被顛覆的達爾文

沈玥

有三個問題困擾了人類幾千年——我是誰？我從哪里來？我要去哪里？

究竟我們的生命的本質(zhì)是什么，我們從怎么樣的一個形式，演化而來，我們未來可能會變成什么樣子？

從上帝到基因

在文明初期，關(guān)于這個問題，西方主要是以上帝創(chuàng)世紀(jì)的故事呈現(xiàn)，而東方則是盤古開天辟地、女媧造人的傳說。

我們的生命的本質(zhì)是什么，我們從怎么樣的一個形式，演化而來，我們未來可能會變成什么樣子？

冥冥之中，大家都覺得有一個超越生命之上的存在，在掌控著生命，這好像已經(jīng)成為一個共識，但是科學(xué)的發(fā)展使得我們摒棄了這樣陳舊的觀念。

從孟德爾用三萬多株豌豆發(fā)現(xiàn)遺傳的規(guī)律，到后來格里菲斯和艾弗里證明了DNA才是遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)，再到富蘭克林通過晶體衍射給DNA拍了照片，在這個基礎(chǔ)之上，沃森和克里克又通過解析DNA，發(fā)現(xiàn)它原來是雙螺旋結(jié)構(gòu)……這樣一步一步，我們慢慢對生命的本質(zhì)有了一個清晰的概念。

那么下一步就是研究這些信息是怎么樣構(gòu)成生命的，這樣簡單的四個堿基，A、T、C、G，它是以怎么樣的一個形式，使得我們?nèi)顺蔀槿?，動物成為動物?/p>

在20世紀(jì)的最后十年，“人類基因組計劃”使這個問題有了決定性進展。

參與“人類基因組計劃”的六個國家，用了13年的時間，花了30億美金，完成了第一個個人的基因組的測定和描繪，這之后，我們才大概知道了原來生命是這個樣子。

在這之后有成千上萬的基因組得到解析，我們慢慢地知道了我們頭發(fā)的顏色，五官的樣子，我們的高矮胖瘦，為什么會這么不同。

除了人類之外，我們對其它的物種也有了遍地開花的研究，我們越來越了解到生命是怎么樣演化過來的，我們也知道物種之間的相似處和差別是什么。

所有的這些秘密都藏在基因和基因組里面。

基因一直在變化

比如說我們和植物只有17%的相似性，我們和小白鼠卻有80%的相似性，我們和猴子、大猩猩的相似性已經(jīng)超過90%。我們?nèi)撕腿酥g這么不同，但是在我們的基因組上，也只有0.5%的差異。

基因這個生命密碼，就像是一個啟動生命的程序，但它并不是一成不變的，相反，它一直在變化。

大家看到西蘭花、卷心菜、花菜，這幾種我們餐桌上非常常見的食物，它們長相不同，味道不同，但它們卻是甘藍這個2500年以前出現(xiàn)的植物，因為基因隨機突變，長期自然選擇之后演化出來的一些新的生物。

顛覆達爾文

隨著技術(shù)的發(fā)展，我們已經(jīng)進入可以人為加速生命密碼改變的階段。

比如說線粒體缺陷的問題。線粒體是細胞里面的一個細胞器，當(dāng)這個很小的細胞器產(chǎn)生缺陷之后，會導(dǎo)致非常嚴(yán)重的結(jié)果，比如說先天性心臟病、失明或者是肝衰竭，并且線粒體缺陷是隨著母親向下遺傳的，這也就意味著如果一個母親是線粒體缺陷疾病的患者，那她的孩子無一例外一定都是患者。

而人為的干預(yù)可以改變這個情況。

我們把患病母親的DNA通過核移植的方式，轉(zhuǎn)運到另外一個健康女性的卵子里面，然后用這個卵子來做受孕的載體，這樣一來就可以使得她的孩子不再成為線粒體缺陷類疾病的患者。

他的基因，即他的生命密碼，也由此發(fā)生了改變，這個改變逆轉(zhuǎn)了他一定會得病的命運。

所以，40億年前，生命主要是依靠隨機突變和自然選擇的方式生存的，而我們現(xiàn)在正在通過一種并行式的思路，把進化的過程加速，使它成為一種可以是非自然選擇的定向變異的過程。

在某種程度上，我們已經(jīng)在逐漸地顛覆達爾文的進化論。

緊接著下一個問題是，我們有沒有可能扮演上帝，創(chuàng)造生命？

這里的人造生命不是指AI，不是指Alpha Go，而是指我們在DNA、RNA，以及一系列必需的物質(zhì)基礎(chǔ)上，創(chuàng)造出來的一個活生生的生命。

這個問題在2010年的時候就已經(jīng)有了一個非常肯定的答案。

第一個人造生命

這是一個叫做支原體的基因組的一個序列，科學(xué)家通過計算機以及四種不同化學(xué)試劑的配合，可以從無到有地創(chuàng)造一個完整的基因組，然后把基因組轉(zhuǎn)移到一個受體的細胞里面，這個生命的密碼得以啟動，使得這個細胞搖身一變，變成另外一個物種，我們把這個物種叫做“辛西婭”。

辛西婭是第一個以計算機為母體的一個生命，它的出現(xiàn)意味著什么呢？意味著我們可以以計算機為起點，創(chuàng)造一個生命。

大多數(shù)的細菌都是原核生物，相比較而言是比較低等的生物，而生命的高級形式是真核生物，比如說我們?nèi)司褪钦婧松铩?/p>

能否創(chuàng)造一個人造的真核生物，這是造物的一個新的高度。

這個微生物叫做釀酒酵母，我們平時用它來做面包、饅頭，用來釀酒。最近，我們的團隊做了一個酵母2.0版本，這個2.0版本就是世界上第一個真核的人造生物。

跟辛西婭和酵母1.0相比較，它的區(qū)別是什么？

簡單來說，我們不僅是重現(xiàn)了一個真核生命，我們同時使得它變成了一種工具。

舉個例子，大家都知道胡蘿卜素，它主要是從胡蘿卜里面提取出來的。這個胡蘿卜素在你攝取之后，可以轉(zhuǎn)化成維生素A，它能夠改善你的眼睛和皮膚的問題，那么這個酵母2.0作為工具，只要簡單地通過外源基因的導(dǎo)入，就能生產(chǎn)胡蘿卜素，甚至我們可以控制它的產(chǎn)量。所以這意味著未來我們不需要有胡蘿卜，就可以獲得大量的胡蘿卜素。

再舉另外一個例子，屠呦呦因為成功地從這種叫做黃蒿的植物中提取出青蒿素，獲得了去年的諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎。

青蒿素是目前用來治療瘧疾的唯一有效的藥物，但是在黃蒿里面提取率非常低，只有1%～5%左右，而如剛才所說，通過酵母外源基因的導(dǎo)入，就可以使得我們的酵母變成青蒿素的一個細胞工廠，利用這樣的技術(shù)，一個簡單的生產(chǎn)線，青蒿素年產(chǎn)量即可超過全球需求量的三分之一，這是一個非常可觀的數(shù)字。

在回顧我們創(chuàng)造2.0版本的酵母人造生命的歷程里面，我們發(fā)現(xiàn)它在基因組的解讀上，也是有同樣的趨勢，就是從小到大，從簡單到復(fù)雜。

合成生物學(xué)的作用

大家可能會問，為什么我們要做這樣的事情？

我們現(xiàn)在整個世界的人口是60億，但是在不到40年的時間，這個60億馬上會變成90億。

我們現(xiàn)在所有的食物、清潔能源以及我們的醫(yī)藥，都是圍繞這60億來準(zhǔn)備，滿足60億人口就已經(jīng)非常困難，更不用提90億人口會是怎么樣的一個挑戰(zhàn)。

而合成生物學(xué)的知識和技術(shù)有可能改變這種現(xiàn)狀。

“人造生命”、“新物種”這樣的概念，已經(jīng)不再是離我們很遠的事情，好像科幻片里面才有的，它現(xiàn)在就在發(fā)生，這一刻就在發(fā)生。

在不久的將來，我們也許可以通過生物合成新物種的方式讓更高效、更清潔的能源，全面取代傳統(tǒng)能源;青蒿素的產(chǎn)量不再由種植面積和天氣來決定，可以完全在實驗室通過生物發(fā)酵的形式，通過合成生物學(xué)的方式，大量地產(chǎn)生，惠及大眾;甚至說有器官移植需求的患者，他也不需要再經(jīng)過漫長的等待，而是通過生物合成，讓人工器官立等可取;甚至未來我們的海量的數(shù)據(jù)，都不需要通過硬盤的方式來存儲，一管DNA就可以代表整個文明史。

當(dāng)那一天到來的時候，合成生物學(xué)就已經(jīng)完全地改變了我們的世界。

朝露

/黃燦然

人生不是夢，正相反，

它是我們宇宙般無邊的長夢中的

一次醒，然后我們又回到夢里。

這就是為什么，我們合著眼睛

來到這世界上，為了適應(yīng)光明;

又漸漸失去視力，為了再適應(yīng)黑暗。

你現(xiàn)在醒著的形式，只是一種偶然，

下一次你醒來可能是小草，

或草葉上的露珠。