科學狂人文特爾演練生命自造模式

文/木 子

科學狂人文特爾演練生命自造模式

文/木 子

這是世界上第一個人造細胞。我們稱它為“人造兒”，因為這個細胞完全來自于合成的染色體，用4瓶化學物質在一個化學合成器下制造出來的。這是地球上第一個父母是電腦、卻可以進行自我復制的物種。

——克雷格·文特爾

2010年5月21日出版的《科學》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胞細菌誕生，并將它命名為“辛西婭（Synthia，合成體）。”這項具有里程碑意義的實驗表明，新的生命體可以在實驗室里“被創造”，而不一定要通過“進化”來完成。

自從在《科學》雜志上宣布“人造生命”的科學成果以來，整個世界就像濃硫酸澆上水一樣瞬間炸沸起來，科學狂人克雷格·文特爾（Craig Venter）和他的實驗室立刻在科學界名聲大噪。生物科學界開始描繪未來人造生命的美妙藍圖，生命倫理學家為這一舉動爭論不休，梵蒂岡教廷跳出來指責文特爾想做“上帝”的愚妄，奧巴馬亦立即出動白宮勢力評估科學風險……

科學家在權威學術刊物上發表研究成果本是件尋常事。但極少有人像克雷格·文特爾這樣在發表研究后需要參加國會聽證會，回答議員對有關研究成果所抱有的疑問。“人造生命”撼動的已不只是科學界，還有美國的政治中心。

“這是第一個人造細胞。也是地球上第一個父母是電腦，卻可以進行自我復制的物種。”

人造生命“辛西婭”誕生

自從1953年詹姆斯·沃森與弗朗西斯·克里克發現了DNA雙螺旋結構開始，合成生物學飛速前進。后來人類基因組草圖的完成，又為人類認識基因組結構和功能提供了至關重要的信息。如今文特爾的發現仿佛煉金術中的賢者之石一般，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空前的技術壯舉，他們在實驗室鏈接起100萬堿基對，并成功創建了一個完整的基因組。其神奇之處不僅在于此，還在于他們如有神助般地讓細胞接受了DNA。

領導研究的文特爾說，這個奮斗了15年、花費了4 000萬美元的科技項目，其中的難點就在于如何讓人造基因序列生成人造染色體，經過多年反復的實驗，科學家們終于攻克了所有技術難題，制造出了“人造生命”。

“這是第一個人造細胞。也是地球上第一個父母是電腦，卻可以進行自我復制的物種。”在實驗中制造出世界首個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，在生產疫苗及潔凈能源等領域大派用場。

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

1.科學家選取一種名為絲狀支原體（Mycoplasma mycoides）的細菌，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放入另外一個受體細菌中。通過生長和分離，受體細菌產生兩個細胞，一個帶有人造DNA，另外一個帶有天然DNA。

4.培養皿中的抗生素將帶有天然DNA的細胞殺死，只留下人造細胞不斷增生。

5.幾個小時之內，受體細菌內原有DNA的所有痕跡全部消失，人造細胞不斷繁殖。新的生命誕生了。

這種微生物由藍色細胞組成，能夠生長、繁殖，細胞分裂了逾10億次，產生一代又一代的人造生命。植入的DNA片段包含約850個基因，而人類DNA圖譜上共有約2萬個基因。研究員建構的染色體中的基因，由108萬對“字母”組成，研究員并在合成基因留下“水印”，包括46名科學家和研究員的名字、研究所的網址，以及愛爾蘭作家James Joyce的名句“生存、犯錯、倒下、戰勝，用生命創造生命”，使該生物有了商標。

項目組其他成員表示，這僅僅是一個更宏大工程的一小步，未來他們甚至可以根據客戶需求提供“定制”的有機物。此外，未來科學家還可以制造出能夠產出石油或專以二氧化碳為食的環境友好型“人造生命”。文特爾自信地說，“人造生命”將成為非常強大有用的生物學工具。

輿論與倫理道德對抗

文特爾稱，盡管這只是開始，但研究改變了思想，印證了假設，“帶領我們跨越邊界，進入一個新世界”。

哈佛實踐倫理學教授列庫斯說：“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：創造自然界中從沒存在過的生命。這種可能雖然遠在未來，卻是真實和意義重大。但是，所要面對的風險也是前所未有的。”

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

美國羅格斯大學分子生物學家埃布賴特說，這確實是人與自然關系的一個轉折點，歷史上第一次有人創造了一個完整、帶有預定特性的人造細胞。

史坦福大學生命醫學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。哈佛醫學院基因學教授丘奇稱，研究是一個里程碑，具潛在應用用途。

賓州大學的生物倫理學家亞瑟·卡普蘭稱贊文特爾的研究具有劃時代的意義。“研究成果可以徹底平息有關生命到底需不需要特殊力量才能被創造和生存下來的爭論，甚至可以顛覆人類長久以來對于生命本質的看法，讓人們重新審視自身和人類在宇宙中的地位，其深遠意義堪比伽利略、哥倫布、達爾文和愛因斯坦等先賢對人類發展做出的貢獻。”

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

最新一期《經濟學人》封面文章認為，生物科學既能為人類造福，也能造孽。在各種科技手段迅猛進步之下，合成生物學（syntheticbiology）會變得更普及，它也會成為家庭作坊的活動內容。人們必須提高警惕，因為與電腦病毒不同的是合成生物物質的可怕自我繁衍能力。在面對生物科學進步之時，人造生命看起來更令人驚奇。實際上，比“創造”一詞更貼切的字眼是“干預”。不少人質疑科學家究竟是否能掌控這門科學，有誰能保證它會被理性地應用，從實驗室中會不會演變出可怕的怪物。

由于人類染色體組項目的完成，分析生命的DNA序列速度極大地提高，分析成本迅速下降。以往需要數年并花費數百萬英鎊的工作，現在只需數天和數千英鎊便能解決問題。當今數據庫中存有包括小到細微細菌，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有病原體大爆發，以及讓其他動物感染并快速跨越物種傳播的辦法。但人類最終還是會找到這種辦法，現在很難了解如何避免這種威脅。然而，合成生物學界的觀察家們贊同開放這門科學，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計出來，那么，防治的疫苗同樣也能如法炮制。

當然，這個行當要監管，特別是需要隨時保持警惕。密切關注新疾病很有意義，即使一些疾病看起來發生得很自然,對生物制品需求監控的努力還要增強和協調。鼓勵好想法，消除邪念，人們最終能阻止厄運發生。

目前，奧巴馬已經敦促生物倫理委員會督察此事，“評估此研究將給醫學、環境、安全等領域帶來的任何潛在影響、利益和風險，并向聯邦政府提出行動建議，保證美國能夠在倫理道德的界限之內、以最小的風險獲得此研究成果帶來的利益”。

在面對生物科學進步之時，人造生命看起來更令人驚奇。實際上，比“創造”一詞更貼切的字眼是“干預”。

演化之樹的一個分支

推動生物工程的加拿大“粉紅軍合作組織”指出，這項研究的影響媲美“計算機革命”，文特爾創造了“演化之樹的一個分支”，值得頒發諾貝爾獎。

這種技術若得到善用，將會造福人群。某些細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用此技術加快疫苗的生產過程以及制造全新的食物原料和化學物。文特爾說，日后科學界試圖設計一些人們希望生物學可以設計出來的東西時，合成細胞的科技將會大派用場。

文特爾相信他的研究對人類對“生命”的定義產生了頗為重要的改變。倘若研究更進一步，說不定文特爾將來能夠利用合成DNA創造出全新的生物。他認為這不會構成道德問題，因為改造細胞只不過是“重組”自然生物的縮小版本而已。

文特爾本人承認，研究中涉及的技術，從理論上來說有可能用于制造新的致病細菌，甚至用于研制生物武器。對此，他說將慎重考慮該公布哪些研究細節，而且在實驗中也會采取特定措施，以確保新造出的細菌只能在實驗室“溫暖的培養液”中生存，不會成為“魔鬼細菌”。

文特爾還希望能回到他最初的設想，通過完整而合理的“修剪嫁接”，創造一個最小的基因組。這個雄心勃勃的設想將成為生物科學的一個新的里程碑，生物技術將從逐個基因操控，發展為一個以“批量生產”方式改變生命的合成生物學產業。

為此，文特爾就像一個聰明的園丁一樣，在過去的十年里鍥而不舍地向這個方向努力。顯然，他為細菌互換“零部件”的想法十分成功。細菌族中的每個物種，或一群物種，都有一個由數百個或數千個基因構成的基因子集，這個基因子集來自于包含了無數個基因的基因庫。因此對雖有親緣關系但有很大不同的細菌進行比較，可以揭示一種與最小基因組概念類似的“核心能力”，以尋求制造出有實用價值的細菌（比如批量生產某種特效藥物）的途徑。

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

藻類的有趣還體現在其他方面。包括文特爾在內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電站排氣中的二氧化碳，通過光合作用轉化為石油或柴油。目前幾乎所有用來生產生物燃料的微生物都是通過發酵作用來實現這一目的的，利用藻類就可以省掉一些中間步驟。

那么“人造生命”技術帶給我們什么益處呢？首先是應對能源危機和解決環境問題，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人類的多種遺傳疾病；能夠定制細胞，替換自體受損和病壞器官；能夠造出高效精準的細胞生物，將藥物直接送達病灶；還將提高生命的本質，不僅人和人之間能進行完美的基因互換，還能合成更加高等的基因染色體實現人種的優化。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，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下去。

文特爾的目的是要實現對細菌基因組的全面控制，將研究對象擴大到各種不同的微生物。他麾下的合成基因組公司已和埃克森美孚（Exxon 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藻類生長中50%-60%的參數，藉以形成各種超多產的有機體。”到目前為止，通過對眾多海水微生物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，這些基因將是一筆可觀的資源，足以使捕獲的藻類產生有用的化學物質。

現在，文特爾的研究人員為埃克森美孚石油公司創造的是一種特別設計的藻類，能夠捕捉二氧化碳并將其轉換為生物燃料，其他的應用領域可能包括醫藥制造、環境清理和能源生產。在文特爾的設想中，他所“設計創造”出的藻類將具備在陽光下把二氧化碳轉化為藻類油并能夠排放出體外的特性。也就是說，如果這一進程能真正切實有效的話，那么二氧化碳就會從一個污染廢物變為一種寶貴的原材料，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，也就是我們所說的“記憶克隆”。

被魔鬼還是天使操控

人們對知識和智慧的渴望不啻于盲人渴望光明，正是對科學真理的追求推動了社會前進。從宣揚天體運行的布魯諾、研究血液循環的塞爾維特這些科學先烈，到克雷格·文特爾這樣的科學先鋒或科學“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”，他總是走在時代的前面,同時也是一名財產過10億美元的企業家。科學界一直有人質疑他將基因組研究活動變成一種相互競爭的比賽。1946年出生的他，曾在越南服役，在照顧傷兵時決心從醫。1991年，文特爾就宣布開發出新的DNA測序技術。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，文特爾以及他創立的塞萊拉基因技術公司和人類基因組計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組圖譜的計劃。2005年文特爾成立了Synthetic公司，期望研究出能生產可替代燃料的生命形式。2007年9月初，文特爾首次對外公布承載自己遺傳秘密的、最完整的個人基因組圖譜，分別于2007年和2008年入選《時代》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一樣讓人印象深刻。文特爾曾組建了私營研究機構— —塞萊拉公司，以此與“國際人類基因組計劃”的國際實驗室聯合體競爭，最終，公私兩家同時宣布成功繪制出人類基因組草圖，測序報告分別發表在英國《自然》和美國《科學》雜志上。他曾想將人類基因組圖譜申請成專利，又曾想以收費方式為個人繪制基因圖，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月，2002年重出江湖，成立克雷格·文特爾科學基金會，開始了他創造新物種的探索。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體”在美國申請了專利，還向其他100多個國家提出了專利申請。

文特爾搶灘“造物市場”的舉動引起了生物行業的擔憂，加拿大生物倫理學組織譴責這種行為是“企圖在社會上實施一項異常的新技術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信號，合成工業和合成生命形式私有化這樣的高端商業競爭已經開始；文特爾公司正在變成合成生物界的“微軟”。在這些權利進一步發展之前，必須考慮它們對社會、道德及環境等方方面面的影響，并廣泛探討它們的社會需要程度和可接受程度。同時，該團體的38個組織聯合號召多個國家的專利局從安全方面著想，抵制文特爾的專利申請。

文特爾從不掩飾他科研工作的“商業指向”。當初因為人類基因組圖譜“專利計劃”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，當時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”去自我療傷。但這一次文特爾應該不再失手了，“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”的技術價值“超過萬億美元”。

盡管存在著諸多爭議，文特爾似乎鐵了心，決定繼續帶領他的團隊和他的專利前進——他認為，這是他作為科學家的權利。然而，當他們把科學推到了社會容忍度的邊緣時，評論家們就會站出來批判他。

說它不道德也好，對它加以限制也好，顯然都是不合適的，畢竟“人造生命”是科學家長期以來追求的一個夢想。如今夢想成真，相信沒有多少人真的希望文特爾就此罷手。因此，關鍵是管制上的合理、規范和透明，如果能做到這些，人們會從這項技術中獲益無窮；反之，貽害也同樣不可估量。