美国国际棉花博览会上被喻为“美化世界的淡紫色花冠”、“魔鬼花”等（如图3）。
图3
我国最初引入水葫芦的原因有三个：
一是作为猪饲料（如图4）；
图4
二是因为它有靓丽的花束和饱满的叶子，可作观赏用；三是因为它是净化水质的好帮手。研究表明，水葫芦是净化污水的生态功臣。在适宜条件下，1公顷水葫芦能将800人排放的氮、磷元素当天吸收掉，水葫芦还能从污水中富集镉、铅、汞、铬、铜、锌等重金属元素（如图5）。
图5
由于以上原因，水葫芦在刚刚引进中国时受到热捧。
然而，水葫芦给昆明人带来的却是灾难（如图6）。
图6 泛滥的水葫芦（2007年一位网友拍摄于昆明滇池周边）
起初，水葫芦是作为净化水质的植物被盲目种植在滇池，但随着时间的推移，滇池的水葫芦开始蔓延，繁殖能力已经超出了人们的控制范围。据有关报道证实，20世纪70年代，我国昆明滇池水质均为III级水质，80年代后受到污染，90年代后期因为污染严重，成为我国重点治理的三大湖泊之一。而“水葫芦”，正是造成滇池现状的罪魁祸首之一。
那么，水葫芦是如何由治理水质的“帮手”变成污染水质的“凶手”的呢？原因主要有以下几点：首先，水葫芦在故乡南美洲有专食天敌水葫芦象甲(Neochetina eichhorniae)，它的成虫可大量取食水葫芦的叶片，造成其光合面积减少而发育迟缓，植株逐步缩小等（图7.8）。但在中国这项技术并未得到广泛推广，主要是因为一些地区的冬季气温低，水葫芦象甲无法越冬；其次，随着科技的发展，经济的增长，人们不再用它作天然植物饲料，加上工业的发展，水体富营养化日趋严重，对水葫芦的生长极有利。一旦种植，水葫芦就能迅速繁殖，将整个水域覆盖得严严实实，长时间将阳光、空气隔离，降低水体含氧量，导致水生动物死亡。不仅如此，水葫芦还富集重金属，死后腐烂沉入水底形成重金属高含量层，直接杀伤底栖生物。这样使得水葫芦变为一大公害。
图7
图8
生长和破坏能力如此之强的水葫芦到底是怎样繁殖的呢？
水葫芦可以进行有性和无性繁殖，其无性繁殖能力极强，一旦受到外力干扰，它的匍匐茎（如下图红色箭头所示）就会断裂，形成新的无性分株。它的无性繁殖后代一产生便具有根系，能够独立生长，依次循环（图9）。
图9
那么，身为普通大众的我们面对水葫芦的“入侵”能够做些什么呢？
1. 水葫芦的生长繁殖需要在水质污浊、水质富营养化程度高、流速较慢的水域。因此我们在日常生活中，可以多使用含磷量低的洗衣粉等。
2. 因为水葫芦的花开的非常漂亮，所以很多花卉商家将其作为家装的盆栽，但在家里已经种植了或者将要种植水葫芦的朋友，当您将要丢掉水葫芦的时候请不要丢入河水湖泊中。
经常参加义务打捞活动，为抵制水葫芦做出自己的一份贡献。
出品：科普中国
制作：武汉植物园科普创作团队程嘉宝
监制：中国计算机网络信息中心
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本文由科普中国移动端出品，转载请注明出处。
“生物黑客”是何方神圣？
谈到“黑客”，也许大家脑海里浮现的只有计算机黑客。但其实，另一种黑客也挺火，它的全名叫做“生物黑客”。
潜力无穷的生物黑客
“生物黑客”的别称不少，又称作自己动手生物学家、车库生物学家等。这是一类喜爱生物科学的民间团体。团体成员主要通过书籍或者网络来获取生物学知识，并通过网络购买与生物有关的实验室设备，在家中车库或者客厅完成一些生物学实验，比如提取菠萝基因，改造大肠杆菌的基因等。加入生物黑客团体很容易，只要你在家腾出够大的空地儿，然后再摆上生物仪器，开始做生物实验，那么你就是其中一员了。
不过，虽然与计算机黑客一样，都是“黑客”，但是，生物黑客的宗旨却并不是制造麻烦，而是一种对生物科学的探索。生物工程成本日益下降，以及大众对生物学自发的喜爱之情，催生了这类特殊的黑客团体。
2001年，读取100万个DNA碱基对的费用大约10万美元，如今只需几毛钱。向一家生物技术公司订购水母的DNA只需付几百块钱，而廉价的二手生物设备，只要数千块就能搞定。如果一个人自学生物科学的能力足够强，那么，他或者她甚至还能自己做一个工本连150元都不到的DNA分析仪。美国麻省理工学院的一位生物工程毕业生，花了3000多美元采购了所用实验用品和设备。现在，这名毕业生把网购来的设备安放在卧室的壁橱里，组成了一个“迷你实验室”。
这意味着，生物技术的发展空间不再局限于专业人士的实验室，今后，最牛的生物技术很有可能像科幻大片中描述的那样，就诞生在邻居家的车库里。
20世纪70年代，苹果计算机已经由乔布斯和同伴在车库里共同完成，而拉里·佩奇和谢尔盖·布林的谷歌公司也是诞生于朋友家的车库里。未来，车库中一定会走出更传奇的生物牛人。“车库传奇”将在生物界里继续它的旅程。
生物技术的新“车库传奇”
美国有许多生物学网络开放平台。在平台上，基因专家和爱好者可以亲密交流，分享彼此的心得和成就。只要对生物学有想法，并愿意自学，那么，任何人都可以利用平台上的资源来实现它。如同盖一幢“生物大楼”，专业的生物人士是造“生物砖”的人，而那些生物黑客则是完成生物工程的设计组装人员，他们分散在全世界各个角落当中。当然，有的精英可能既是造“生物砖”的人，又是用“生物砖”去盖楼的人，比如克雷格·文特尔。美国人文特尔是首个对某种细菌基因组进行排序的专业人士，但他随后建立了一家私人公司，雇了一群人，与政府出资支持的人类基因工程研究展开了竞争。文特尔算是最高级别的“生物黑客”了吧。
目前，生物黑客已经有了小小的成就。
31岁的美国计算机工程师梅瑞蒂丝·帕特森，在自家餐厅里成功改良了优格菌——酸奶里的一类菌种。这种经改良的优格菌一遇到三聚氰胺——前一阵子毒奶粉中的有害物质，就会泛绿光，发出警示。
3名德国科普作家在办公室里开辟了一块“生物试验田”。他们在网上购买了分离DNA的离心分离机、能照亮DNA碎片的灯箱、能给微量物质称重的仪器和一些消毒仪器等。然后，他们从海鲜店买了生鱼片做研究材料。经过几个月的实验，他们用那套“山寨设备”成功提取了生鱼片的一种名为COX1的基因。之后，他们又成功发现了一种对运动有益的特殊基因。
最牛的是一家农业生物技术公司，它从一个地下室开始发展，后来逐步走向正轨，转手的时候，被卖出了几个亿的价钱。
美国麻州的一个由几名生物黑客组成的小团体还建立了一个对外开放的生物实验室。实验室的化学品和实验设备都可以免费使用。比如，实验室有一套低温冷冻设备，能使温度下降到-80℃。要对细菌“动手脚”，低温条件是必不可少的。即使是“民办”的，这个实验室看起来也非常有“专业味道”。而之所以会如此“专业”，是因为有几名创办人本来就是学生物的。
不过，尽管现在生物黑客团体的人逐渐在增多，但仍然没形成“全球气候”。可是未来，随着生物技术成本降得越来越低，相信更多人会愿意尝试“家庭式基因工程”。
“赶潮流”的风险难以预测
做一名“生物黑客”可能是当今最潮的想法。而最潮的想法一般都具有很强的风险性，太“时尚”，不容易被世人所接受，不成熟，容易出纰漏，生物黑客也是如此。
有人说，世界上最具破坏力的是DNA，其实有点儿道理。2009年，猪流感爆发只有5天，这种病毒基因只不过换了几个位置，就让整个墨西哥陷入了困境。短短几天内，墨西哥60多人死于流感，而感染猪流感的人有上千人。
所以，一些人担心，如果生物技术变得特别开放，开放到在任何地方都有其身影，那么，生物黑客可能会闹出非常大的乱子，比如弄出个变种的“超级病毒”，让各种抗毒药物统统失效，弄出个自己都收拾不了的“烂摊子”。所以，有一批人很反感生物黑客的存在。
而支持生物技术“车库化”的那些人则称，生物技术很重要，决不能够只被少数人所垄断。他们的观点是，官僚主义让最新生物技术的推广过程变得十分繁琐。这会延长解决问题的时间，不利于问题的解决。与此同时，那些权力欲望特别强烈的官僚主义者很可能也会因为利益驱动而放弃最有效解决问题的好点子。
实际上，生物黑客所具备的危险性是生物技术本身的特点造成的。像所有强大的技术一样，生物技术也是一把双刃剑。而解决这个问题的关键，是看将生物技术交给更多人后，即“平民化”后，得到的更多，还是失去的更多。政府和大学里的科研机构出了许多成果，而生物黑客的成果也不赖。
生物黑客多了究竟是好是坏，也许很快，我们就能找到这个问题的答案。
（本文源自大科技*百科新说2015年第10期）