5 月底,美國著名分子生物學家和遺傳學家文特爾和其團隊成功合成了世界上第一例人造生命,文特爾為這個“人造生命”起名為“辛西婭”,它也是世界上第一種以計算機為“父母”,并可自我復制的生物。
“陰森古堡、雷電交加、駝背助手”這些傳說中的場景都沒有出現。不過,克雷格.文特爾(Craig Venter)、漢密爾頓.史密斯和他的同事們還是把瑪麗.雪萊(Mary Shelley)在《科學怪人》中幻想的事情實現了。5 月20 日,科學的歷史又翻過新的一頁,一種人造的新物種誕生了。”英國《經濟學人》的一篇名為“基因創世紀”(Genesis Redux)的文章開頭這樣寫道。
5 月底,美國著名分子生物學家和遺傳學家文特爾和其團隊在《科學》上發表了他們的研究論文。他們首先合成了“蕈狀支原體”的基因組,隨后將其移植到另外一類細菌“山羊支原體”中,以取代它原有的DNA。在這個合成基因組的驅動下,新細胞開始分裂,并制造出一種全新的蛋白質(注:生命就是通過DNA 創造的蛋白質。改變了DNA,就會產生新的蛋白質,從而產生新種類的生命),因此成為世界首個培育出的由人工合成基因組控制的細胞,從而向人造生命形式邁出關鍵一步。
文特爾為這個“人造生命”起了個動聽的名字“辛西婭”(Synthia) , “‘辛西婭’是第一個人工合成的細胞,也是第一種以計算機為“父母”,可以自我復制的生物。”文特爾表示。
“人造生命”在其研究領域贏得“跨時代杰作”的評價,但另一方面,也引來了不少倫理方面的擔憂——“人類怎能扮演造物主的角色?”《經濟學人》將此成果與上世紀原子彈的誕生相提并論,也隱約透出其對人類和自然造成傷害的擔憂。
文特爾說,考慮到人造生命研究可能引發的憂慮,研究團隊一直在與賓夕法尼亞大學生物倫理中心合作,并向白宮報告過此事。“我們做第一個實驗前就要求做倫理評估。”他接受路透社電話采訪時說。文特爾讓公眾不必太擔心它的生化危害,“研究人員在培育過程中把細胞設計成離開實驗室環境就無法存活的生命形式。”
非生命物質也能轉化成生命
今年63 歲的文特爾被戲稱為“基因研究急先鋒”、“人造生命狂人”。1991年,文特爾宣布開發出新的DNA 測序技術;2000 年,文特爾以及他創立的塞萊拉(Celera)基因技術公司和人類基因組計劃組織相繼宣布完成人類基因組草圖;2001 年,文特爾公布了繪制人類蛋白質組圖譜的計劃;2007 年9 月初,文特爾首次對外公布承載自己遺傳秘密、最完整的個人基因組圖譜。同年,文特爾入選《時代》雜志“全球最有影響力的100 人”。
因此眼下這個世界首個“人造生命”誕生的消息并非毫無先兆——他從15年前起就萌發了人工創造生命的野心。這么多年來,同行都在等他“拿點新東西出來”。畢竟,合成DNA 已是很普通的技術了,“很多研究機構、生物公司甚至一些生物專業的學生都會。”
這個看似從天而降的成就,實際上經歷了很多次嘗試。《經濟學人》寫道, “它再次揭示了這樣一個事實:生命的本質在于信息。在此之前,生命的信息只能從一個生命體傳遞到下一個生命體,但此后不再是唯一的途徑,非生命的物質也可以轉化成生命。”這意味著人類對生命體的控制能力將大大提高。在此之前,基因重組只是實習生和操作員的單調“技術活”,從此以后,它將成為名副其實的“藝術杰作”。
用生物取代機械的新工業革命
科學家們看似在瘋狂地干預生命,其實有很現實的目的。在許多生物學家看來,文特爾的“人工合成基因組”只是個驗證項目,用于培育它的實驗室技術將會很快被應用于其他更具商業和環保潛力的細菌種類。5 月28 日美國國會能源和商務委員會收到的聽證會內容簡介文件寫道:“人造生物學應用前景廣闊,涉及健康、能源及環境。”
事實上,多家公司已經試圖在合成生物學這個新領域發掘商業產品。文特爾的美國加州生物技術研究集團與埃克森美孚集團就簽訂了一份價值6 億美元的合約,以幫助其制造一種可以將二氧化碳轉化成燃料的藻類。
文特爾在接受ABC(澳大利亞廣播電臺)格拉漢姆.菲利普博士的采訪時介紹道,他們通過一套能探測到地殼深處的新的生命形態的程序,在地下一英里處發現了幾千種通過煤炭存活,然后將煤炭轉化成天然氣的單細胞生物。“我們試著操縱這些小生物,看看能不能利用它們把煤轉化成甲烷天然氣,而不是把煤挖出來直接燃燒。”
然而就算這樣,二氧化碳總排量仍然在增加。所以文特爾的團隊又設想了一個新方案:讓二氧化碳成為新型燃料的原材料——把蘆薈的基因稍作改動,讓它通過光合作用把二氧化碳變成碳氫化合物。
“就像一個個微型化工廠一樣,這個工程只要有陽光和二氧化碳就能持續運轉。”文特爾說。然而對一個普通生物學家來說,他的研究目的可能僅僅是一燒杯的產量,但真正要讓其投入環保產業,一燒杯的產量是遠遠不夠的。“對我們來說,如果不能擴大到十億加侖的年產量,這個工作就毫無價值。”
“人造生命”的誕生讓科學家們看到了生物學的未來,它將在所有領域都成為一種強大的生產力。文特爾把他們的創意項目比作軟件工程——DNA 就是軟件代碼。“當你改動了細胞內的軟件代碼,細胞變成了另一種生物。”
“這會是一個新的工業革命,用生物取代機械。”文特爾說。現在,人類所有的藥品、化纖和塑料都是用石油造的,若將來能全部用二氧化碳作為原料,細胞工廠就能生產人類想要的任何東西。
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