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(xì)胞“辛西婭”，引起全球激辯，這個熱愛冒險、擅于炒作的科學(xué)家，也走進(jìn)了公眾的視野。
　　文特爾認(rèn)為，他的成功很大程度上要?dú)w功于自己熱愛冒險的天性——這點(diǎn)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(jī)的怒吼聲中扒上來往的車廂。
　　學(xué)習(xí)似乎不是他的強(qiáng)項。上高中時，文特爾甚至在單詞拼寫上還存在困難。幸運(yùn)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(diǎn)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(xué)給了他一份獎學(xué)金，教練也建議他朝職業(yè)運(yùn)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(lǐng)同學(xué)抗議學(xué)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(biāo)簽，掙點(diǎn)生活費(fèi)。
　　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(kuò)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(jìn)入海軍醫(yī)院，成為一名醫(yī)護(hù)兵。這一決定對他產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在那里，文特爾見識了很多種疾病，也學(xué)會了諸如活體組織切片這樣的醫(yī)療技術(shù)。
　　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(jié)束自己的生命。他從海灘出發(fā)，向深海游去，準(zhǔn)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(shù)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(xué)業(yè)，成了當(dāng)?shù)匾凰鐓^(qū)大學(xué)的學(xué)生，并連續(xù)3個學(xué)期獲得全A的成績，隨后轉(zhuǎn)入加州大學(xué)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(xué)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(jié)構(gòu)的經(jīng)歷，這激發(fā)了文特爾對于基礎(chǔ)生物學(xué)研究的興趣，他開始師從酶學(xué)家Nathan O.Kaplan進(jìn)行生物化學(xué)研究，并獲得博士學(xué)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(yīng)4種不同的化學(xué)物質(zhì)。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(zhì)。
　　英國生化學(xué)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(jìn)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(xué)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(xué)家開始討論對人類基因組進(jìn)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(jìn)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(xué)功能），而文特爾認(rèn)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(shù)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(zhǔn)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(qiáng)烈反對利用科學(xué)發(fā)現(xiàn)申請專利。
　　專利申請失敗讓文特爾和沃特森的關(guān)系進(jìn)一步惡化，最終他決定離開，并獲得7000萬美元的風(fēng)投，成為一家獨(dú)立基因組研究所的領(lǐng)導(dǎo)人。在這里，他和同事改進(jìn)了霰彈槍定序法，成功地對多種微生物進(jìn)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(yù)，文特爾很輕松地又籌集到了資金，并創(chuàng)立了一個新的機(jī)構(gòu)：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(zhuǎn)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(lǐng)導(dǎo)人是分子生物學(xué)家弗蘭西斯?柯林斯。
　　不同的實驗室和科學(xué)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(zhǔn)確度高、但進(jìn)展較慢的桑格測序法；此外，基因組計劃牽涉了太多的科學(xué)家和獨(dú)立實驗室，協(xié)調(diào)很不方便，進(jìn)展很慢。文特爾就不一樣，他堅持使用速度快但準(zhǔn)確率不高的霰彈槍定序法，同時，利用計算機(jī)發(fā)展出了相對成熟的拼接算法來彌補(bǔ)霰彈槍定序法的缺點(diǎn)。很快，他們的進(jìn)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(xué)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(fèi)用。支持者認(rèn)為，申請專利可以保護(hù)科學(xué)家的勞動成果，鼓勵創(chuàng)新；而反對者則認(rèn)為，科學(xué)研究的精髓在于通過論文公開所有的研究結(jié)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(diào)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(jié)果，把所有數(shù)據(jù)公開放到數(shù)據(jù)庫里，提供免費(fèi)下載。
　　2000年6月26日，包括文特爾在內(nèi)的幾位基因組科學(xué)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(jìn)行測序會損失人性，因為生命將不再存在秘密。詩人們則認(rèn)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(fù)雜而沒有生命的化學(xué)物質(zhì)可以構(gòu)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(xué)家和詩人們感嘆一千年。”
　　
　　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(jìn)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(zhuǎn)移到另外一種細(xì)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(xì)胞：山羊支原體的細(xì)胞質(zhì)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(xì)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(biāo)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(zhuǎn)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(xì)胞。也許這位充滿個性的科學(xué)家會在全球暖化和能源問題上給世界一個驚喜。