美國著名生物學家克雷格·文特爾宣稱他即將完成人類的一個古老夢想——創(chuàng)造新的生命體。
編譯 陳舒君
大廳里人頭攢動，無數(shù)記者和科研人員焦慮地等待著。在正前方的展臺上，一個神秘物體被黑布遮得嚴嚴實實。主持人拿起話筒，發(fā)表了一個簡短的演講，接著在一陣眩目的閃光燈照耀下揭開了那塊黑布。眾人大失所望：臺上只有一個盛著一些液體的廣口瓶……就在這個時候，大屏幕亮起，向在場人士展示了瓶內(nèi)玄機。那是用顯微攝像機拍到的一個放大千倍的圖像：一個奇怪的細胞，表面布滿了細絲，緩慢地在液體中游動。“這是一種細菌。”主持人說道，“但是，各位請注意，這可不是普通的細菌，它從里到外，全都是在座科研人員發(fā)明、制造的結(jié)晶。”
這么說，他們成功了？完全由人類設計并創(chuàng)造的第一個生命體終于走出實驗室了？那倒沒有，但最終的成功只是個時間問題。至少美國著名生物學家克雷格·文特爾(Craig Venter)是這樣宣稱的，他雄心勃勃地要創(chuàng)造新的生命體，把科學引入一個嶄新的時代。他的近期目標并不縹緲。他計劃首先創(chuàng)造出一些最基本的、可以發(fā)育并完全自主繁殖的單細胞生命體。“這是些按科學家意愿組裝，并能為人類服務的生命體。”克雷格?文特爾如是定義。我們能否相信他呢？人類真的可以制造出新的物種嗎？這樣做會有什么危險嗎？
復制生命語言
對于有些人來說，克雷格?文特爾是全世界最偉大的生物學家，但對另一些人而言，他就像恐怖電影中的弗朗肯斯坦教授一樣瘋狂。不過，有一點是肯定的，那就是他的一舉一動吸引著所有人的目光。克雷格?文特爾曾是一個成績平平的學生，比起上課，他更喜歡去沖浪。不過那都是上世紀70年代他投身于生物學領(lǐng)域之前的故事了。很快，他就開始對各種生物的基因組產(chǎn)生了濃厚的興趣。我們可以簡單而形象地把基因組比作一個信息程序，里面寫滿了完成所有生命活動所必須的代碼。這個程序存在于所有生命體的細胞之中，根據(jù)物種的不同而有微小差異。
在那個年代，人類對基因組幾乎一無所知，而克雷格?文特爾卻樂在其中。他決定破譯基因組，先從一種基因組較為簡單的細菌入手，并在1995年獲得成功。但這不過是牛刀小試，更輝煌的成就還在后面。2000年，他與國際人類基因組計劃的研究團隊同時破譯了人類基因組！但對他來說，這似乎還遠遠不夠，他可不滿足于閱讀這些現(xiàn)成的基因“程序”，他的追求在于創(chuàng)造！創(chuàng)造新的基因組！創(chuàng)造新的生命體！
然而那時，還沒有人能夠制造，甚至復制足夠多的基因用以創(chuàng)造生命。個別實驗室雖然成功地復制出一些基因，但從未復制過整個基因組，因為它們真的是太脆弱了。就拿微小的細菌來說，別看它們的基因組看上去像個圓環(huán)那樣簡單，操作起來難度卻相當大。但有些人就是為挑戰(zhàn)而生，越難就越要一試！
生殖支原體(mycoplasma genitalium)是一種極其微小的細菌。克雷格?文特爾首先對其基因組進行解碼，隨后借助“DNA合成器”忠實復制了該基因組的每一個片段，最終獲取101段各含4～6個基因的絲狀合成物。難的是接下來要做的事。因為要使這些片段相互協(xié)調(diào)并形成一個程序，必須使它們首尾相接持久地串連在一起——你該不會以為只要把散裝的發(fā)動機零件一股腦兒扔進引擎室，就能順利發(fā)動汽車吧？為此，克雷格?文特爾的團隊先是以酶為工具，對這些基因段進行精確地剪切和粘貼。
但粘貼到一定階段后，操作變得越來越困難，只要再粘就會使已經(jīng)組裝的整個基因鏈解體，前功盡棄。于是研究人員決定采用另一種工具——酵母。把需要組裝的剩余基因段交給酵母，由它們進行幾十次地復制后，按照正確順序完成最后組裝。2008年2月，克雷格?文特爾終于成為完成整基因組組裝的第一人，他莊嚴宣布：“對基因密碼，我們完成了從讀取到書寫的偉大轉(zhuǎn)折！”
現(xiàn)在就剩最后關(guān)鍵的一步了，那就是開動這個人造基因“發(fā)動機”，為細胞帶來生命！也就是說，把人工復制的基因組導入某一細菌，完成對其控制。恰恰在這最后一關(guān)，工作陷入僵局。“我們試了很多回，但還從來沒有成功過。”克雷格?文特爾的生活伴侶以及工作伙伴希瑟·科瓦爾斯基(Heather Kowalski)似乎臉上也有些掛不住。導入復制基因組控制細菌的工作已經(jīng)不懈地進行了一年，但還是毫無起色。
“克雷格?文特爾團隊好比是成功地復制了一份樂譜，將其刻錄到了CD上，又把CD插入了播放器，可就是放不出音樂來。”法國合成生物學專家菲利普·馬爾利耶(Philippe Marlière)解釋道，“可能樂譜里還有些錯誤，但估計很快就能修正。”或許是酵母的介入在這張CD上留下了人所不知的痕跡，使得“樂譜”不能被細菌正常讀取。這就是目前克雷格?文特爾團隊正在著力弄清的事情。
組裝生物即將問世
只要第一個人造生命體成功存活，人類創(chuàng)造生命體、發(fā)明新生物的可能性便將得到證明。屆時，克雷格?文特爾團隊就將告別現(xiàn)有基因組的復制工作，而開始新基因組的設計編寫，以創(chuàng)造出前所未有的全新物種。
為了達到這個目的，先得選擇合適的基因。首先自然是生命必需的基因，如那些負責生命體成長和繁殖的基因。其次是賦予細胞一定能力的基因，如確保其能源物質(zhì)生產(chǎn)的那些。
接下來就得把所有這些元件組裝成細菌基因組那樣的環(huán)狀物件，這工作有點像樂高積木游戲。然后將全新的基因組整個地移植到一個細胞空殼中，等待細胞解讀這份新的“樂譜”。“我們將制造出一系列從未有過的微生物，利用它們把二氧化碳轉(zhuǎn)化為生物燃料，制造新的藥品，降解污染物……”提到未來，克雷格?文特爾團隊成員們便異常興奮。
“事情絕不會如此簡單。”菲利普·馬爾利耶更為冷靜，“究竟哪些‘樂譜’能被讀取并獲得表達？在通向真正人造生物的障礙跑中，我們目前所越過的不過是最容易的障礙。”克雷格?文特爾并不是孤軍作戰(zhàn)，菲利普·馬爾利耶也試圖書寫新的基因樂譜，只是他采用了另一方法，借助于一種類似DNA的物質(zhì)。
第一樂章，誰來譜寫？
“改編生命語言的目的在于創(chuàng)造前所未有的、絕不可能通過自然機制產(chǎn)生的細菌。”菲利普·馬爾利耶解釋說，“因此，它們的遺傳信息絕不會被其他生物讀取，在自然環(huán)境中雜交及擴散的風險便可得到控制。”
美國生物工程師德魯·恩迪(Drew Endy)也在這個未知的領(lǐng)域摸索，他希望能像發(fā)動機制造或集成電路生產(chǎn)那樣，在最大程度上使裝配基因組所需的零部件得到簡化與標準化，從而方便生命體的制造。他推出了一套“生物磚”，那是一組功能確定的DNA片段，供用戶在組裝基因組時選用。
除此之外還有更大膽的構(gòu)想。以皮埃爾·路易吉·路易茲(Pier Luigi Luisi)為首的一批意大利生物學家不但準備創(chuàng)造新的基因組，而且還打算為他們所要創(chuàng)造的生命體自造細胞！他們可不愿像克雷格?文特爾那樣利用細胞空殼——一切都得人工制造，包括用脂類小滴生成細胞殼。
總而言之，全世界的研究人員你追我趕，人人都在為制造第一個人造生命體而爭分奪秒。按照科學家們的說法，這是為拯救地球而進行的偉大探索之一。風帆已經(jīng)扯起，迎接我們的將是未知的汪洋……
