人類能創造新的生命體嗎？

06-07

人造生命

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——創造新的生命體。編譯陳舒君

大廳里人頭攢動，無數記者和科研人員焦慮地等待著。在正前方的展台上，一個神秘物體被黑布遮得嚴嚴實實。主持人拿起話筒，發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：台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，緩慢地在液體中遊動。「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，它從裡到外，全都是在座科研人員發明、製造的結晶。」這麼說，他們成功了？完全由人類設計並創造的第一個生命體終於走出實驗室了？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，他雄心勃勃地要創造新的生命體，把科學引入一個嶄新的時代。他的近期目標並不縹緲。他計劃首先創造出一些最基本的、可以發育並完全自主繁殖的單細胞生命體。「這是些按科學家意願組裝，並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？人類真的可以製造出新的物種嗎？這樣做會有什麼危險嗎？

複製生命語言對於有些人來說，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，他更喜歡去衝浪。不過那都是上世紀70年代他投身於生物學領域之前的故事了。很快，他就開始對各種生物的基因組產生了濃厚的興趣。我們可以簡單而形象地把基因組比作一個信息程序，裡面寫滿了完成所有生命活動所必須的代碼。這個程序存在於所有生命體的細胞之中，根據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，並在1995年獲得成功。但這不過是牛刀小試，更輝煌的成就還在後面。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，他可不滿足於閱讀這些現成的基因「程序」，他的追求在於創造！創造新的基因組！創造新的生命體！然而那時，還沒有人能夠製造，甚至複製足夠多的基因用以創造生命。個別實驗室雖然成功地複製出一些基因，但從未複製過整個基因組，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那樣簡單，操作起來難度卻相當大。但有些人就是為挑戰而生，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，隨後藉助「DNA合成器」忠實複製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調並形成一個程序，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動機零件一股腦兒扔進引擎室，就能順利發動汽車吧？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。但粘貼到一定階段後，操作變得越來越困難，只要再粘就會使已經組裝的整個基因鏈解體，前功盡棄。於是研究人員決定採用另一種工具——酵母。把需要組裝的剩餘基因段交給酵母，由它們進行幾十次地複製後，按照正確順序完成最後組裝。2008年2月，克雷格?文特爾終於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折！」現在就剩最後關鍵的一步了，那就是開動這個人造基因「發動機」，為細胞帶來生命！也就是說，把人工複製的基因組導入某一細菌，完成對其控制。恰恰在這最後一關，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夥伴希瑟·科瓦爾斯基(Heather Kowalski)似乎臉上也有些掛不住。導入複製基因組控制細菌的工作已經不懈地進行了一年，但還是毫無起色。「克雷格?文特爾團隊好比是成功地複製了一份樂譜，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迹，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，人類創造生命體、發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有基因組的複製工作，而開始新基因組的設計編寫，以創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，如確保其能源物質生產的那些。接下來就得把所有這些元件組裝成細菌基因組那樣的環狀物件，這工作有點像樂高積木遊戲。然後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」。「我們將製造出一系列從未有過的微生物，利用它們把二氧化碳轉化為生物燃料，製造新的藥品，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』能被讀取並獲得表達？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?文特爾並不是孤軍作戰，菲利普·馬爾利耶也試圖書寫新的基因樂譜，只是他採用了另一方法，藉助於一種類似DNA的物質。

第一樂章，誰來譜寫？「改編生命語言的目的在於創造前所未有的、絕不可能通過自然機制產生的細菌。」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)也在這個未知的領域摸索，他希望能像發動機製造或集成電路生產那樣，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，從而方便生命體的製造。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想。以皮埃爾·路易吉·路易茲(Pier Luigi Luisi)為首的一批義大利生物學家不但準備創造新的基因組，而且還打算為他們所要創造的生命體自造細胞！他們可不願像克雷格?文特爾那樣利用細胞空殼——一切都得人工製造，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，人人都在為製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。風帆已經扯起，迎接我們的將是未知的汪洋……