文特爾 追逐基因的人生

　　
　　冒險少年的蛻變
　　
　　2010年5月20日，克萊格?文特爾（Craig Venter）宣布成功制造出人造細胞“辛西婭”，引起全球激辯，這個熱愛冒險、擅于炒作的科學家，也走進了公眾的視野。
　　文特爾認為，他的成功很大程度上要歸功于自己熱愛冒險的天性——這點從小就顯現(xiàn)出來了。小時候，他家在鐵路的旁邊，鐵路成了他和伙伴們的冒險場所。他們把硬幣扔到鐵路上，讓來往的火車把上面的數(shù)字壓平，或是在火車到來之前把耳朵放在鐵路上，比誰能堅持最長的時間。到后來，他甚至嘗試著在火車司機的怒吼聲中扒上來往的車廂。
　　學習似乎不是他的強項。上高中時，文特爾甚至在單詞拼寫上還存在困難。幸運的是，在最后一門課程里，他寫了一篇熱情洋溢的支持共和黨候選人的文章，這讓持保守政治觀點的老師手下留情，給了一個D-，才順利畢業(yè)了。
　　因為游泳特長，亞利桑那州立大學給了他一份獎學金，教練也建議他朝職業(yè)運動員的方向努力。但是，文特爾厭倦了這種循規(guī)蹈矩的生活，又因為帶領同學抗議學校受到懲罰，所以來到南加州，白天喝酒和沖浪，傍晚則在一間倉庫里幫忙給玩具貼上價格標簽，掙點生活費。
　　這個時候，美國正被卷入越南內(nèi)戰(zhàn)。時任總統(tǒng)約翰遜作出擴大戰(zhàn)爭的決定后，越來越多的年輕人從舒適的美國鄉(xiāng)村來到了充滿死亡氣息的越南雨林。在猶豫之后，文特爾不顧父親反對，把長發(fā)剪掉，成為一名海軍士兵。
　　他的智商測驗在新兵中名列第一，所以可以自由選擇軍隊里的工作。最后，他決定進入海軍醫(yī)院，成為一名醫(yī)護兵。這一決定對他產(chǎn)生了深遠的影響。在那里，文特爾見識了很多種疾病，也學會了諸如活體組織切片這樣的醫(yī)療技術。
　　殘酷的戰(zhàn)爭也讓他對世界產(chǎn)生懷疑，并決定用自殺來逃避這一切。文特爾計劃在大海里結束自己的生命。他從海灘出發(fā)，向深海游去，準備在筋疲力盡之后沉入海底。不過，他低估了自己的游泳技術和體力——游了一英里后，不僅沒有沉下去，反而開始懷疑起自殺的決定，所以，還是先游回去再說。
　　越南的經(jīng)歷讓文特爾迅速地成長起來，也改變了自己的性格。退役后回到加州，他決定繼續(xù)學業(yè)，成了當?shù)匾凰鐓^(qū)大學的學生，并連續(xù)3個學期獲得全A的成績，隨后轉入加州大學圣地亞哥分校。在一門課程里，為了完成書評作業(yè)，他閱讀了生物學家詹姆斯?沃特森的自傳《雙螺旋》。沃特森介紹了自己和同事發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結構的經(jīng)歷，這激發(fā)了文特爾對于基礎生物學研究的興趣，他開始師從酶學家Nathan O.Kaplan進行生物化學研究，并獲得博士學位。
　　
　　人類基因組測序之爭
　　
　　我們幾乎全部的遺傳信息都保存在基因組里。如果把基因組比作一本書的話，那人類的性別性向、眼睛的顏色、智力等可以遺傳的形狀都被寫在這本書里。這本書一共只有4個字母，分別對應4種不同的化學物質。如果可以知道基因組的序列，或是知道這本遺傳之書的全部內(nèi)容，就會幫助理解生命的本質。
　　英國生化學家弗雷德里克?桑格首先發(fā)明了霰彈槍定序法。這種方法可以把完整的基因組打成很多小片段，分別對每個小片段進行測序，然后再把這些片段的序列按照一定的算法拼接起來。此后，加州理工學院的胡德又發(fā)明了自動測序法。隨著一些簡單生物的基因序列被測出來，科學家開始討論對人類基因組進行測序的可能性。
　　胡德的文章引起了文特爾的興趣。他說服上司買了一臺可以用來進行自動測序的儀器。這時候，詹姆斯?沃特森也來到國立衛(wèi)生研究院，成為他的上司。
　　1990年左右，文特爾的研究取得重要突破。在人的基因組里，絕大部分序列并不被編碼，這些不編碼的區(qū)域占了基因組的95%-98%，又被稱為“垃圾基因”（最近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，垃圾基因也存在生物學功能），而文特爾認為，與其測出所有基因組序列，還不如挑出那些確定可以編碼的基因，這樣不僅可以加快速度，還可能發(fā)現(xiàn)新的基因。
　　這種新技術簡稱EST，在EST的幫助下，文特爾發(fā)現(xiàn)了大量新的基因。這時他作出了一個決定：準備給自己發(fā)現(xiàn)的這些新基因申請專利。不過，沃特森等人強烈反對利用科學發(fā)現(xiàn)申請專利。
　　專利申請失敗讓文特爾和沃特森的關系進一步惡化，最終他決定離開，并獲得7000萬美元的風投，成為一家獨立基因組研究所的領導人。在這里，他和同事改進了霰彈槍定序法，成功地對多種微生物進行了測序。不過，研究所和資助方不斷產(chǎn)生矛盾，最終決定脫離資助方。因為研究所過去良好的聲譽，文特爾很輕松地又籌集到了資金，并創(chuàng)立了一個新的機構：塞雷拉基因組公司。
　　在塞雷拉基因組公司，文特爾將注意力轉移到了人類的基因組測序。人類的基因組比之前測序的微生物的基因組要大得多，大約有60億個字母。1990年，美國能源部和國立衛(wèi)生研究院投資30億美元，開始了人類基因組計劃，領導人是分子生物學家弗蘭西斯?柯林斯。
　　不同的實驗室和科學家都想從政府的巨額資助里分一杯羹，因此展開了明爭暗斗。在測序方法上，柯林斯堅持使用準確度高、但進展較慢的桑格測序法；此外，基因組計劃牽涉了太多的科學家和獨立實驗室，協(xié)調很不方便，進展很慢。文特爾就不一樣，他堅持使用速度快但準確率不高的霰彈槍定序法，同時，利用計算機發(fā)展出了相對成熟的拼接算法來彌補霰彈槍定序法的缺點。很快，他們的進展就把整個基因組計劃甩在了后面。
　　文特爾公開表示，自己的公司會在2000年左右完成計劃，并會為測出的基因申請專利。這個決定引起了軒然大波。如果計劃實現(xiàn)了，以后無論是科學家研究某個基因或是普通人希望了解自己的基因序列，都要給塞雷拉公司支付費用。支持者認為，申請專利可以保護科學家的勞動成果，鼓勵創(chuàng)新；而反對者則認為，科學研究的精髓在于通過論文公開所有的研究結果，這樣才能更好地交流。
　　這個決定顯然不能被柯林斯接受，最后，在克林頓的調解下，文特爾同意和人類基因組計劃合作，并在完成測序工作以后的同一時間宣布結果，把所有數(shù)據(jù)公開放到數(shù)據(jù)庫里，提供免費下載。
　　2000年6月26日，包括文特爾在內(nèi)的幾位基因組科學家以及美國總統(tǒng)克林頓、英國首相布萊爾在白宮宣布人類基因組草圖完成。文特爾作了一次漂亮的演講，他說：“有些人告訴我，對人類的基因組進行測序會損失人性，因為生命將不再存在秘密。詩人們則認為基因組測序是對整個世界徹底的還原，因此會剝奪他們的靈感。不過事實正好相反，復雜而沒有生命的化學物質可以構成我們的遺傳密碼，這是如此的奇妙，更能體現(xiàn)人類的精神，足以讓哲學家和詩人們感嘆一千年?！?br/>　　
　　合成基因組
　　
　　在過去幾十年里，文特爾一直在嘗試“閱讀”基因之書。而在經(jīng)歷了被迫離開塞雷拉公司又東山再起之后，他希望更進一步，不僅能“讀”，還要會寫，于是開始致力于合成基因組的研究。
　　文特爾選中了蕈狀支原體，先合成出和病毒基因組大小相仿的片段，再組裝合成完整的基因組。然后，把人工合成的蕈狀支原體基因組轉移到另外一種細菌山羊支原體中。再除去山羊支原體里原有的基因，這樣就得到一個全新的細胞：山羊支原體的細胞質和蕈狀支原體的基因組。
　　在新合成的基因組里，文特爾加了4個水印，包括了所有研究人員的姓名。在新的細胞里，他們清楚地看到了這4個水印，這說明實驗成功了。
　　這項研究引起了巨大轟動。很多新聞都以“合成生命”作為標題。不過這離真正的合成生命還有很大的距離，想真正地合成生命，還需要對生命規(guī)律有更加深入的了解。如同一個不識字的孩子，也能照葫蘆畫瓢地抄出一本書，但如果對書中語言的語法和文字沒有基本的了解，是不會理解其內(nèi)容的。
　　理解基因組，正是文特爾下一步的研究內(nèi)容。他把自己的帆船改成了一艘實驗船，在大海里尋找形形色色的新生命和新基因。他發(fā)現(xiàn)很多海洋微生物可以把二氧化碳轉化為甲烷，因此決定展開新的研究，合成出可以在消耗二氧化碳的同時產(chǎn)生能源的新細胞。也許這位充滿個性的科學家會在全球暖化和能源問題上給世界一個驚喜。