科學(xué)狂人文特爾演練生命自造模式

文/木 子

科學(xué)狂人文特爾演練生命自造模式

文/木 子

這是世界上第一個(gè)人造細(xì)胞。我們稱它為“人造兒”，因?yàn)檫@個(gè)細(xì)胞完全來自于合成的染色體，用4瓶化學(xué)物質(zhì)在一個(gè)化學(xué)合成器下制造出來的。這是地球上第一個(gè)父母是電腦、卻可以進(jìn)行自我復(fù)制的物種。

——克雷格·文特爾

2010年5月21日出版的《科學(xué)》雜志宣布了世界首例“人造生命”——完全由人造基因控制的單細(xì)胞細(xì)菌誕生，并將它命名為“辛西婭（Synthia，合成體）。”這項(xiàng)具有里程碑意義的實(shí)驗(yàn)表明，新的生命體可以在實(shí)驗(yàn)室里“被創(chuàng)造”，而不一定要通過“進(jìn)化”來完成。

自從在《科學(xué)》雜志上宣布“人造生命”的科學(xué)成果以來，整個(gè)世界就像濃硫酸澆上水一樣瞬間炸沸起來，科學(xué)狂人克雷格·文特爾（Craig Venter）和他的實(shí)驗(yàn)室立刻在科學(xué)界名聲大噪。生物科學(xué)界開始描繪未來人造生命的美妙藍(lán)圖，生命倫理學(xué)家為這一舉動(dòng)爭(zhēng)論不休，梵蒂岡教廷跳出來指責(zé)文特爾想做“上帝”的愚妄，奧巴馬亦立即出動(dòng)白宮勢(shì)力評(píng)估科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)……

科學(xué)家在權(quán)威學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表研究成果本是件尋常事。但極少有人像克雷格·文特爾這樣在發(fā)表研究后需要參加國會(huì)聽證會(huì)，回答議員對(duì)有關(guān)研究成果所抱有的疑問?！叭嗽焐焙硠?dòng)的已不只是科學(xué)界，還有美國的政治中心。

“這是第一個(gè)人造細(xì)胞。也是地球上第一個(gè)父母是電腦，卻可以進(jìn)行自我復(fù)制的物種?！?/p>

人造生命“辛西婭”誕生

自從1953年詹姆斯·沃森與弗朗西斯·克里克發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)開始，合成生物學(xué)飛速前進(jìn)。后來人類基因組草圖的完成，又為人類認(rèn)識(shí)基因組結(jié)構(gòu)和功能提供了至關(guān)重要的信息。如今文特爾的發(fā)現(xiàn)仿佛煉金術(shù)中的賢者之石一般，最終為人工生物合成打開了一扇巨大的真理之門。

從幾年前開始，文特爾與公司就開始著手一項(xiàng)空前的技術(shù)壯舉，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室鏈接起100萬堿基對(duì)，并成功創(chuàng)建了一個(gè)完整的基因組。其神奇之處不僅在于此，還在于他們?nèi)缬猩裰愕刈尲?xì)胞接受了DNA。

領(lǐng)導(dǎo)研究的文特爾說，這個(gè)奮斗了15年、花費(fèi)了4 000萬美元的科技項(xiàng)目，其中的難點(diǎn)就在于如何讓人造基因序列生成人造染色體，經(jīng)過多年反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們終于攻克了所有技術(shù)難題，制造出了“人造生命”。

“這是第一個(gè)人造細(xì)胞。也是地球上第一個(gè)父母是電腦，卻可以進(jìn)行自我復(fù)制的物種?！痹趯?shí)驗(yàn)中制造出世界首個(gè)完全由人造基因指令控制的人造生命，使人類的能力拓展到可以操縱自然世界，將來可制造有特殊功能的生物，在生產(chǎn)疫苗及潔凈能源等領(lǐng)域大派用場(chǎng)。

辛西婭的誕生固然需要復(fù)雜到匪夷所思的技術(shù)支持，但是在文特爾的表述下，整個(gè)過程出人意料的簡單易懂：

1.科學(xué)家選取一種名為絲狀支原體（Mycoplasma mycoides）的細(xì)菌，將它的染色體解碼，然后重新排列DNA。

2.將重組的DNA碎片放入酵母液中，令其慢慢聚合。

3.將人造DNA放入另外一個(gè)受體細(xì)菌中。通過生長和分離，受體細(xì)菌產(chǎn)生兩個(gè)細(xì)胞，一個(gè)帶有人造DNA，另外一個(gè)帶有天然DNA。

4.培養(yǎng)皿中的抗生素將帶有天然DNA的細(xì)胞殺死，只留下人造細(xì)胞不斷增生。

5.幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)，受體細(xì)菌內(nèi)原有DNA的所有痕跡全部消失，人造細(xì)胞不斷繁殖。新的生命誕生了。

這種微生物由藍(lán)色細(xì)胞組成，能夠生長、繁殖，細(xì)胞分裂了逾10億次，產(chǎn)生一代又一代的人造生命。植入的DNA片段包含約850個(gè)基因，而人類DNA圖譜上共有約2萬個(gè)基因。研究員建構(gòu)的染色體中的基因，由108萬對(duì)“字母”組成，研究員并在合成基因留下“水印”，包括46名科學(xué)家和研究員的名字、研究所的網(wǎng)址，以及愛爾蘭作家James Joyce的名句“生存、犯錯(cuò)、倒下、戰(zhàn)勝，用生命創(chuàng)造生命”，使該生物有了商標(biāo)。

項(xiàng)目組其他成員表示，這僅僅是一個(gè)更宏大工程的一小步，未來他們甚至可以根據(jù)客戶需求提供“定制”的有機(jī)物。此外，未來科學(xué)家還可以制造出能夠產(chǎn)出石油或?qū)Ｒ远趸紴槭车沫h(huán)境友好型“人造生命”。文特爾自信地說，“人造生命”將成為非常強(qiáng)大有用的生物學(xué)工具。

輿論與倫理道德對(duì)抗

文特爾稱，盡管這只是開始，但研究改變了思想，印證了假設(shè)，“帶領(lǐng)我們跨越邊界，進(jìn)入一個(gè)新世界”。

哈佛實(shí)踐倫理學(xué)教授列庫斯說：“文特爾打開了人類歷史的大門，窺探它的未來。他向上帝的角色邁進(jìn)：創(chuàng)造自然界中從沒存在過的生命。這種可能雖然遠(yuǎn)在未來，卻是真實(shí)和意義重大。但是，所要面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)也是前所未有的?！?/p>

多名研究人員和倫理學(xué)家說，它開創(chuàng)了前所未有的操控生命方式。多年來，科學(xué)家一直在改造DNA片段，創(chuàng)造出各種各樣的基因工程植物和動(dòng)物。但他們說，創(chuàng)造完整生物體的能力為人們提供了新的掌握生命權(quán)力。

美國羅格斯大學(xué)分子生物學(xué)家埃布賴特說，這確實(shí)是人與自然關(guān)系的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，歷史上第一次有人創(chuàng)造了一個(gè)完整、帶有預(yù)定特性的人造細(xì)胞。

史坦福大學(xué)生命醫(yī)學(xué)倫理中心主任馬格努斯說，它有可能改變基因工程，此類研究將猛增。哈佛醫(yī)學(xué)院基因?qū)W教授丘奇稱，研究是一個(gè)里程碑，具潛在應(yīng)用用途。

賓州大學(xué)的生物倫理學(xué)家亞瑟·卡普蘭稱贊文特爾的研究具有劃時(shí)代的意義?！把芯砍晒梢詮氐灼较⒂嘘P(guān)生命到底需不需要特殊力量才能被創(chuàng)造和生存下來的爭(zhēng)論，甚至可以顛覆人類長久以來對(duì)于生命本質(zhì)的看法，讓人們重新審視自身和人類在宇宙中的地位，其深遠(yuǎn)意義堪比伽利略、哥倫布、達(dá)爾文和愛因斯坦等先賢對(duì)人類發(fā)展做出的貢獻(xiàn)?！?/p>

盡管文特爾稱在實(shí)驗(yàn)開始前他已經(jīng)請(qǐng)教過許多倫理領(lǐng)域的專家，并向白宮匯報(bào)過此事。然而實(shí)驗(yàn)成功的消息公布后，還是招致許多人的批評(píng)。有人稱無論如何人類都不可以充當(dāng)“造物主”，更沒有資格像“上帝”或諸神一樣創(chuàng)造生命；更多人則擔(dān)心此研究成果會(huì)被用來合成大量生化武器，造成恐怖威脅。

最新一期《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》封面文章認(rèn)為，生物科學(xué)既能為人類造福，也能造孽。在各種科技手段迅猛進(jìn)步之下，合成生物學(xué)（syntheticbiology）會(huì)變得更普及，它也會(huì)成為家庭作坊的活動(dòng)內(nèi)容。人們必須提高警惕，因?yàn)榕c電腦病毒不同的是合成生物物質(zhì)的可怕自我繁衍能力。在面對(duì)生物科學(xué)進(jìn)步之時(shí)，人造生命看起來更令人驚奇。實(shí)際上，比“創(chuàng)造”一詞更貼切的字眼是“干預(yù)”。不少人質(zhì)疑科學(xué)家究竟是否能掌控這門科學(xué)，有誰能保證它會(huì)被理性地應(yīng)用，從實(shí)驗(yàn)室中會(huì)不會(huì)演變出可怕的怪物。

由于人類染色體組項(xiàng)目的完成，分析生命的DNA序列速度極大地提高，分析成本迅速下降。以往需要數(shù)年并花費(fèi)數(shù)百萬英鎊的工作，現(xiàn)在只需數(shù)天和數(shù)千英鎊便能解決問題。當(dāng)今數(shù)據(jù)庫中存有包括小到細(xì)微細(xì)菌，大到參天林木的各種生物的染色體組。這意味著未來很快幾乎任何人都能定制DNA，不可避免的是，一些想法可能是邪惡的。創(chuàng)造邪惡生物帶來的問題與槍炮和炸藥不相同，一旦前者出籠便能自我快速繁衍。

截至目前，還無人了解如何能讓人類現(xiàn)有病原體大爆發(fā)，以及讓其他動(dòng)物感染并快速跨越物種傳播的辦法。但人類最終還是會(huì)找到這種辦法，現(xiàn)在很難了解如何避免這種威脅。然而，合成生物學(xué)界的觀察家們贊同開放這門科學(xué)，阻止邪惡者的最好辦法是讓自己一方有更多智者。若病原體能通過電腦設(shè)計(jì)出來，那么，防治的疫苗同樣也能如法炮制。

當(dāng)然，這個(gè)行當(dāng)要監(jiān)管，特別是需要隨時(shí)保持警惕。密切關(guān)注新疾病很有意義，即使一些疾病看起來發(fā)生得很自然,對(duì)生物制品需求監(jiān)控的努力還要增強(qiáng)和協(xié)調(diào)。鼓勵(lì)好想法，消除邪念，人們最終能阻止厄運(yùn)發(fā)生。

目前，奧巴馬已經(jīng)敦促生物倫理委員會(huì)督察此事，“評(píng)估此研究將給醫(yī)學(xué)、環(huán)境、安全等領(lǐng)域帶來的任何潛在影響、利益和風(fēng)險(xiǎn)，并向聯(lián)邦政府提出行動(dòng)建議，保證美國能夠在倫理道德的界限之內(nèi)、以最小的風(fēng)險(xiǎn)獲得此研究成果帶來的利益”。

在面對(duì)生物科學(xué)進(jìn)步之時(shí)，人造生命看起來更令人驚奇。實(shí)際上，比“創(chuàng)造”一詞更貼切的字眼是“干預(yù)”。

演化之樹的一個(gè)分支

推動(dòng)生物工程的加拿大“粉紅軍合作組織”指出，這項(xiàng)研究的影響媲美“計(jì)算機(jī)革命”，文特爾創(chuàng)造了“演化之樹的一個(gè)分支”，值得頒發(fā)諾貝爾獎(jiǎng)。

這種技術(shù)若得到善用，將會(huì)造福人群。某些細(xì)菌可以用于提煉生物燃料（較一般燃料潔凈）或者清理損害環(huán)境的污染物，譬如溫室氣體二氧化碳。研究員更希望可以研究如何應(yīng)用此技術(shù)加快疫苗的生產(chǎn)過程以及制造全新的食物原料和化學(xué)物。文特爾說，日后科學(xué)界試圖設(shè)計(jì)一些人們希望生物學(xué)可以設(shè)計(jì)出來的東西時(shí)，合成細(xì)胞的科技將會(huì)大派用場(chǎng)。

文特爾相信他的研究對(duì)人類對(duì)“生命”的定義產(chǎn)生了頗為重要的改變。倘若研究更進(jìn)一步，說不定文特爾將來能夠利用合成DNA創(chuàng)造出全新的生物。他認(rèn)為這不會(huì)構(gòu)成道德問題，因?yàn)楦脑旒?xì)胞只不過是“重組”自然生物的縮小版本而已。

文特爾本人承認(rèn)，研究中涉及的技術(shù)，從理論上來說有可能用于制造新的致病細(xì)菌，甚至用于研制生物武器。對(duì)此，他說將慎重考慮該公布哪些研究細(xì)節(jié)，而且在實(shí)驗(yàn)中也會(huì)采取特定措施，以確保新造出的細(xì)菌只能在實(shí)驗(yàn)室“溫暖的培養(yǎng)液”中生存，不會(huì)成為“魔鬼細(xì)菌”。

文特爾還希望能回到他最初的設(shè)想，通過完整而合理的“修剪嫁接”，創(chuàng)造一個(gè)最小的基因組。這個(gè)雄心勃勃的設(shè)想將成為生物科學(xué)的一個(gè)新的里程碑，生物技術(shù)將從逐個(gè)基因操控，發(fā)展為一個(gè)以“批量生產(chǎn)”方式改變生命的合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)。

為此，文特爾就像一個(gè)聰明的園丁一樣，在過去的十年里鍥而不舍地向這個(gè)方向努力。顯然，他為細(xì)菌互換“零部件”的想法十分成功。細(xì)菌族中的每個(gè)物種，或一群物種，都有一個(gè)由數(shù)百個(gè)或數(shù)千個(gè)基因構(gòu)成的基因子集，這個(gè)基因子集來自于包含了無數(shù)個(gè)基因的基因庫。因此對(duì)雖有親緣關(guān)系但有很大不同的細(xì)菌進(jìn)行比較，可以揭示一種與最小基因組概念類似的“核心能力”，以尋求制造出有實(shí)用價(jià)值的細(xì)菌（比如批量生產(chǎn)某種特效藥物）的途徑。

文特爾的目光并不僅僅放在細(xì)菌上，除了尋求最小基因組之外，他還瞄準(zhǔn)了單細(xì)胞的藻類。從單細(xì)胞的細(xì)菌跨越到單細(xì)胞的藻類，聽起來是很短的一步。但在生物分類上，藻類與細(xì)菌是完全不同的，這一類生物包括動(dòng)物、植物、真菌及藻類。

藻類的有趣還體現(xiàn)在其他方面。包括文特爾在內(nèi)的許多人都想用藻類來制造生物燃料。它們可將大氣中和發(fā)電站排氣中的二氧化碳，通過光合作用轉(zhuǎn)化為石油或柴油。目前幾乎所有用來生產(chǎn)生物燃料的微生物都是通過發(fā)酵作用來實(shí)現(xiàn)這一目的的，利用藻類就可以省掉一些中間步驟。

那么“人造生命”技術(shù)帶給我們什么益處呢？首先是應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和解決環(huán)境問題，這也是該研究的最初目的。其次，在基因診斷方面，我們更深入地了解了自己生命的組成元素，從源頭封殺困惑我們?nèi)祟惖亩喾N遺傳疾??；能夠定制細(xì)胞，替換自體受損和病壞器官；能夠造出高效精準(zhǔn)的細(xì)胞生物，將藥物直接送達(dá)病灶；還將提高生命的本質(zhì)，不僅人和人之間能進(jìn)行完美的基因互換，還能合成更加高等的基因染色體實(shí)現(xiàn)人種的優(yōu)化。未來的人類將和科幻電影里的人一樣能夠不斷再生，并保持一種思想狀態(tài)，也就是我們所說的“記憶克隆”。這樣人就有可能不死，而且思想也能一步步循環(huán)下去。

文特爾的目的是要實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)菌基因組的全面控制，將研究對(duì)象擴(kuò)大到各種不同的微生物。他麾下的合成基因組公司已和?？松梨冢‥xxon Mobil）簽約，將由其斥資6億美元，從藻類中制作生物燃料。文特爾表示要努力“建立完整的藻類基因組，這樣我們就可以改變?cè)孱惿L中50%-60%的參數(shù)，藉以形成各種超多產(chǎn)的有機(jī)體。”到目前為止，通過對(duì)眾多海水微生物DNA的分析，文特爾已擁有約4千萬種基因的庫存，其中大部分源自于藻類。他說，這些基因?qū)⑹且还P可觀的資源，足以使捕獲的藻類產(chǎn)生有用的化學(xué)物質(zhì)。

現(xiàn)在，文特爾的研究人員為?？松梨谑凸緞?chuàng)造的是一種特別設(shè)計(jì)的藻類，能夠捕捉二氧化碳并將其轉(zhuǎn)換為生物燃料，其他的應(yīng)用領(lǐng)域可能包括醫(yī)藥制造、環(huán)境清理和能源生產(chǎn)。在文特爾的設(shè)想中，他所“設(shè)計(jì)創(chuàng)造”出的藻類將具備在陽光下把二氧化碳轉(zhuǎn)化為藻類油并能夠排放出體外的特性。也就是說，如果這一進(jìn)程能真正切實(shí)有效的話，那么二氧化碳就會(huì)從一個(gè)污染廢物變?yōu)橐环N寶貴的原材料，甚至可能值得為此建造二氧化碳的捕獲系統(tǒng)及傳輸管道。

過來的人類將和科幻電影里的人一樣能夠不斷再生，并保持一種思想狀態(tài)，也就是我們所說的“記憶克隆”。

被魔鬼還是天使操控

人們對(duì)知識(shí)和智慧的渴望不啻于盲人渴望光明，正是對(duì)科學(xué)真理的追求推動(dòng)了社會(huì)前進(jìn)。從宣揚(yáng)天體運(yùn)行的布魯諾、研究血液循環(huán)的塞爾維特這些科學(xué)先烈，到克雷格·文特爾這樣的科學(xué)先鋒或科學(xué)“怪才”，根本就無法停下探索自然奧秘的腳步。

今年63歲的美國遺傳學(xué)家克雷格·文特爾被稱為基因研究急先鋒、“人造生命狂人”，他總是走在時(shí)代的前面,同時(shí)也是一名財(cái)產(chǎn)過10億美元的企業(yè)家?？茖W(xué)界一直有人質(zhì)疑他將基因組研究活動(dòng)變成一種相互競(jìng)爭(zhēng)的比賽。1946年出生的他，曾在越南服役，在照顧傷兵時(shí)決心從醫(yī)。1991年，文特爾就宣布開發(fā)出新的DNA測(cè)序技術(shù)。1992年成立了私人基因組研究所。約3年后，他成功分析出一種導(dǎo)致幼兒腦膜炎的生物體的基因組序列。2000年，文特爾以及他創(chuàng)立的塞萊拉基因技術(shù)公司和人類基因組計(jì)劃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(zhì)組圖譜的計(jì)劃。2005年文特爾成立了Synthetic公司，期望研究出能生產(chǎn)可替代燃料的生命形式。2007年9月初，文特爾首次對(duì)外公布承載自己遺傳秘密的、最完整的個(gè)人基因組圖譜，分別于2007年和2008年入選《時(shí)代》雜志“全球最有影響力百人”。

克雷格·文特爾是以其“一半是天使，一半是魔鬼”的形象聞名于世的，他的聰明才華和功利激進(jìn)一樣讓人印象深刻。文特爾曾組建了私營研究機(jī)構(gòu)— —塞萊拉公司，以此與“國際人類基因組計(jì)劃”的國際實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合體競(jìng)爭(zhēng)，最終，公私兩家同時(shí)宣布成功繪制出人類基因組草圖，測(cè)序報(bào)告分別發(fā)表在英國《自然》和美國《科學(xué)》雜志上。他曾想將人類基因組圖譜申請(qǐng)成專利，又曾想以收費(fèi)方式為個(gè)人繪制基因圖，但終因成本難以降低而不了了之。此后，他心灰意冷地消沉了幾個(gè)月，2002年重出江湖，成立克雷格·文特爾科學(xué)基金會(huì)，開始了他創(chuàng)造新物種的探索。早在2006年，他就已將一套生命必備基因和“自由的能生長繁殖的生命有機(jī)體”在美國申請(qǐng)了專利，還向其他100多個(gè)國家提出了專利申請(qǐng)。

文特爾搶灘“造物市場(chǎng)”的舉動(dòng)引起了生物行業(yè)的擔(dān)憂，加拿大生物倫理學(xué)組織譴責(zé)這種行為是“企圖在社會(huì)上實(shí)施一項(xiàng)異常的新技術(shù)而不說明它的全部影響”。該組織研究人員吉姆·托馬斯說，這種壟斷行為施放了一個(gè)信號(hào)，合成工業(yè)和合成生命形式私有化這樣的高端商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)開始；文特爾公司正在變成合成生物界的“微軟”。在這些權(quán)利進(jìn)一步發(fā)展之前，必須考慮它們對(duì)社會(huì)、道德及環(huán)境等方方面面的影響，并廣泛探討它們的社會(huì)需要程度和可接受程度。同時(shí)，該團(tuán)體的38個(gè)組織聯(lián)合號(hào)召多個(gè)國家的專利局從安全方面著想，抵制文特爾的專利申請(qǐng)。

文特爾從不掩飾他科研工作的“商業(yè)指向”。當(dāng)初因?yàn)槿祟惢蚪M圖譜“專利計(jì)劃”落空，不但令他自己錢包大損，甚至后來還被塞萊拉的董事們踢出公司，當(dāng)時(shí)文特爾情緒低落到選擇逃到他那艘95英尺長的新游艇“魔法師二號(hào)”去自我療傷。但這一次文特爾應(yīng)該不再失手了，“人造生命”成果由文特爾自己的研究所一手掌控。文特爾自信地表示：“人造生命”的技術(shù)價(jià)值“超過萬億美元”。

盡管存在著諸多爭(zhēng)議，文特爾似乎鐵了心，決定繼續(xù)帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)和他的專利前進(jìn)——他認(rèn)為，這是他作為科學(xué)家的權(quán)利。然而，當(dāng)他們把科學(xué)推到了社會(huì)容忍度的邊緣時(shí)，評(píng)論家們就會(huì)站出來批判他。

說它不道德也好，對(duì)它加以限制也好，顯然都是不合適的，畢竟“人造生命”是科學(xué)家長期以來追求的一個(gè)夢(mèng)想。如今夢(mèng)想成真，相信沒有多少人真的希望文特爾就此罷手。因此，關(guān)鍵是管制上的合理、規(guī)范和透明，如果能做到這些，人們會(huì)從這項(xiàng)技術(shù)中獲益無窮；反之，貽害也同樣不可估量。