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DNA已经数字化了-有什么可能会出错?

现代的进步带来了新的负担。Sergey Nivens/Shutterstock)

这篇文章最初是在对话会上发表的。这篇文章为Live Science的专家之声:评论与见解贡献了一篇文章。

生物学正变得越来越数字化。像我们这样的研究人员使用计算机来分析DNA、操作实验室设备和存储遗传信息。但新的能力也意味着新的风险——生物学家基本上还没有意识到数字化生物技术带来的潜在弱点。

这个新兴的网络生物安全领域探索了随着计算机在生命科学中的日益使用而带来的全新风险类别。

大学科学家、行业利益相关者和 ... 机构已经开始聚集在一起讨论这些威胁。我们甚至在科罗拉多州立大学和弗吉尼亚理工大学接待了来自大规模 ... 伤性武器管理局的联邦调查局探员参加合成生物学和相关网络生物安全风险的速成课程。一年前,我们参加了美国国防部资助的一个评估生物技术基础设施安全性的项目。结果是分类的,但是我们在我们的生物技术新趋势论文

以及来自弗吉尼亚理工大学和内布拉斯加州林肯大学的共同作者中披露了一些经验教训,我们讨论了两种主要的威胁:破坏生物学家依赖的机器和制造危险的生物材料。

计算机病毒影响物理世界

2010年,伊朗一座核电站发生神秘的设备故障。几个月后,一家安全公司接到 ... ,对一个显然无关的问题进行故障排除。他们发现了一种恶意的计算机病毒。这种叫做Stux的病毒告诉设备震动。这次故障导致核电站三分之一的设备关闭,阻碍了伊朗核计划的发展。

与大多数病毒不同,Stux并非只针对计算机。它攻击由计算机控制的设备。

计算机科学和生物学的结合为惊人的发现打开了大门。在计算机的帮助下,我们正在解码人类基因组,创造具有新功能的有机体,实现药物开发的自动化,并彻底改变食品安全。

Stux证明,网络安全漏洞会造成物理损害。如果这些损害有生物后果呢?生物 ... 能瞄准研究传染病的 ... 实验室吗?生产救命药的制药公司呢?随着生命科学家越来越依赖于数字工作流程,机会很可能会增加。

干扰DNA

在线获取基因信息的便利性使科学民主化,使社区实验室的业余科学家能够应对诸如开发负担得起的胰岛素、

等挑战,但物理DNA序列与其数字表示之间的界限正变得越来越模糊。包括恶意软件在内的数字信息现在可以通过DNA进行存储和传输。克雷格文特尔研究所甚至创造了一个完整的合成基因组,上面用编码的链接和隐藏的信息来标记。

20年前,基因工程师只能通过将天然DNA分子缝合在一起来创造新的DNA分子。如今,科学家们可以利用化学 ... 生产合成DNA。

这些分子的序列通常是用软件生成的。就像电子工程师使用软件设计计算机芯片和计算机工程师使用软件编写计算机程序一样,基因工程师使用软件设计基因。

这意味着不再需要访问特定的物理样本来创建新的生物样本。要说你只需要通过互联网就可以制造出一种危险的人类病原体,这是夸大其词,但也只是小题大做。例如,在2006年,一名记者使用

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