基因編輯技術(shù)的知識論基礎(chǔ)：技術(shù)反思及其對教育的影響

曹昱

2007年，一家酸奶公司發(fā)現(xiàn)了一種出人意料的細菌防御病毒入侵機制，CRISPR由此孕育并于2012 年真正問世。2015年，中國科學家用醫(yī)院廢棄的不能存活的胚胎成功修改人類胚胎的DNA。2018年11月26日，中國南方科技大學賀建奎宣布，一對名為露露和娜娜的基因編輯嬰兒在中國誕生，他們的基因經(jīng)過人為修改，能天然抵抗艾滋病。如今，CRISPR已經(jīng)成為一個分子奇跡，不只是生物學家，全世界很多人都在關(guān)注CRISPR 基因編輯技術(shù)。社會的熱點問題也是教育所關(guān)注的焦點?；谟苫蚓庉嫾夹g(shù)的出現(xiàn)而形成的技術(shù)知識，技術(shù)教育將獲得新的內(nèi)涵和目標。

一、技術(shù)哲學與技術(shù)教育

技術(shù)教育的目標之一是在學生心目中形成一個良好的技術(shù)概念。1技術(shù)概念是學生形成對技術(shù)的態(tài)度（PATT，Pupils Attitude Towards Technology）的一個重要因素。然而，學生所擁有的技術(shù)概念具有模糊性，往往將技術(shù)概念等同于具體的技術(shù)的東西。所以，技術(shù)教育所涉及的內(nèi)容并不只是某項具體技術(shù)，而是更強調(diào)對技術(shù)的一種全景式的理解。除了傳授技術(shù)，技術(shù)教育更需要關(guān)注：什么是正確的技術(shù)概念，以及需要創(chuàng)建哪些教育環(huán)境才能使學生反思技術(shù)，并可能從技術(shù)本身的概念出發(fā)對不斷開發(fā)出的高新技術(shù)展開批判，逐步與專家認為正確的技術(shù)概念相一致。

目前，技術(shù)教育的困境在于難以確定實際教學內(nèi)容（Pedagogical Content Knowledge）。技術(shù)教育無法借鑒其他教育理論中的概念來獲得良好的概念基礎(chǔ)。2如果僅從教育理論入手，技術(shù)教育就只能涉及如何通過一定的教育手段來了解某一具體技術(shù)的原理、作用對象和作用結(jié)果等，并不能以此來全面地了解“什么是技術(shù)”。對于究竟“什么是技術(shù)”是技術(shù)哲學研究的主題?？梢?，技術(shù)哲學可以為技術(shù)教育開發(fā)概念基礎(chǔ)。被譽為技術(shù)哲學的“首席歷史學家”的米切姆在他的《通過技術(shù)思考》一書中指出，技術(shù)哲學具有兩大傳統(tǒng)：工程的技術(shù)哲學（engineering philosophy technology）和人文學的技術(shù)哲學（humanities philosophy of technology），而后者“亦可稱之為解釋學的技術(shù)哲學”1。那么，技術(shù)哲學研究中的一條路徑，即以概念化為主要目標的分析哲學就屬于這類解釋學的技術(shù)哲學。由于技術(shù)教育需要開發(fā)技術(shù)概念框架，這與具有分析哲學特征的技術(shù)哲學就具有了高度相關(guān)性。分析哲學的主要特征就在于不斷追問“當你說或?qū)憰r，你究竟是什么意思”。這正是技術(shù)教育主體在談論技術(shù)、技術(shù)過程、技術(shù)知識、技術(shù)對象及技術(shù)應用的社會效應等時應該首先要問的問題。也就是說，技術(shù)教育的一個目標就是要在學生的腦海中實現(xiàn)這種概念化。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)概念也在不斷演進。基因編輯技術(shù)的提出成為一項革命性的分子生物學技術(shù)。22012年，伊曼紐爾·查朋特（Emmanuelle Charpentier）在研究中與他人共同發(fā)現(xiàn)了CRISPR-Cas9系統(tǒng)。CRISPR/Cas系統(tǒng)是迄今為止在細菌和古生物菌中發(fā)現(xiàn)的第一個也是唯一一個獲得性免疫系統(tǒng)，被認為是“改變著基因組學、遺傳學和基因工程領(lǐng)域的工具”3。該系統(tǒng)能夠特異性識別并結(jié)合噬菌體DNA，通過轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物crRNA（ CRISPR-derived RNA ）介導Cas蛋白識別并抵御外源性DNA。4基于CRISPR/Cas系統(tǒng)的該作用原理，研究人員通過體外人工合成sgRNA（small-guide RNA）與Cas9蛋白的復合物，成功實現(xiàn)對特定基因片段的精確剪切，由此開創(chuàng)了一種通過構(gòu)建RNA序列介導Cas蛋白識別并剪輯靶基因的新型基因編輯技術(shù)。5在分析的技術(shù)哲學視域下，如何表述一項技術(shù)體現(xiàn)了其背后的技術(shù)觀念？一般而言，人們往往從分子生物技術(shù)發(fā)展的角度，在以下三個方面對基因編輯技術(shù)予以介紹：首先CRISPR/Cas9 系統(tǒng)的可操作性更強;其次CRISPR/Cas9系統(tǒng)可控性更大;最后強調(diào)CRISPR/Cas9 系統(tǒng)使用方便。如果從人與技術(shù)的關(guān)系角度則會發(fā)現(xiàn)：首先，CRISPRCas9并不是人所創(chuàng)造的技術(shù)物，科學家們只是發(fā)現(xiàn)CRISPR/Cas 系統(tǒng)由RNA 和蛋白質(zhì)構(gòu)成，可以識別入侵病毒DNA 并可將其分解，于是CRISPR的名稱表示成簇規(guī)則性排列的短回文間隔重復序列，用于描述基因的排列方式;其次，在技術(shù)操作過程中人只是其中的參與者，即根據(jù)crRNA與tracrRNA的二聚體結(jié)構(gòu)設計出sgRNA，將之與Cas蛋白結(jié)合，引導Cas蛋白與特定基因位點結(jié)合并進行剪輯，而真正剪輯靶標基因的是生物分子?？梢姡谖⒂^分子生物技術(shù)過程中，人不再是唯一的操作主體。一方面，人并不創(chuàng)造全部技術(shù)物;另一方面，由于人也無法全程參與，所以不可能控制誘導分子完畢之后的技術(shù)過程。對于這樣一個不完全由人所控制的技術(shù)過程的認識也必然會對技術(shù)教育產(chǎn)生影響。如果技術(shù)過程是人不能完全控制的，那么作為技術(shù)教育內(nèi)容的技術(shù)知識又將具有哪些新的特征則成為迫切需要追問的問題。

二、基因編輯技術(shù)知識的特征

認識論作為哲學的分支，其核心問題是“什么是知識”。換句話說，當我們說“一個人S知道P”，P是一個命題，一個關(guān)于事態(tài)的陳述時，它意味著什么？在傳統(tǒng)的認識論中，通過列出以下三個知識條件來回答這個問題，即JTB理論：S知道p，當且僅當①p為真;② S相信p為真;③S確證地、有理由相信p為真?？偟目磥恚@三者構(gòu)成了相關(guān)的條件。如果一個人連自己都不相信，我們怎能說一個人可以知道什么呢？所以，我們首先要有一種知識的信念，才能去認識。當然，能為知識信念提供的理由可以是多方面的：它可以是某人自己的觀察;它可以是一個值得信賴的其他人的證詞;它可以是已經(jīng)證明其他事實的合理推理;它甚至可以從一個人的記憶中得出?？傊?，只要提供了相應的理由我們就可以相信陳述p為真。在主流認識論辯論中，一個眾所周知的問題就是所謂的蓋蒂爾問題。JTB理論最早在亞里士多德時期提出，在之后長達兩千多年的時間里，哲學家們對這一理論深信不疑。然而在1963年，埃德蒙德蓋蒂爾（Edmund Gettier）用一篇短短三頁紙的論文顛覆了這一長久以來屹立不倒的定義。蓋蒂爾提到了十枚硬幣和瓊斯的福特車兩個反例。其中，S認為P為真，并已經(jīng)找到了理由證明P也是真的，然而我們卻不能說S知道P，因為當S找到的理由和P為真的事實僅僅只是巧合。這就意味著在JTB理論中的三個條件都滿足的情況下，我們?nèi)杂锌赡艿玫藉e誤的知識。換句話說，JTB理論根本就是不充足的（有待補充），或者是錯誤的（需要完全修改）。于是，蓋蒂爾得出結(jié)論：一個人有可能得到確證的假信念。

基因編輯技術(shù)知識首先作為一般性知識，也必然面臨蓋蒂爾問題。伊曼紐爾·查朋特等的研究工作得出一個令人吃驚的觀察結(jié)果，即細菌能記住病毒。為了尋找一種機制來解釋這個現(xiàn)象，研究人員找到了從過去感染中殘留下來的病毒基因，夾在奇怪的重復的細菌DNA 序列之間，形成所謂的“成簇規(guī)則間隔的短回文重復序列”。病毒的基因碎片起到了感染記憶庫的作用：細菌可從中創(chuàng)造出向?qū)NAs，定向?qū)ふ业皆俅稳肭值牟《綝NA，然后用核酸酶敲除這些病毒基因。這一基因編輯機制的發(fā)現(xiàn)被認為是將CRISPR 可能適用于高等生物的DNA編輯的基礎(chǔ)。由于被發(fā)現(xiàn)的分子過程都不是人可以親身經(jīng)歷的，只能依靠所謂證據(jù)予以相信。那么，在蓋蒂爾得出結(jié)論下這一基因編輯機制就不可能被完全確證。人們通過各種方法來“修復”蓋蒂爾問題。其中一種保留大部分原始知識定義，而另一種方法則完全重新定義了知識概念。英國當代哲學家普蘭丁格（A. Plantinga）將原始定義的內(nèi)在主義和道義論觀點（知識由一個人內(nèi)的因素決定，例如他或她的信仰和尋求理由的義務）轉(zhuǎn)變?yōu)橥庠谥髁x的觀點，其中知識的標準是外在的（人的認知能力的正常運作，即根據(jù)其設計操作來達到一定目的）。從這種知識的外在標準出發(fā)，由于基因編輯機制屬于微觀分子領(lǐng)域的規(guī)律，其本身就需要通過技術(shù)操作來進行證明。于是，基因編輯機制和技術(shù)構(gòu)成了一種循環(huán)論證：基因編輯技術(shù)以基因編輯機制為基礎(chǔ)，而基因編輯機制本身又需要基因編輯技術(shù)操作來予以確認。

基因編輯技術(shù)知識還屬于技術(shù)“知識”。僅從認識論的角度來定義技術(shù)存在復雜性。當我們提出所謂技術(shù)“知識”時，技術(shù)哲學家提出了兩個問題。首先，并非所有技術(shù)知識都可以用命題來表達。比如，“當我們說學生應該知道如何使用錘子”時，并不意味著學生相信如何使用錘子，而是學生本身需要會使用錘子。這便是“知道”和“知道如何”之間的區(qū)別。其次，由于技術(shù)在一定程度上涉及還未完全實現(xiàn)的狀態(tài)，所以存在一些與真理無法充分聯(lián)系的命題知識?；诩夹g(shù)人工制品的功能性（它應該做什么或做什么）與其物理性質(zhì)（幾何學或材料性質(zhì)）之間的區(qū)別1，有學者總結(jié)出以下四種類型的命題技術(shù)知識2：

（a）X知道對A可以執(zhí)行動作Ac將導致事態(tài)Q i → Q i + 1的狀態(tài)發(fā)生變化。這就是我所說的功能性自然知識。當然，最終人工制品可能還不存在（當設計師處理需求的功能列表時就是這種情況）。

（b）X知道工件A具有物理屬性p。這些知識可以是關(guān)于A的材料及其形狀的知識。

（c）X知道A具有物理屬性p（或?qū)傩詐i的組合）的事實使得它適合于執(zhí)行具有導致狀態(tài)Q i → Q i + 1改變的動作Ac而成為工具。這就是物理和功能性關(guān)系的知識。

（d）X知道事態(tài)Q1→ Q2（預期）總變化可以通過一系列Q i 來實現(xiàn)。這就是關(guān)于過程的知識。

在上述對技術(shù)知識的劃分中，類型c被認為類似于自然科學中的知識，在基因編輯技術(shù)中即基因編輯機制的部分。但是，如前文所述這部分自然科學中的知識并不能獲得確證。而a，b和d類型則具有與科學知識不同的規(guī)范性判斷，即需要根據(jù)功能是否得到了很好的滿足來劃分技術(shù)知識的類型。例如，當我們了解電子時，不能說它是好還是壞，因為它只是根據(jù)給定的自然規(guī)律行事。于是，用定義真值標準來定義是否運行良好時出現(xiàn)了嚴重問題。例如，當我知道這是一輛破車時，怎樣才能確定這個命題的真相呢？由于在宏觀領(lǐng)域，人是技術(shù)過程的唯一主體，對人的行動予以約束則是一條解決的路徑。所以，一種方式就是在知識類型b和d中，確認對人的規(guī)范元素，如行動順序等，以構(gòu)成命題所需要的一個函數(shù)歸屬。這種規(guī)范性可以有許多表達方式：作為技術(shù)規(guī)范和標準，作為經(jīng)驗法則或者作為“良好實踐”等等。也就是說，僅僅將知識視為“合理的真實信念”不足以滿足對一般的技術(shù)知識的解釋，還需要將如何使運行“有效”的因素包括于其中。然而，進入微觀領(lǐng)域，人不再作為技術(shù)過程的唯一主體。Wiedenheft等1設計出的CRISPR/Cas9系統(tǒng)介導的基因編輯技術(shù)的核心過程為：根據(jù)crRNA與tracrRNA的二聚體結(jié)構(gòu)設計出sgRNA，將之與Cas蛋白結(jié)合，引導Cas蛋白與特定基因位點結(jié)合并進行剪輯。通過該設計，CRISPR/Cas9免疫系統(tǒng)便簡化為sgRNA與Cas蛋白的復合體。人只需將其導入細胞，即可對目的基因片段進行定點編輯。由此可見，在基因編輯技術(shù)過程中，對人的操作的約束只涉及前期的導入環(huán)節(jié)。一方面，由于基因編輯機制還需要實際操作予以確認，即我們不可能在先將分子作用機制完全認識清楚的基礎(chǔ)上再進行技術(shù)應用，從而因循運行好與壞標準來摸索操作程序進而構(gòu)成技術(shù)知識;另一方面，由于人只是技術(shù)過程的參與者，而不是控制者，技術(shù)知識只能包括對導入這一行動的約束因素。那么，這些約束因素就不僅僅是規(guī)范行動順序，而是要為是否導入劃出界限。

三、對不完全可控技術(shù)的教育

由于影響分子技術(shù)過程的很多因素尚未確定，所以便只能對此進行一定的描述?；蚓庉嫾夹g(shù)中出現(xiàn)的所謂“脫靶”效應正體現(xiàn)了人對無法完全把控分子生物技術(shù)過程的一種認識。CRISPR/Cas9 基因編輯系統(tǒng)的特異性決定于sgRNA 上的識別序列（～20nt）。然而，在復雜的生物基因組中，sgRNA 的識別序列可能會與非靶點DNA發(fā)生局部匹配（Partial match）。2從上述描述可以發(fā)現(xiàn)，“脫靶”效應是一個隱喻性質(zhì)的概念。它借用控制論中的術(shù)語表達目標是修復某個基因點，可是卻作用了別的基因點的意思。對人無法完全把控技術(shù)及其背后因素的認識構(gòu)成了技術(shù)知識的組成部分。這就表明，技術(shù)教育所針對的不僅是技術(shù)過程中的可控的方面，更重要的是那些不可控的方面。

基因編輯技術(shù)中出現(xiàn)的預示性局限應被納入技術(shù)知識教學范疇?；蚓庉嫾夹g(shù)的產(chǎn)生依賴于一定的預示性結(jié)果。2003年，倫敦帝國理工學院的進化生物學家奧斯汀·伯特（Austin Burt）預見了把人們期望的一個特性的基因添加到能從染色體的一個位點自我復制到另一個位點的“自私的”DNA 分子中。攜帶這一特性的家長的孩子將傾向于得到遺傳，從而使這一特性在人群中快速擴散。2015 年，一個美國研究團隊就讓CRISPR 技術(shù)適用于這個目的，獲得了比奧斯汀·伯特最先預見的更大的成功。在一個預示性的被稱為“突變鏈式反應”的方法中，美國研究人員把色素沉積特性驅(qū)動到實驗室培養(yǎng)的果蠅中，遺傳給下一代的有效性是97%。后來，他們與另一個研究團隊合作，打造了一個基因驅(qū)動系統(tǒng)，利用這種系統(tǒng)在實驗室培養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因蚊子群體中擴散抗瘧原蟲的基因。數(shù)周后，伯特及其同事對另一種攜帶瘧疾的蚊子進行實驗，報告了相同的研究結(jié)果，即通過基因驅(qū)動，使得導致雌性不育的基因在轉(zhuǎn)基因蚊子群體中擴散，從而迅速消滅了該種群。然而，盡管之前預示性結(jié)果獲得了實現(xiàn)，但是由其又引發(fā)的新事態(tài)所產(chǎn)生的后續(xù)效應并沒有結(jié)束。現(xiàn)在，圍繞把這些經(jīng)過基因驅(qū)動的昆蟲釋放到野生環(huán)境中帶來的好處和生態(tài)學風險，以及基因驅(qū)動是否也能阻止亞洲鯉魚和甘蔗蟾蜍等入侵物種，或是抗擊導致萊姆病的病原體等其他動物病原體等問題不斷產(chǎn)生。而對這些根本無法進行預判問題，也就成為激烈爭論的對象。

基因編輯技術(shù)應用推理與價值推理需要被視為技術(shù)知識的主要內(nèi)容?；蚓庉嫾夹g(shù)的預示性局限表明其應用需要先通過推理方式進行預估，而不能貿(mào)然進行實際應用。上面已經(jīng)描述過的哲學反思的主要結(jié)論是，對不完全可控技術(shù)的認識首先需要考慮無法確證的自然過程;其次要考慮對人參與操作過程中的行動約束。自然過程不僅包括生物分子要遵循的自然規(guī)律，還包括由于生物分子所作用的對象不同屬性而產(chǎn)生的不同效應。研究人員已經(jīng)利用CRISPR 技術(shù)創(chuàng)造了數(shù)量越來越多的轉(zhuǎn)基因動物和植物，如肌肉發(fā)達的獵犬、抗多種病毒的豬和抗真菌小麥，以及正在研制之中的保鮮更久的西紅柿、沒有過敏原的落花生和可作為清潔生物燃料的白楊等，但這些并不構(gòu)成相關(guān)全部的技術(shù)知識。盡管CRISPR 技術(shù)本身能干凈利落地完成基因編輯而不留下任何外來DNA，不像早期用于轉(zhuǎn)基因生物的技術(shù)存在外來DNA 殘留，但是否意味著它就可以被應用于所有高等生物，甚至包括人呢？所以，基因編輯技術(shù)的應用推理必然伴隨著價值推理。而這種基于科學推理的價值推理正是直接約束人的行動的因素。即使CRISPR 技術(shù)已經(jīng)開始在生物醫(yī)學領(lǐng)域應用，但都止步于臨床實驗階段。例如，臨床研究者已經(jīng)將其應用到研制基于組織的治療癌癥和其他疾病的療法。從技術(shù)推理的角度，CRISPR 技術(shù)可能讓奄奄一息的動物器官移植到人的概念復活，甚至可以利用CRISPR 技術(shù)一次性敲除雜亂散布在豬基因組中的一個逆轉(zhuǎn)錄病毒DNA 的62個拷貝，來消除很多人的擔憂：潛伏在動物基因組內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄病毒會損害器官移植接受者?；蚓庉嫾夹g(shù)的應用是否可以稱為“適當?shù)男袨椤毙枰赖吕碛?。因為形成“適當?shù)男袨椤备拍钚枰@樣一種推理：“它與在目的-手段系統(tǒng)中采取的適當行為過程有關(guān)?！闭\如圖爾明所認為的“好的道德理由就是使行動與公認的社會實踐相關(guān)聯(lián)的理由，而社會實踐的道德正當性取決于保持或替換這些實踐很可能產(chǎn)生的結(jié)果”1。道德推理需要依據(jù)于技術(shù)推理而設想可能出現(xiàn)的情況，并展開倫理討論。然而，伴隨著技術(shù)推理的價值推理卻還沒有找到合適的理由來支持這一技術(shù)的廣泛應用。所以，并不是如很多人所認為的只要有膽量跨過倫理禁區(qū)去改變?nèi)祟惿诚担珻RISPR 用于修復人類胚胎基因缺陷就會有廣闊的前景，而是基因編輯技術(shù)本身就創(chuàng)造了這樣一個禁區(qū)。倫理討論不是要為跨越這一禁區(qū)做準備，而是通過價值推理來不斷認識這樣的禁區(qū)。

對不完全可控技術(shù)的教育，至少有兩種方法可以實現(xiàn)。首先，我們必須在整個技術(shù)教育課程中教導學生做出判斷，尊重生物分子所遵循的自然規(guī)律，以及其進行基因操作的功能。但僅描述基因編輯技術(shù)的功能是不夠的。因為基因編輯技術(shù)作為人類還無法完全掌控的技術(shù)，隨著技術(shù)應用的對象、條件等不同，會不斷生成新的問題。所以，這種描述性知識只是技術(shù)知識的一部分，甚至不是最具特色的。第二，學生必須意識到人在技術(shù)過程中的局限性和制約性。對人的約束不僅需要技術(shù)操作上規(guī)范、標準和經(jīng)驗法則，更為重要的是約束技術(shù)操作的道德規(guī)范。隨著生物分子技術(shù)的不斷開發(fā)和應用，技術(shù)規(guī)范也越來越直接或間接地與道德規(guī)范相關(guān)。因此，應該讓學生了解技術(shù)的道德方面已經(jīng)成為技術(shù)教育必不可少的部分。特別是，當技術(shù)知識本身已經(jīng)將行動和道德的制約因素包括于其中，那么技術(shù)教育也就不再只是簡單的灌輸，基于應用和價值推理的教學手段會被更多地交流和探討。技術(shù)教育的目的并不僅需要讓學生知道技術(shù)“是什么”，而且需要基于技術(shù)的概念幫助學生獲得分析工具，從而當遭遇道德困境時知道如何通過適當?shù)耐评韥硖幚硭鼈儭?/p>