将聚合酶链式反应置于情境中：生物技术中化学与计算隐喻的力量和影响
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PAUL VANOUSE
如果这能奏效，天哪，这可重要极了……当时并不明显的是，如果它真能奏效，一切都会改变。 ——Kary Mullis[1]
图1：Paul Vanouse 表演《深林PCR》（Deep Woods PCR），加拿大班夫国家公园，2011年7月29日。[2]
图内文字：背景容器可辨文字包括“Canola”（菜籽油）与品牌名“Old Milwaukee”；其余被遮挡、过小或模糊的商品字样保留原图。
图2：使用DNA热循环仪进行类似的DNA扩增过程。
图内文字：仪器屏幕可辨标签“Methods”（方法）、“User”（用户）、“Size”（大小）、“View”（查看）；按键“F1”、“STOP”（停止）。试管盖上的手写样本编号及被画面裁断、曝光遮盖的文字保留原图。
2011年夏天，我表演了一个算法。我利用火与水的基本力量，配合四支微小的带盖试管，其中装有微量我自己的DNA、化学试剂，以及从水生栖热菌（Thermus aquaticus）提取的聚合酶（Taq），进行聚合酶链式反应（PCR）。PCR于1984年发明，很快成为20世纪最具影响力的生物技术之一。PCR是一种算法，是DNA克隆、DNA测序、DNA指纹分析，以及无数医学、法医和研究应用的基础。算法包含以下步骤：将试管加热到94°C；冷却到55°C；加热到72°C；重复这些步骤40次。我的艺术表演之所以特别，在于PCR通常由实验室一台名为DNA热循环仪的台式机器完成，它控制这些精确温度要求，从而复制DNA。我的艺术表演《深林PCR》是一次带有时代错置意味的手工重演：一边演示算法，一边围着营火讲述发明史的轶事，意在把20世纪最具突破性的生物技术之一放回社会情境。
本文在原始表演的基础上继续展开，描述20世纪化学、计算与生命科学之间的某些影响和要求，为PCR提供背景；随后讨论PCR又如何影响其他社会实体、机构、技术与权力关系。首先，我进一步说明PCR技术及其经济影响，再突出20世纪后期塑造生物学领域的诸多计算与工程隐喻，例如把DNA看作代码或数据库。与此对照，我会说明，PCR受到化学链式反应等更动态模型的启发，并启发、促进当代生物技术中的计算与工程隐喻。最后，我探究这些计算隐喻如何也遮蔽更深刻的影响与关联，例如指数式、混沌的化学反应，以及原子弹这类不那么令人安心的关联。生物技术极为强大，难以约束，而且大多数非专家对它有很深误解。然而，基因工程、合成生物学与基因组医学等当代计划，正日益把生物技术从实验室移向“现场”——即我们的世界、生活与生态系统——因此，我们如何理解它，关系重大。
Wikipedia 对PCR的具体过程有很好的描述：
绝大多数PCR方法依赖热循环。热循环使反应物反复经历加热与冷却，以允许不同的温度依赖反应发生，具体包括DNA熔解和酶驱动的DNA复制。PCR使用两种主要试剂：引物——称为寡核苷酸的短单链DNA片段，其序列与目标DNA区域互补——以及DNA聚合酶。在PCR的第一步，DNA双螺旋的两条链在高温下物理分离，这一过程称为DNA熔解。第二步中，温度降低，引物结合到DNA的互补序列上。两条DNA链随后成为模板，供DNA聚合酶以酶促方式，使用DNA的构建单元——游离核苷酸——组装一条新DNA链。随着PCR进行，生成的DNA本身又成为复制模板，从而启动链式反应，使原始DNA模板得到指数式扩增。[3]
这个过程也可以表现为指令集或图解。表1比较了以计算机代码表达的PCR算法，与通常称为PCR机的典型DNA热循环仪所示的算法。
for (i=1; i<=40; i++) {
// 变性步骤
heat(tubes,94);
pause(60);
// 退火步骤
heat(tubes,55);
pause(60);
// 延伸步骤
heat(tubes,72);
pause(60);
}
表1：PCR算法。左：这是假想的C++代码，意在作为PCR算法阅读。右：设置PCR运行时，PCR机小屏幕通常显示这种图。
图内文字与数值：1次保持（1 Hld）；3个温度（3 Tmp）；25个循环（25 Cycles）；2次保持（2 Holds）。温度／时间从左到右为：94.0／5:00，94.0／0:30，55.0／0:30，72.0／0:30，72.0／7:30，4.0／∞。〔译注：原图为25循环，左侧假想代码为40循环，原样保留两者差异。〕
聚合酶链式反应由 Kary Mullis 博士发明。他是一名生物化学家，1980年代在 Cetus Research & Conservation Society 实验室工作。Mullis 与其同事 Michael Smith 因此获得1993年诺贝尔化学奖。若干关于这一时期的重要记述指出，当时信息学对生物学有强大影响。不过，从后来的访谈可以清楚看出，Mullis 深受混沌理论优美算法的启发：在适当前提下反复循环，会产生非凡结果；把这些结果可视化时，它们看起来像自然本身的踪迹。很多人会说，分形等算法并不只是生成近似生命的图像，即一种视觉隐喻，它们本身也许就是生命世界底层数学的模型。但聚合酶链式反应做了新事情：它不只是模拟生命，而是使生命运作起来。更进一步，它不只是像对待原料或试剂那样塑造、设计生命。它施加了如此深刻的影响，把少数生物材料重新组织成生产机器；这台机器能从微量DNA模板出发，生产指数级数量的DNA产物——生物技术革命的通货。〔译注：本段保留原作者对任职机构及诺奖关系的表述。〕
PCR的影响
已有大量著作讨论信息学——如数字逻辑、计算机和数据库——对1980与1990年代技术科学的影响。[4] 虽然PCR发明的主要影响并非信息学世界观，但正是这种世界观的无数要求、倡议与机构——也就是信息学情境——使它在医学与生命科学实验室中如此有影响力、不可或缺。PCR的确可以用熟悉的信息学与工程术语来描述和理解，图2的算法就展示了这一点。同样，PCR让研究实验室能够复制并指数式倍增DNA的特定区域，用于克隆。由于PCR扩增所需起始材料极少，也非常适合犯罪调查、诊断和法医DNA分型，其结果可以储存在数字数据库中并被调用。美国国家人类基因组研究所指出：“人类基因组计划（HGP）的大多数图谱绘制技术，都依赖PCR。”[5] 因此，经常能读到关于PCR对生物技术革命何等重要的宏大论断，例如：“可以说，聚合酶链式反应（PCR）机最近已成为生物研究不可或缺的工具，如同约100年前的光学显微镜。”[6]〔译注：本段原文所指“图2的算法”，从内容看应为表1。〕
PCR的情境不仅赋予它影响力，很可能也首先使它被视为一项“发明”。Mullis 说，当时DNA聚合酶等底层组成部分已广为理解，因此他惊讶于别人还没有尝试。许多人对此提出异议：1968年因解释遗传密码及其在蛋白质合成中的作用而获诺贝尔奖的 Gobind Khorana 博士，实际上已完成利用聚合酶在体外合成DNA这一重要先前技术；Mullis 只是设计了使反应重复的方案，或把这项科学表述为算法。
Mullis “发明”PCR的情境，对其文化意义、经济价值与科学功绩至关重要。正是算法惊人的使用价值，使Cetus值得积极为PCR争取版权。〔译注：原文用 copyrighting，但上下文讨论的是专利。〕Mullis 描述了自己最初扩增DNA区域的念头，如何产生于制作与特定DNA序列结合的放射性寡核苷酸探针这份工作；也讲到一个月夜，开车去门多西诺小木屋途中，他突然领悟到如何指数式扩增源DNA的某些区域。[7] 他写道，还没向同事讲述前，他就相信这对未来影响深远。
PCR很快推动了一场经济爆炸。起初，DuPont 公司向法院请求使 Cetus 专利无效，理由是PCR此前已为人所知，而且根据 Khorana 等其他科学研究来看，它是显而易见的。在赢得第一起专利案不久后，Cetus以3亿美元把PCR专利卖给 Hoffman–La Roche，这在当时对生物技术公司而言，是惊人的利润。[8] 此后，Hoffman–La Roche 将PCR变成20世纪盈利最多的生物技术。行业刊物报道称，到2000年，Hoffman–La Roche 的PCR产品年销售额约为1亿美元。[9]
然而，利益如此巨大，1999年，即首次专利争讼结束十年后，又一场诉讼进入法院。这次与 Promega 公司争夺的是 Taq 聚合酶。Promega 抗议，Cetus 科学家以欺诈方式宣称自己最早成功纯化 Taq 聚合酶；但其研究出版物缺乏作出这一主张所必需的学术严谨性。尽管旧金山法院支持 Promega，问题远未解决。Kara Swanson 指出：“这一裁决在上诉中被部分推翻，与欧洲专利法的裁决相矛盾，也从未被 Roche 或 Cetus 相关人员接受。Promega 继续销售 Taq 聚合酶，双方不断争讼，直到2005年9月才终于宣布，就全球所有案件达成保密和解。”[10][11]
受计算启发的生物学
1984年令人难忘。聚合酶链式反应（PCR）在加州蒙特雷的Cetus科学会议上首次被描述；科罗拉多州的Alta峰会，被认为是首次认真考虑整个基因组测序的重大事件；那则声名狼藉的MacIntosh计算机广告也播出了。[12]
生物学作为一个统一领域，出现于19世纪之交。它被界定为对生命与生物体的研究，包括结构、功能、生长、起源、进化、分布及分类。[13] 这门科学的一项基本原则，是细胞为生命的基本单位。Georges Canguilheim、Michel Foucault 与 François Jacob 等学者写道，这一领域不同于其前身，如医学和自然史。Jacob 写道：“因此，随着19世纪开始，一门新科学即将出现。它的目标不再是给生物体分类，而是研究生命过程；其研究对象不再是可见结构，而是组织方式。”[14] 因此，研究基本单位从生物体转向细胞及其组织方式，甚至生命本身。
学者 Lily E. Kay 在开创性著作《谁写了生命之书？》中，描述信息学和其他冷战要求对生物学领域的强大影响。从1950年代起，各种文化力量开始影响、重新引导生物学，尤其是DNA基本结构的发现，以及密码学、信息科学等冷战科学的发展。就在这一时期，计算隐喻完全融入生物学。例如，谈论DNA链中核酸序列时，越来越常使用“代码”隐喻。Kay 这样描述信息学隐喻的崛起：“这些信息与语言的话语实践，既非外在于研究者的分析，也不仅仅用于解释。相反，它们通过提供富于生产力的模型、类比与解释框架，成为研究者推理和赋予意义方式的构成部分。”[15] 正如 Kay 指出，这些隐喻后来界定了应如何研究生命的术语；它们被自然化了。“1950年代，分子生物学中的‘信息’‘代码’等词有时会加引号，以承认其隐喻性和启发性维度；到了该十年末，引号就消失了。”[16]
理论家 Eugene Thacker 在《全球基因组》中，同样观察到计算对当代生物技术科学的深刻影响。他说：“从某种意义上，生物信息学把信息学的一切术语、概念与隐喻都照字面接受；它在‘DNA即信息’这一隐喻与在线基因组数据库的建构之间，极其自如地移动。”[17] “DNA就是代码”是一个强有力的类比，在计算界定的时代十分方便，也与PCR这样的技术完美契合：PCR设计、加工生物材料，像复制计算机数据一样轻易。
Kay 与 Thacker 是科技研究学者，而非实践科学家，但其分析得到领域内生物技术研究科学家的确认与印证，在更广泛文化中也易于辨认。由包括Cetus前首席研究科学家 David Gelfand 在内的团队编辑的《PCR应用》，提供了一张详尽的计算机与PCR类比表。它列出我此前提到的若干类比及其他例子，例如把计算机操作系统比作PCR反应管中用来确保合适反应条件的缓冲溶液。[18]
| 计算机 | PCR |
|---|---|
| 硬件 | 热循环仪；微孔板（MW）读板器和洗板机；直接光学监测 |
| 反馈回路 | 循环 |
| 时钟速度（MHz） | 循环时间 |
| 操作系统 | 缓冲液 |
| 中央处理器（CPU） | DNA聚合酶的合成活性 |
| 协处理器 | 3′核酸酶活性（校对功能）；5′核酸酶活性（检测策略）；尿嘧啶糖基化酶（原文 Uracil glycosylate） |
| 总线 | 光纤／CD视频 |
| 应用程序 | 靶标（如基因、病原体） |
| 搜索算法（驱动程序） | 引物对 |
| 输入 | dNTPs |
| 输出 | 扩增子（信号） |
| 多任务 | 多重处理（并行处理） |
表2：计算机与PCR的类比。〔译注：原文 “Uracil glycosylate” 用语有误，通常所指为尿嘧啶DNA糖基化酶。〕
显然，信息学／计算与PCR技术之间存在联系。但是，对PCR构想的影响中，有些比信息／计算更强。
受燃烧启发的计算
Mullis 在自传中描述了对计算机程序的兴趣：“我懂计算机编程，因此理解反复迭代的数学程序的力量。”[19] 认为二战后信息学与计算范式启发了PCR，是合乎逻辑的：PCR合成功能性的复制品，可以简单地以序列或代码描述，并以某种数字精确度进行测序与合成。然而，Mullis本人很少把DNA说成代码；作为化学家，他更喜欢用复杂核苷酸这样的化学术语描述DNA序列。进一步考察会强调，PCR受到信息学之外的兴趣与因素塑造，但同样是冷战产物。
Mullis 在自传中用了数页讲述自己从模型火箭起步的经历。
我用化学实验套装制出的第一样像样的东西，是一种类似铝热剂的物质。我把铝粉、硝酸铵和少许其他东西混合，用酒精灯加热。把它移离火焰后，反应还在继续。混合物烧得通红，弄破了试管，突然“呼——嗖——”一声……1957年，俄国人将Sputnik送入地球轨道，开启太空竞赛……两年后，我和朋友们就在自家后院发射自己的火箭了。[20]
同样，在我的访谈中，Mullis 详细讲述了混合、塑造火箭燃料时的燃烧性质与空间特征。“它不是从下往上烧，而是从里往外烧，这是一种指数式过程，快得多，给你的是一种‘咻——’的东西，而不是‘砰’的一下。”[21]
PCR最主要的启发，简单说，就是“链式反应”。德国化学家 Max Bodenstein 于1913年首先提出，几年后由 Walther Nernst 完整描述；“链式反应”是“形成中间产物的化学或核反应，中间产物与原始物质反应，并不断再生”。[22] 表3展示这一过程普遍接受的三阶段反应机理，以及“链式反应的典型特征，即引发与终止步骤，以及成对的链反应步骤”。[23]
| 步骤 | 反应 | 阶段 |
|---|---|---|
| (1) | Br₂ → 2Br | 引发 |
| (2) | Br + H₂ → HBr + H | 链传递 |
| (3) | H + Br₂ → HBr + Br | 链传递 |
| (-2) | H + HBr → H₂ + Br | 原表未标阶段 |
| (-1) | 2Br → Br₂ | 终止 |
表3：氢—溴链式反应。
它与PCR的类比很多，尤其是图3所示反应引发阶段中，溴分子（Br₂）分裂成两个单独原子的方式。这类似于PCR中双链DNA分离为两条独立链。两种反应的引发阶段，也都必须是使原子或链分离的热过程。链式反应原理的其他例子，包括雪崩、传染与核爆炸。〔译注：此处原文“图3”从内容看指表3。〕
在首次描述链式反应数十年后，到了冷战时期，原子弹已成为链式反应指数力量的标志性范式。它令人敬畏、致命的绽放，是“原子崇高”的基础。[24] 要理解PCR的发明，必须离开信息学隐喻，接受冷战更广泛的原则、影响和隐喻，最重要的是原子弹本身。Mullis 发明模型火箭时，正处于太空竞赛的背景：俄国发射Sputnik象征苏联制造核火箭的能力，促使初露头角的年轻科学家投身化学。化学套装与实验带有爱国意味。核弹把链式反应概念，从晦涩的高深化学变成普遍文化意象。公立高中讲授铀、钚的核裂变链式反应，它们成为文化想象中的常见内容。
“裂变”（fission）一词最初用于生物学，界定细胞分裂时一个细胞分成两个；但它也很适合描述一个铀原子被高速质子击成两半、过程中释放两个高速质子所引发的链式反应。〔译注：原文两处均作 proton（质子）；通常铀核裂变链式反应涉及的是 neutron（中子）。〕与生物学的联系还强调，核弹不只是一项技术，也是来自自然深处的现象。核裂变反应造成指数增长的巨大爆炸，其启动被描述为某种诞生。
曼哈顿计划是二战期间由美国主导、加拿大和英国支持，研究并生产首批核武器的项目。到1940年代初，它的预算超过20亿美元。随着美国核武器研究经费在1980年代趋缓，对美国核计划负主要责任的科学家，需要重新塑造自身以服务新要求。许多人通过先进计算建模，成为基因组科学家。[25] 其他人，例如洛斯阿拉莫斯物理学家 Mitchell Feigenbaum，则追求宇宙或生命本身出现基础这样的“深层”问题；这些问题往往难以纳入生物学、物理学、数学、化学与气象学等传统科学分科。这类深层问题，催生了超越学科标签的新科学——混沌科学，并构成混沌理论的基础。[26]
“‘混沌’是一种跨学科理论，指出在混沌复杂系统表面上的随机性中，存在底层模式、持续反馈回路、重复、自相似性、分形、自组织，以及……对初始条件的敏感依赖。”[27] 由于这种敏感性，复杂系统行为不可预测，微小变化可能有巨大后果，例如关于全球天气系统、被称为“蝴蝶效应”的假想案例：巴西一只蝴蝶拍动翅膀，可以在得克萨斯州引发飓风。混沌科学寻求动态物理现象的非线性数学模型，超越利用直线、曲线和球体等理想形式作近似的欧几里得数学。通过先进的非线性算法，混沌科学能够模拟复杂自然现象，例如液体中湍流的发生。
Kay 与 Thacker 描述了命令与控制对DNA科学的影响，而对PCR发明更深刻的影响，则来自混沌理论。在接受作家 David Jay Brown 访谈时，Mullis 说：“我认为自然更像分形几何，而不像欧几里得几何。”[28] 数年前，创造“分形”一词的著名博学家 Benoît Mandelbrot 写道：“云不是球体，山不是圆锥，海岸线不是圆圈，树皮也不光滑，闪电也不沿直线行进。”[29] 在 Mullis 与 Brown 的访谈后段，他描述了测量英格兰周长的假想情形。这个命题也来自 Mandelbrot 较早那篇传奇论文，其令人惊讶的结论是海岸线“无限长”。[30] 显然，Mullis 受到混沌理论这一大胆新范式的启发。Cetus同事 Thomas J. White 博士甚至指出，Mullis 首篇描述PCR理论的论文遭拒，是因为他没有完成实验，而是把时间花在用公司计算机制作分形图像上。[31]
虽然都受冷战影响，信息学与人工智能的计算范式，同模拟分形、Mandelbrot集合和Lorenz吸引子等复杂混沌系统的范式却迥异——这些是对初始条件高度敏感的非线性现象，例如蝴蝶效应。前者通常采用自上而下、目标导向的控制模型，后者通常拥抱涌现、自创生，以及从简单系统或算法中发现意想不到的秩序或复杂性。Mullis 关联的不是信息学、人工智能与控制，而是一种与之重叠的冷战世界观，联系着复杂系统、分形与晶体，以及相互联结的物理、化学与天文学——Mullis 自称“带有化学偏向的通才”[32]——也联系着占星术与精神活性药物。因此，PCR诞生于混沌理论、物理科学和1960年代反文化，而不是命令与控制的要求。
这里也适合回想，1989年《Science》把Taq聚合酶——在PCR反应中扩增DNA的细菌酶——评为“年度分子”。显然，正如 Swanson 所说：“没有Taq聚合酶，就没有热循环仪，没有技术的普及，也没有诺贝尔奖。”[33] Bruno Latour 等行动者网络理论家已经表明，人类并非（社会）网络中的唯一行动者。把本体论平面化，不带先见地接近人类与非人类，就能更有效理解技术科学的运作。[34] Taq细菌本身也有影响力，是一个复杂网络中的行动者；该网络包含科学家、律师、实验室、细胞、机器、大学、工厂及其他机构。
再推进一步：我此前指出，PCR算法在信息学世界观的情境中对机构施加深刻影响，而它对活物质的影响更直接。PCR把生命与生命过程变成生产机器，形成 Thacker 所谓的“生物材料劳动”：“奇异地非人，在细胞、酶和DNA的分子空间中工作，而且永不停歇，无论我们作为个体是否留意。”[35] 生命系统倾向于稳态，PCR却迫使它们过量生产。PCR管把部件组合成机械模型，成为物质生产工厂。PCR将生命过程与材料从细胞情境中移出，直接干预生物领域，迫使它们生产远超细胞内使用价值的材料。PCR算法不只是此前描述的分形及其他受混沌启发的计算机模型那样的生命模型，而是一种真正介入生命系统、产生DNA合成链式反应的算法。
我把PCR反应描述为在PCR管内创造机器或工厂。描述一个受容器约束的体外过程时，这个隐喻是有用的。但当我们观察那些受PCR启发、因PCR而成为可能的生物技术，尤其针对生命系统、生物体与生态系统的技术时，这一隐喻就有问题。
质疑生物技术所用的隐喻
隐喻不只指导我们如何解释，也指导我们如何思考世界。[36] 信息学、代码、计算和工程隐喻，营造出整洁、理性控制的感觉。在PCR推动的合成生物学等近期生物技术中，这类隐喻比比皆是，例如基因编辑、剪切粘贴和遗传开关。不同学者已经描述这些隐喻的后果，更广泛地说，也描述了把细胞理解为机器或生产机器人的后果。[37] 例如，遗传学的这些隐喻让人以为，基因能够像蓝图或设计图那样，直接映射生物体的物理性状，简单地与表型对应（G=>P）。但这是不准确的：
即使在这些简单情形中，G=>P的冗余程度与非线性程度，也使研究者目前唯一能理解它的方式，是以经验方法穷尽性地绘制这一函数。问题在于，可预见的未来，这似乎只对简单的G=>P实例可行……并且在一定程度上，只适用于秀丽隐杆线虫（C. elegans）这样极简单的模式生物。一旦开始讨论复杂生物，尤其发育轨迹灵活的生物，一切便难以预料。[38]
在复杂生物体内，基因不会以完全可预测的方式影响性状。我们的基因组既非蓝图，也非脚本。相反，它有复杂的冗余，缺乏一一对应关系；它从不被全盘执行，而是根据细胞信号或化学条件被利用或不被利用。生命系统是进化而非设计的产物，它们并非为过量生产而优化，而是为了自身生存。简化性的机器与信息学隐喻，使我们远离对生命杂乱、不可预测和复杂性的联想；当这些技术被宣传、提出为环境的技术修补方案时，这一点当然至关重要。
一种被宣传为环境修补方案的基因技术——“基因驱动”——近来引发热议。“基因驱动是一种能够使特定基因组合在整个种群中传播的基因工程技术。”[39] 它通过替换某个生物体中的基因，使其比单纯孟德尔遗传更有可能传给后代，从而在几代内有效改变整个种群。讨论有性生殖时，例如遗传咨询师可能用掷骰子隐喻解释遗传病的概率；基因驱动则实质上给骰子做了手脚，使遗传病总被传下去。有人提出，基因驱动可成为有效改造整个动物物种的手段，尤其且最有说服力的对象，是蚊子与蜱等携病昆虫，但不限于此。[40] 所提修改并不直接针对这些昆虫携带的致病因子、细菌或病毒，因为它们通过无性方式繁殖；而是通常要求改造昆虫DNA，最终使其无法产生必要性状或根本无法繁殖，因而消亡。因此，这种驱动对目标昆虫的影响将呈指数式，可能在几年内将其从环境中去除。由此推理，对食物链的影响也将呈指数式。〔译注：本段原文把蜱与蚊子一并称为 insects（昆虫）；蜱在分类上属蛛形纲。〕
［此处原有图像，不在本书许可范围内，网页与 EPUB 版未收录；见版权与译本说明。］ 图2：基因驱动图解。[41]〔译注：此处图号“2”为原书编号，与本章前图重复。〕
图内文字：左，“正常遗传”（Normal inheritance），“改变后的基因不会扩散”（Altered gene does not spread）；右，“基因驱动遗传”（Gene drive inheritance），“改变后的基因几乎总会被继承”（Altered gene is almost always inherited）。
整洁、理性的信息学隐喻虽然遍布基因驱动技术，一些倡导者却把自己的发明称为“诱变链式反应”（mutagenic chain reaction，MCR）：
功能缺失突变可能只有在基因的两份拷贝均发生突变时，才产生突变表型。Gantz 与 Bier 开发了一种称为诱变链式反应（MCR）的方法，通过自催化产生纯合突变。MCR使用最初突变的等位基因，使另一条染色体上的对应等位基因发生突变，从而使该性状纯合化。MCR技术可能在不同生物中拥有广泛应用。[42]
基因驱动像链式反应，因为它在连续每一代都对种群产生指数式影响，这些影响又会对更广泛生态系统产生指数式效应。原子爆炸或病毒大流行，也可能是适用的隐喻。技术的热情支持者 Kevin Esvelt 博士承认：“那种具有侵入性、能自我传播的基因驱动，在很多方面相当于一个入侵物种。”[43] “基因编辑”之类术语过于整洁、简单。只有在画图或解释目标生物体或有感知生命世界中关键遗传序列的定向替换时，才存在那种整洁、代码般的操作。
2012年，一种名为CRISPR（成簇规律间隔短回文重复序列）的新编辑工具被开发出来。在此系统中，一条可编程的向导RNA，以前所未有的便利和精确度，将核酸内切酶——通常为Cas9——带至特定基因组靶点。[44]
基因驱动或可被设计为改善一切有感知生命的福祉。[45]
然而，对种群的影响，可能类似于原子弹造成的可遗传放射性突变，而且更彻底，因为合成基因驱动突变被设计为，通过制造总会被继承的突变来凌驾于进化遗传之上。像核弹一样，其长期环境影响也未知。例如，哪个物种会进入消失物种的生态位？哪些捕食者和猎物会大幅减少，哪些会繁盛？相近物种可能如何与受影响物种杂交，也继承突变？这些突变基因可能怎样通过水平基因转移传给其他物种，例如逆转录病毒使自身遗传序列被复制进宿主的情况？简而言之，项目的意外后果可能怎样呈指数式扩展？
1982年的记者会上，美国总统 Ronald Reagan 说：“那就是停在发射井里的导弹……一旦按下按钮……就无法召回。”[46] Reagan 的外交战略虽是“以实力谋外交”，而非和平合作，这句话却呼应了冷战时期一种对行动后果深重性的感受。核弹及随后的链式反应，唤起一种严酷的终局感：不仅是最初爆炸，也包括人们设想一次打击后会随之而来的报复情景。与计算机上的编辑不同，启动核爆炸不可逆转。
在解释激进生物技术时，链式反应、传染与核弹的隐喻，可能会冷却公众对这些项目的热情。但当隐喻成为构成因素，例如构成哪些学科会彼此联结时，它们也可能鼓励比计算机科学和工程更适用的领域参与。历史学家、博物学家以及环保和反核活动者，很可能觉得这些隐喻更易理解。我在此提出，更贴切的隐喻将提供更丰富的空间，以想象当代生物技术计划的结果，并促进更强的跨学科参与。不过，我不是主张使用夸张或错误表述。如此一来，以浅薄比较作过度引申，会贬低原子弹的末日性质，也会以无益的方式使公共讨论两极化。此外，我赞成在实验室推进对基因组学各方面的科学理解，但主张在更广阔世界的应用与干预中保持审慎。
回到 Mullis
《深林PCR》是一次带有时代错置意味、重新置入情境的科学表演，旨在为PCR——20世纪后期最有影响的生物技术之一——的发明，梳理不同解释线索。项目把PCR重新安置于自然的原初力量之中：火、烟、蒸汽与水，而非计算机与信息。最初表演发生在2011年夏天；三年后，我飞到南加州采访Mullis。
见“图廊”图3（原书第40页）。
2014年采访Mullis时，我们谈到他童年的化学探索和业余火箭制作。但我也想问，如果他在1994年OJ Simpson审判中被传唤作证，会说些什么。Kary Mullis是OJ Simpson辩护团队的专家证人，却从未被叫上证人席。他说：“实验室为警察工作。他们想当英雄。”1994年，DNA证据刚成为刑事调查的“金标准”，几乎无法反驳，检察官常用它恐吓无辜被告，因为其律师对技术理解不足，无法提出质疑。此外，从事DNA分析的公司，直接受雇于检方，Mullis认为这违背任何客观性标准。
Mullis告诉我，他“本会说他们使用的技术不够好……你必须把[DNA样本]当成传染病来对待”。在开发PCR时，“[他]开始在实验室里得不到任何阴性对照”，因为空气中飘浮的最微量DNA都会被扩增，造成假阳性。他说自己“买了全新设备，搬回[自己]家里”，以避免污染。Mullis一再描述聚合酶链式反应压倒性的力量。他对DNA证据的担忧，采用的是生物学（“传染病”）和更广泛自然科学（“阴性对照”）的类比，而非信息学或计算。他对PCR这类生物技术的谨慎态度，表明他思考过这样的链式反应：一个小小催化因子就能迅速造成产物爆发，正如炸弹和火箭燃料。此类类比，有助于对抗描述当代生物技术计划时使用的过度整洁的工程类比，例如设计新的噬油细菌，把它作为应对漏油的技术修补，或设计基因驱动，消灭携病昆虫的整个属或物种。
参考文献
“Biology”〔生物学〕. Wikipedia, 25 September 2018, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Biology&oldid=860139181.
Boudry, Maarten, and Massimo Pigliucci. “The Mismeasure of Machine: Synthetic Biology and the Trouble with Engineering Metaphors”〔机器的误测：合成生物学与工程隐喻的麻烦〕. Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences 44.4 (December, 2013), p. 5.
Enzmann, Brittany. “Gene Drives Explained: How to Solve Problems with CRISPR”〔解释基因驱动：怎样用CRISPR解决问题〕. Synthego, 4 December 2018, https://www.synthego.com/blog/gene-drive-crispr.
“Chain Reaction, N.”〔链式反应，名词〕. OED Online, July 2018. Oxford University Press, http://www.oed.com.gate.lib.buffalo.edu/view/Entry/30197?redirectedFrom=chain+reaction#eid9762651.
“Chaos Theory”〔混沌理论〕. Wikipedia, 9 February 2019, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Chaos_theory&oldid=882459857.
Gantz, Valentino M., and Ethan Bier. “The Mutagenic Chain Reaction: A Method for Converting Heterozygous to Homozygous Mutations”〔诱变链式反应：将杂合突变转为纯合突变的方法〕. Science 348.6233: 442–444.
“Gene Drive”〔基因驱动〕. Wikipedia, 23 October 2018, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gene_drive&oldid=861208423.
Gleick, James. Chaos: Making a New Science〔混沌：开创新科学〕. New York: Penguin Books, 1987.
Hales, Peter B. “The Atomic Sublime”〔原子崇高〕. American Studies 32.1 (1991): 5–31.
Jacob, François. The Logic of Life〔生命的逻辑〕，Betty E. Spillman 译. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1973 (1970).
Kay, Lily. Who Wrote the Book of Life〔谁写了生命之书〕. Stanford, CA: Stanford University Press, 2000.
Kevles, Daniel J. “Out of Eugenics: The Historical Politics of the Human Genome”〔走出优生学：人类基因组的历史政治〕，载 Daniel J. Kevles、Leroy Hood 编，The Code of Codes（《代码之码》）. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1992.
King, Robert L. “Fatal Metaphors”〔致命隐喻〕. Massachusetts Review 23.4 (Winter 1982): 709–713.
Laidler, Keith J. Chemical Kinetics〔化学动力学〕，第3版. New York: Harper & Row, 1987.
Latour, Bruno. The Pasteurization of France〔法国的巴斯德化〕，Alan Sheridan、John Law 译. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1988.
Lewontin, Richard. The Triple Helix: Gene, Organism, and Environment〔三螺旋：基因、生物体与环境〕. Cambridge, MA: Harvard, 2000.
Mandelbrot, Benoit B. The Fractal Geometry of Nature〔自然的分形几何〕. New York: W. H. Freeman & Co., 1982.
同上. “How Long is the Coast of Britain? Statistical Self-Similarity and Fractional Dimension”〔英国海岸线有多长？统计自相似性与分数维度〕. Science 156.3775 (5 May 1967): 636–638.
Mullis, Kary. “The Unusual Origin of the Polymerase Chain Reaction”〔聚合酶链式反应的不寻常起源〕. Scientific American 262.4 (April, 1990): 64–65.
同上. Dancing Naked in the Mind Field〔在心灵场中裸舞〕. New York: Vintage Books, 1998.
Nelkin, Dorothy. “Beyond risk: Reporting about genetics in the post-Asilomar press”〔超越风险：阿西洛马会议之后新闻界的遗传学报道〕. Perspectives Biology and Medicine 44.2 (Spring, 2001): 199–207.
Nicholson, Daniel J. “Organisms ≠ Machines”〔生物体≠机器〕. Studies in History and Philosophy of Science Part C: Studies in the History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences 44.4b (December 2013): 669–678.
Pearce, David. “Compassionate Biology: How CRISPR-Based ‘Gene Drives’ Could Cheaply, Rapidly and Sustainably Reduce Suffering Throughout the Living World”〔慈悲生物学：基于CRISPR的“基因驱动”如何廉价、快速且可持续地减少整个生命世界的痛苦〕. Gene-Drives, https://www.gene-drives.com/.
“Polymerase Chain Reaction”〔聚合酶链式反应〕. Wikipedia, 16 September 2018, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Polymerase_chain_reaction&oldid=859824699.
“Polymerase Chain Reaction (PCR)”〔聚合酶链式反应（PCR）〕. National Human Genome Research Institute, 16 June 2015, https://www.genome.gov/10000207/polymerase-chain-reaction-pcr-fact-sheet/.
Pray, Leslie A. “The Biotechnology Revolution: PCR and the Use of Reverse Transcriptase to Clone Expressed Genes”〔生物技术革命：PCR以及用逆转录酶克隆已表达基因〕. Nature Education 1.1 (2008).
Rabinow, Paul. Making PCR: A Story of Biotechnology〔制造PCR：一个生物技术故事〕. Chicago: University of Chicago Press, 1996.
Sinsky, John J. “The Convergence of PCR, Computers and the Human Genome Project: Past Present and Future”〔PCR、计算机与人类基因组计划的汇合：过去、现在与未来〕，载 Michael A. Innis、David H. Gelfand、John J. Sninsky 编，PCR applications（《PCR应用》）. San Diego、London: Academic Press, 1999.
Swanson, Kara. “Biotech in Court: A Legal Lesson on the Unity of Science”〔法庭中的生物技术：关于科学统一性的法律一课〕. Social Studies of Science (2007): 37, 361.
Thacker, Eugene. Global Genome〔全球基因组〕. Cambridge, MA: MIT Press, 2005.
Wade, Nicolas. “Scientist at Work/Kary Mullis; After the ‘Eureka,’ a Nobelist Drops Out”〔工作中的科学家／Kary Mullis：“尤里卡”之后，一位诺奖得主退出了〕. The New York Times, 15 September 1998, https://www.nytimes.com/1998/09/15/science/scientist-at-work-kary-mullis-after-the-eureka-a-nobelist-drops-out.html.
Zimmer, Carl. “‘Gene Drives’ Are Too Risky for Field Trials, Scientists Say”〔科学家称“基因驱动”风险过高，不宜实地试验〕. The New York Times, 16 November 2017, https://www.nytimes.com/2017/11/16/science/gene-drives-crispr.html.