我們知道不同的基因組合次序決定了不同個體的產生——世上只有一個克雷格·文特
我幸運至極,能夠一直參與最棒的、最具潛力以及最有益的科學冒險之一。我相信我的故事還是值得講述的——盡管這飽受爭議,其中既有政治、經濟的原因,也有科學的原因——但我非常清楚,我的研究也表明,記憶是十分善變的。我想說,這些故事是唯一的事實,因為它們依賴于機會、人、我的回憶以及來自影響我生活的部分經驗。這也是第一本以作者的60億堿基對為附錄的傳記,是克瑞格·文特(CraigVenter)以新的形態呈現,在我離開人世的時候,這本書能有更長的生命。除了為讀者和歷史留下這最終的闡釋,我別無選擇。
我的童年
在我關于童年的記憶中,最鮮活的印象是我的絕對自由。現在的母親為孩子的一天制訂了詳細到每分鐘的計劃。他們為孩子準備了移動電話,以保證孩子不會失去聯系。更有甚者,他們動用GPS來掌握孩子的行蹤。但就在半個世紀前,孩子們的生活沒有被如此固定,而且經常脫離家長的“監視”。
我很慶幸生在一個以“自由”為傳統的家庭。我母親幼時就喜歡光著腳攀登圣地亞哥奧申海灘邊的懸崖。我父親就在愛達荷州的斯奈克河河畔長大,暑期時便會到他叔叔在懷俄明州養牛場工作。我在加利福尼亞州度過了我的童年,我的父母只是簡單地告訴我“去玩吧”。有了這樣權威的認可,我發現我喜歡冒險并敢于面對挑戰——這一點是那時的我沒有真正認識到的。
在那時,我最喜歡的一個目的地就是當地的機場。我經常在跑道附近的草叢中觀察飛機。結果,作為Dc-3雙引擎螺旋槳飛機的愛好者,我如想象中的一樣成為了老花眼。有一次,這架飛機停準位置準備起飛,我覺得我的機會來了,比賽即將上演!我蹲在離機體足夠近的地方數著機體上鑲著的釘子。當兩個增壓器引擎上升時,我極力跳起,一下子跨上我的自行車。我能感到我的肌肉都是緊張的,一個勁兒踩著腳踏板。飛機開始起飛,我還是一股腦地竭力往跑道前方騎去。
在靠近機場建設地的地方,我的父母擁有一個價值9000美元的小平房,這是密爾比瑞(Millbrae)一個聚集了中下階層的社區,居民不足8000人。這個地方,101號高速路從東邊走過,鐵路從西邊穿過,南方和北方滿目部是牧牛的場景——這些鄉村景致被新機場的興建逐漸覆蓋——從舊金山市政機場一直到改名后的舊金山國際機場。
當我還是一個小男孩的時候,舊金山機場是很不一樣的。那時沒有安檢,沒有攝像頭,沒有防護電網。所能用來隔離跑道和普通路面的就是一個排水溝和一條小溪。我總是能和幾個伙伴一起翻過一個斜坡,趟過水路,到達另一岸。開始,我們只是在草叢中觀察飛機準備起飛的時刻,我們驚訝于飛機在起飛前的工作竟然進行得如此緩慢。忘記是誰提出的主意,總之我們在某個時刻開始覺得自己騎自行車都會比飛機快。所以我們就一直等到一架飛機準備起飛時,跳上我們的自行車,然后一直跟飛機比著賽地飛奔,能騎多遠就騎多遠。我們甚至可以在一剎那領先于飛機,但是飛機起飛后自然就超越我們了。
現在,我經常出入于舊金山國際機場,無論何時,當我身處那條東西向跑道的時候,我總是能回想起我的童年。并不難想象,當飛行員看到一票毛頭小子在飛機旁瞎搗鼓時是多么緊張 在我童年中的每一天部充滿了快樂和探索。和在學校受到的教育相比,這對我日后的發展,至少在DNA方面的研究有著更大的影響。
當我在密爾比瑞市長大時,更多的證據證明我天性就愛冒險。我有很多在鐵軌上的冒險經歷,甚至差點送命。火車轟鳴聲響徹日夜,同時,它也是帶我爸爸去舊金山工作的交通工具。我們住的地方并不十分方便,我和哥哥格雷要跟隨母親帶著我們的紅色玩具小馬車穿越鐵軌,才能到對面的雜貨鋪買東西回家。
鐵軌無疑是另一個被禁止的玩樂場所。我們經常在鐵軌上玩。一種游戲就是把你的耳朵貼在軌道上,看誰能在第一輛火車來之前堅持最長時間。我們還把一枚硬幣放在鐵軌上,好讓火車把它軋平。(在最近一次回來的時候,我曾試圖再次這樣做,但遺憾的是,現在的硬幣不是銅制的.想要把它軋平太難了。它們甚至不會在軌道留下一粒金屬粒。)當我長大一些,大約7歲左右,我們的冒險升級了。我們開始往經過的貨車上跳,其實這個對于一個小男孩來說,沒有說起來那么輕松。就算在一個慢行的火車上,最后一節車廂的乘務員都會沖我們大喊,讓我們趕緊下去。
很多小時候的活動都發生在我家的后院,其中有我弟弟基思的幫助(現在他是美國國家太空總署的建筑師)。事實上,我們總管那叫“后后院”,因為它在我們的花園和一個三英尺高的籬笆后邊。在這個院子的一頭是混合肥料堆,一個支架和一排蘋果樹。另一頭就是我的領地了:一顆杏樹,黑莓叢,其中最好的東西是,有很多能讓我用來塑造的泥土。
我構建的東西在開始時只是些小玩意兒,大多數是小且精致的隧道或堡壘。每個月我都要存下一美元去買輪船或軍用機的塑料模型。我們發現,通過讓模型著火,我們可以讓戰爭游戲看起來更逼真。玩具小兵也很好點燃,然后把被燒軟的塑料弄成好玩的樣子。當我的隧道逐漸發展成規模后,我的“縱火欲”也進一步上升,我甚至在它們中間放鞭炮。
受到《大眾機械》雜志(Popular Mechanics)的啟發,我的野心逐漸轉向齒輪方面。這個雜志介紹了一個結構不_太復雜、通過船舶夾板就能造一個八英尺大的水上飛船的計劃。在舊金山灣區居住的我們,總是被水包圍著,但是我的家人似乎喜歡陸地上的運動——網球和高爾夫——所以我們一直沒有好好利用周圍的舊金山灣。看到這個計劃,我仿佛看到了自己享受水趣的第一個機會。通過修剪草坪和送報紙所掙,我有了足夠的錢買材料。我的朋友湯姆·K,在美術方面很有才華,他教我怎么將計劃落實到木板上,怎么使用基本的工具。造這樣一個船花了我好幾個月的時間。我父親其實一直篤定認為我不會成功,而目附之以很好的理由:因為我沒有舷外發動機。最后,他的一個朋友以14美元的價錢賣給我一個1940年代出廠的破舊引擎。就這樣,我不得不學習怎樣拆卸這個發動機,然后把他們再組裝起來,以期能再次運轉起來。我用了50加侖的汽油作為測試儲備,最后,我成功了。
醫學啟蒙
1967年,我去了越南,在一所戰地醫院當海軍救護兵。
在特種部隊學校畢業后,我在巴布亞海軍醫院接受了醫護培訓。很快,我成為了高級海軍醫護兵,而且被允許在基地以外的地方住。我的祖父母在他們靠近奧申海灘的老房子后邊有個小棚子,我就住在那里。那時,我駕著自己那輛305cc排氣量的本用Dream(這是本田在那時最大的摩托車了)去醫院。
這里的工作讓我有了對人類疾病的大體感覺。我發現,在對給髓膜炎的患者做骨髓穿刺以及給肝炎患者取活組織切片檢查方面,我頗有天賦。過了一段時間,我就開始負責大的傳染病監護,我管理著一個20余人的海軍醫護兵隊伍,我們三班倒,連軸照顧數以百計的病人,這些病人得的病從瘧疾、肺結核到霍亂,什么都有。十年后,我就可以解碼引起這些疾病的基因了。
醫院成了我逃避紀律、軍規和每天早上七點制服檢查的庇難所,我很少穿制服,總是穿著牛仔衣或手術服。每天下午,一旦趕上我在三點結束工作的時候,我就去沖浪。跟高中的生活比起來,在這里的生活也很煎熬,我需要找一個女伴。我周圍全是海軍護士。仍是作為一個海軍醫護兵,我是被禁止與這些護士約會的,因為她們屬于官員。當然,這對我并不構成威脅。我先和護士長約會,不過后來我又盯上了她的朋友。
曾經做過海軍醫科學生的醫護兵每個月都面臨從海軍到軍官的調整。在去越南前,我的醫學培訓至多也就半年的時間。大多數的醫護兵在戰爭中犧牲了,醫護兵在那罩的生還機會只有一半的幾率。
但是,因為我對圣地亞哥來說是太重要的一個醫生了,每個月的交換名單中都沒有我,有時甚至在最后一刻被替換掉。結果我竟然連續十四個月都沒有上名單。當我終于上榜后,腳注注明我被派到了長灘的海軍站,我可以在那里的急診室工作。我簡直很震驚,繼而非常高興。
捐獻者
在我們開始著手準備繪制第一個人類基因組圖之前,我們就很想知道誰能如此榮幸成為第一個被繪制基因的人。誰將擁有這份科學好奇心,誰將保持這份自信,準又能以如此平和和謹慎的態度允許自己的基因被繪制出來?誰能對這項活動有足夠的理解,而且對自己的基因組圖出現在網絡上可以保持中立?尤其是在他們的生理秘密全都公之于眾的情況下。
人類基因呈雙螺旋結構,像繩索一樣互相纏繞。每個人的23對染色體是成對存在的,23個來自母親的x染色體,23個來自父親,若是男孩子還包括Y染色體。一個很明顯的問題擺在我們面前:我們應該選擇男性捐獻者還是女性捐獻者?如果選擇男性,我們可以同時得到X和Y染色體,但是二者都只能得到一半,而不是成對出現;如果選擇女性,我們將有23對x染色體,但這樣就完全沒有Y染色體了。如果只選擇一個人,我們能得到相對公平的數字嗎?還是干脆就選擇克林頓總統為捐獻對象?對于捐獻者而言,他(她)要付出的代價和風險如何?我們很快認識到這樣的顧慮其實沒什么關系,對于繪制人類基因組圖來說,付出努力去達到盡可能多樣的人類基因是毋庸置疑的。
當我們開始尋找基因捐獻者時,我和研究員哈姆不約而同地感覺到,沒有人比我們倆更合適了——我們深刻了解這項活動以及將之公之于眾的風險。我和哈姆對自己的基因都充滿了十分自然的 好奇,我們誰也不相信過于簡單的基因決定論,不相信我們一生的軌跡可以由基因精確描述出來。我們并不認為這是多么大的一個風險,但我們或許會從貶低我們的人那里得到政治攻擊,當他們知道我們用自己的DNA采樣時。
對于捐獻者,其他專家組成的委員會告訴我們兩個主要事宜。
第一,是否有必要明確捐獻者的身份,因為如果在他們的基因中發現了致病基因,他們的生命信息就被泄露了。同時,如果在他們的基因中發現了反社會性質的突變或者個體性的混亂,那么他們的個人問題就將隨著基因組圖的公布而被揭示。最后的決議是,為了保護我們的捐獻者,我們永遠都不會公布捐獻者的身份,除非捐獻者自愿這樣做。
第二,就牽扯到道德問題了。專家委員會擔心這些數據中有可能被某些人拿去搞種族主義。但在我看來,如果只找5個白人男性的基因來描述整個人類——尤其是當人們的基因組水平看上去都一樣的時候——是一個基礎性的錯誤。對于這樣的反擊,專家委員會立刻同意基因多樣化了。我們想集結20個捐獻者,并在《華盛頓郵報》做廣告。那時候,我的塞萊拉(Celara)基因測序公司已經成立,我們還要在公司和美國應用生物系統公司(Applied Biosystem)周圍做廣告。
每一個捐獻者,包括我和哈姆,都被要求接受了解相關風險的課程,而且還要簽署必要的合同。當工作人員把合同給我時,我開玩笑說,我絕對不會接受能夠把這個長達30頁的復雜法律條文讀完的人。
我的基因
16歲那年,我還留著長發的時候,我第一次通過Y染色體知道了基因工程這個東西。
我對冒險的鐘愛或許就是由于在我的基因深處有這樣的因素,它讓我總在看到事物之前就有躍躍欲試的感覺。一種說法是我在面臨困境時的興奮與多巴胺有關,多巴胺是大腦里的神經遞質。或許我這樣的“激進者”有著不同尋常的促進多巴胺分泌的器官,包括對快樂的感覺。以色列的一個研究組是第一個把獵奇與多巴胺受體4聯系到一起的。在11號染色體中,不同的純黃色的多巴胺受體4確實影響著風險的承受能力。基因是有張力的,包含48個基本組,這些基本組會被復制2至10遍,復制得越多,就越有可能像那種為了知道撞墻是什么感覺就直接撞上去的初學走路的孩子。
我能夠游泳,并且能游很遠,這一點從某種角度來說就因為我的基因中沒有發生突變,我是指負責腺苷單磷酸鹽脫氨基酶1,或者腺苷一磷酸鹽脫氨酶1(AMPD1),它對肌肉的新陳代謝有很重要的作用。一旦發生突變,最常見的情況就是引起疼痛、抽筋或者早衰。所有的變化就是C到T的變化,阻止酶的形成,瓦解承受力。很幸運,我沒有發生這樣的變異。
現在,由于肥胖者的上升,美國西部的成年人中,糖尿病已經達到了流行病的比例。盡管越來越粗的腰圍和缺少運動是主要原因,但其中也有基因的問題。我的基因中有這個風險嗎?分析顯示我確實有必要為此擔心。兩個基因——ENPP1和CAPN10——已經被證實與糖尿病有關,我擁有前者的變體,被叫做K121Q,與2號糖尿病和心臟病有關。但是,我們對基因影響的了解還不足夠清楚,我們不知道那基因如何影響我的2號糖尿病風險。
在我的100兆個細胞中,每一個細胞都將我的DNA包裝成46對染色體。這是人類典型的人染色體數目,并沒有什么特別之處。在我的染色體周圍散布著23000個基因,這比我們之前想象的要少。這些基因的排列并沒有特定的規則,而且有相同功能的基因也并不一定都聚集在一起。總共只有20種不同的氨基酸作為組合成分,我的細胞可以創造很多綜合體來生產不盡相同的蛋白質,如頭發中的角質素和血紅蛋白,以及血液中的血色素。蛋白質可以攜帶信號,比如胰島素,或者接受胰島素。還有我們的視覺色素,神經遞質接收器,以及味覺和嗅覺的接收器,從結構上來說,它們都是相似的。沒有為心臟或大腦編碼的染色體,每一個細胞都有發展成一個完整器官的潛質,但很顯然,不是每個細胞都這樣做了。在對細胞的了解中,我們還處于初級階段。我們不完全了解強有力的細胞在胚胎、干細胞中是怎樣停止各種各樣基因的組合轉而形成200個不同類型的特殊細胞,比如最終形成大腦或心臟這樣的器官的神經和肌肉細胞。但無論如何,我們知道不同的基因組合次序決定了不同個體的產生——世上只有一個克雷格·文特。