DNA的數字化,背後風險有多大?

2017.12.25 10:01AM
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草根影響力新視野 鍾藝編譯

DNA

最初,這一命題是在The Conversation雜誌上提出的。隨著生物學正在日益數字化,很多生物學領域的研究人員使用計算機來分析DNA,運行實驗室設備和儲存遺傳信息。但新的技術能力也意味著新的風險,不過很多生物學家都還沒有意識到數字化生物技術背後所帶來的巨大潛在威脅。

近日,網路安全領域著眼於生命科學中數字技術的使用所帶來的全新風險。大學中的學科研究學者,行業利益相關者和政府代理人已經開始通過各類會議,討論這些威脅。

影響物理世界的計算機病毒

2010年,伊朗的核電站經歷了神秘的設備故障。幾個月後,一家安全公司被要求解決一個顯然與這場設備故障不相關的問題——解決惡意的電腦病毒。原來,這種名為Stuxnet的病毒促使三分之一的發電設備被關閉,阻礙了當時伊朗核計劃的發展。與大多數病毒不同,Stuxnet不僅僅是針對計算機,它可以襲擊由電腦控制的所有設備。

Stuxnet的出現表明,虛擬世界的安全危機可能會對物理世界造成極大的損害。換句話說,虛擬世界和現實世界息息相關,並具有強影響力。

數字化DNA

網上獲取遺傳信息的便利性使科學更加民主化,例如,可以有更多的廠家擁有開發經濟實惠胰島素的能力。但是與此同時,物理DNA序列與其數字信息之間的界限也變得越來越模糊。數字信息,包括惡意軟體等,現在可以通過DNA進行存儲和傳輸。二十年前,基因工程師只能通過拼接天然的DNA分子來創造新的DNA分子。今天科學家可以使用數字手段來生產合成的DNA—— J. Craig Venter研究所就人工創建了一個用編碼鏈接和隱藏信息組成的合成基因組。

這些DNA中的分子序列通常使用軟體生成。就像電氣工程師使用軟體來設計計算機晶元,計算機工程師使用軟體來編寫計算機程序一樣,基因工程師使用軟體來設計基因。這意味著DNA的獲取不再需要生物體樣本。例如,2006年,一名記者利用公開的數據在郵件中訂購了一個天花DNA片段。一年前,疾病控制中心使用已發表的DNA序列作為藍圖,重造了有史以來最致命的傳染病之一的西班牙流感病毒。

在計算機的幫助下,編輯和編寫DNA序列幾乎與操縱文本文件一樣簡單,人們所面臨的威脅陡然上升。

正確認識到威脅

一方面,DNA可以成為惡意攻擊行為的載體。另一方面,不法分子也可以利用軟體和資料庫來設計或重建病原體DNA,可以想像,所帶來的結果很有可能是災難性的。當然,並不是所有的DNA安全威脅都是有預謀的或者犯法的。在物理DNA分子與數字信息之間進行翻譯時發生的無意識錯誤是常見的。這些錯誤可能不會危及國家安全,但也會會帶來高昂的代價。

操縱DNA的能力曾經是少數人的特權,在範圍和應用上非常有限。而今天,生命科學家可以依靠全球供應鏈和以前所未有的方式操縱DNA的計算機網路。開放的世界意味著更重的威脅,基礎設施和技術的進步可能有助於提高生命科學領域的安全性,但這一切都應該是在災難發生之前,而不是事後補救。

Reference :

DNA has gone digital – what could possibly go wrong?

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