人工生命：创世纪第二步
来源: 作者:南方周末特约撰稿 姬十三 [2008-01-30 17:13:25]
“如果我们不扮演上帝的角色，谁能扮演呢？”
目前人工合成生命还处于初级阶段，但是由著名科学家文特尔领导的这项工作却足以惊世骇俗。有人指责他“正在试图缩短亿万年的生命进化过程，按自己的方式重来一次创世纪”
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文特尔一向有点离经叛道
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互联网上出现讽刺文特尔试图“重新创世纪”的漫画
克雷格·文特尔（Craig Venter）又一次成为了科学世界的主角。1月24日，他一手打造的克雷格·文特尔研究所在《科学》杂志发表论文，宣布率先合成了一种单细胞微生物的基因组。在此之前，由于面临技术上的障碍，科学界还只能合成DNA链短得多的病毒基因组。尽管在这篇论文的17位署名作者中，克雷格·文特尔的名字排在一个不起眼的位置，而且通讯作者汉密尔顿·史密斯（Hamilton Smith）还是顶满光环的1978年诺贝尔医学或生理学奖得主，但是毫无疑问，文特尔才是这个研究所最瞩目的公众人物和研究的主导者。
然而，仅凭这一点技术上的突破还不足以令文特尔成为各大媒体的宠儿，更为抢眼的是他的“人工生命三步计划”：第一步是他于去年6月在《科学》杂志上发表的另一篇论文，当时，研究者将一种支原体微生物的染色体提取出来，植入另一种剔除了遗传密码的支原体微生物细胞中，让它重燃生命之火。这次是第二步。接下来，他计划将合成的人工染色体注入一个支原体细胞中，让它去控制细胞生长——就像运行已编好的程序，或将刻录好的光盘插进光驱。如果一切按预期计划进行，那么将诞生人类历史上第一个人工合成的生命体——尽管只有“内核”是人工的。无论如何，文特尔有可能“创造”一个生命。这会是科学“创世纪”的开始吗？
最长的DNA链
人们一定不会忘记文特尔上一次的盛装亮相。这个世纪之交，他曾在“人类基因组计划”（HGP）中抢尽风头，与有着官方背景的研究者打个不可开交。后来，他却因为无法实现承诺，灰溜溜地离开了自己一手创立的塞莱拉（Celera）公司。
如今，这位61岁的年轻老头带着他的新团队、新目标卷土重来。他制定了创造生命体的大计划，打算“人工定制”一系列微生物，为的是找到低成本高效率生产药品和化学品的方法。
这是文特尔的新理想。在这次发表的论文中，汉密尔顿·史密斯的研究小组合成的是一种叫做生殖支原体（Mycoplasmagenitalium）的单细胞微生物的DNA链，这种生物没有细胞壁，在已知的能独立复制和生长的生物体中有着最简单的基因组——只有一条染色体和485个基因、580076个碱基对。这无疑是人工合成基因组的最佳候选。
困难的是，现有的技术根本没有办法一下子合成这么长的DNA链——那玩意很脆弱，很容易断。此前有论文报道的最长DNA链的合成记录是32000个碱基对，而这次，目标是十倍以上。
研究人员想了个法子，他们化整为零，将这条长链设计成101份，每份含有5000-7000个碱基对（4-5个基因），分别合成。这些工作不用他们亲自做，几个常规的生物公司就能帮助完成。不过，在设计时，研究小组在DNA链中加上了一些不影响功能的特征片段，相当于给DNA链加了个“水印”，打上设计者的烙印。他们还改变了一个“问题基因”，令它无法工作，保证将来创造出来的微生物没有传染性。因此，虽然研究者合成的DNA序列只是对生殖支原体DNA的模仿，却经过了设计者的加工，可以说是一种新型的生命体。
接下来的活就得自己干了。研究组找到了一些方法，将买来的101份DNA片段拼接起来，直到它们变成了4段DNA长链。最终，在一种酵母细菌的帮助下，研究人员合成了整条染色体。
按照实验计划，接下来，他们要将另一种支原体细胞的染色体杀死，并将人工合成的染色体植入，如果原有细胞的“外壳”能够激发人工染色体，让这个细胞变成一个可以生长的活细胞，那么，实验就成功了。看起来这只是对以前实验的重复，因为在去年6月发表在《科学》上的那篇论文中，他们已经证明了，将一种支原体细胞的染色体取出，植入另一种支原体细胞中，染色体能够控制新的“外壳”，让它变成自己的“家”。他们所要做的第三步事实上就是重复第一步——然而，这也许是最重要的一步，如果到时“卡壳”了怎么办？毕竟，自然合成和人工合成的DNA不是一码事，谁也不知道哪里可能出问题。
按文特尔的计划，这“触发生命”的最后一步将在未来几个月内实现，他说，“这个研究队伍将自己的声誉押注在了2008年。”
野心勃勃的科学家
这就是文特尔的风格。他生性高调，野心勃勃，勇往直前，爱冒险，喜欢驾驶帆船。他的研究所位于马里兰州的洛克维尔，配置了100台超高速基因测序仪，这种规模的基因实验室在全世界可能只有三座。可以说他是全世界最有抱负的科学家之一。
在他年轻的时候，似乎看不出能有如此成就。在文特尔2007年出版的自传《解码生命》(A Life Decoded)中，附有一张他8年级的成绩单，满是C和D。当时他整天不是追女孩就是去玩冲浪。
1967年文特尔去了越南，在一所战地医院当海军救护兵。战争改变了一切。回来后，他发奋学习，并对生物化学产生了浓厚兴趣。后来，文特尔拿到了生理学和药理学博士学位，并成为国家卫生研究院（National Institutesof Health，NIH）的研究人员。在那里，他发明了一种技术，极大推动了基因研究。
1998年，文特尔开始令世界瞩目。他宣布组成私营性质的塞莱拉公司，计划用三年的时间，用他发明的鸟枪法测序，对人类基因组进行测序。此时，美国Z/F参与的人类基因组工程已经进行了八年，这个原计划30亿美元的大项目正在吃力前行，其领军人物是弗朗西斯·柯林斯（Francis Collins）。
在激烈并充满敌对的竞争中，双方你追我赶。2000年，双方同时完成了基因组草图，在白宫举行的一场庆典中，当时的总统克林顿盛赞了这一成果，称它是“人类有史以来所作的最重要、最惊人的图谱”。当时站在克林顿身边就是柯林斯和文特尔。
这场竞赛使文特尔财名双收。塞莱拉公司于 1999年上市，股值最高时曾达每股247美元。但是，很快投资者认识到这个公司的潜力被高估了，股值急掉而下。2002年1月，文特尔灰溜溜地离开了自己一手创立的公司。
合成生物学的目标
文特尔一度变得非常沮丧，逃避现实。然而，只过了几个月时间，他又重新振作起来。2002年底，他招募了一支科研团队，由诺贝尔奖得主汉密尔顿·史密斯带领，开始着手研究与合成物种有关的难题。
这是他的新理想，也可能是科学的一项远大目标：创造新的生命形式。为了合成新生命体，科学家需要理解基因和生命的本质。文特尔并不用理会自然界中生命是如何起源的（关于生命是如何起源的，科学界还争执不休），他只想创造新生命。他的第一步是合成最小化的基因组——一条最简单的DNA链，却足以令细胞行使生命的功能：新陈代谢和繁殖。接下来，他要观察被注入人工染色体的小小细胞是否能够真正“活起来”，如果成功，新的生命形式就将诞生——尽管，目前他们的工作只是对自然染色体进行人工模仿并加以修饰。
但是，文特尔还有另外的目的，他打算将基因工程用于工业生产。他有一个企业叫合成基因组学公司（Synthetic Genomics），其任务是设计、创造新的生物体，并让这些合成的生物体按预期目标进行生产。他想制造出一种合成微生物，可以吸收大气中的二氧化碳，并排放出可供燃烧的甲烷，这个成果将帮助解决全球变暖问题，解决人类对化石燃料的依赖。
文特尔的老对手弗朗西斯·柯林斯,也在进行类似研究，但是他采取的是更稳妥的办法：将现有工业用细菌的基因进行删减、简化，以得到合适的微生物。这种方法要简单些，风险也小。柯林斯说，如果后院里有一堆土，而你有一辆推车，那么给这辆车加个装货装置，就可以把土运走，而文特尔要做的事，相当于重新打造一辆运土车，这又何苦呢？
但是，文特尔和其他一些合成生物学家认为那种方法太短视，这样一来，科学家只能研究实验室中培养出来的种类很少的细菌，能改变的功能也很有限。他们主张重新创造有用的微生物新品种，这些“人工合成微生物”将极大增强人类改变世界的能力。
例如，有一种被称为“扬氏甲烷球菌”的微生物，它生活在深海火山口的超高温环境下，以二氧化碳为养料，并生成少量甲烷。文特尔及其同事曾在十多年前对这种微生物的基因组进行了测序。在他想来，将这种基因组加以人工合成，并设法增强其制造甲烷的能力，不就能制造出一种非常实用的生物来了吗？这就是文特尔正在做的。
另一种“摩尔定律”
但是在有些人看来，文特尔过于离经叛道了。
美国畅销书作家、《熵：一种新的世界观》的作者杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）批评说，文特尔“正在试图缩短亿万年的生命进化过程，按自己的方式重来一次创世纪”。但是生物学家们大都不在意这种对自然或宗教的敬畏，DNA双螺旋结构发现者詹姆斯·沃森教授说得很直接大胆：“如果我们不扮演上帝的角色，谁能扮演呢？”
里夫金还担心，这类技术一旦落入犯罪分子之手，炭疽杆菌、天花病毒都可被信手制造出来，这样的后果是科学家们无法控制的，甚至，还有可能制造出科学怪物来。还有人对合成生物技术不看好，认为制造过程过于复杂昂贵，根本不实用。
文特尔对那些担忧表示轻蔑。他说，几乎没有动机让恐怖分子求助复杂的分子生物学技术，来从事生物恐怖行动。他们“可以从任何一间医院获得传染剂，随便找个农场就能得上炭疽热”，而且，在实验室中合成的微生物是非常脆弱的，在野外很难生存。说到科学怪物，文特尔则觉<
来源: 作者:南方周末特约撰稿 姬十三 [2008-01-30 17:13:25]
“如果我们不扮演上帝的角色，谁能扮演呢？”
目前人工合成生命还处于初级阶段，但是由著名科学家文特尔领导的这项工作却足以惊世骇俗。有人指责他“正在试图缩短亿万年的生命进化过程，按自己的方式重来一次创世纪”
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文特尔一向有点离经叛道
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互联网上出现讽刺文特尔试图“重新创世纪”的漫画
克雷格·文特尔（Craig Venter）又一次成为了科学世界的主角。1月24日，他一手打造的克雷格·文特尔研究所在《科学》杂志发表论文，宣布率先合成了一种单细胞微生物的基因组。在此之前，由于面临技术上的障碍，科学界还只能合成DNA链短得多的病毒基因组。尽管在这篇论文的17位署名作者中，克雷格·文特尔的名字排在一个不起眼的位置，而且通讯作者汉密尔顿·史密斯（Hamilton Smith）还是顶满光环的1978年诺贝尔医学或生理学奖得主，但是毫无疑问，文特尔才是这个研究所最瞩目的公众人物和研究的主导者。
然而，仅凭这一点技术上的突破还不足以令文特尔成为各大媒体的宠儿，更为抢眼的是他的“人工生命三步计划”：第一步是他于去年6月在《科学》杂志上发表的另一篇论文，当时，研究者将一种支原体微生物的染色体提取出来，植入另一种剔除了遗传密码的支原体微生物细胞中，让它重燃生命之火。这次是第二步。接下来，他计划将合成的人工染色体注入一个支原体细胞中，让它去控制细胞生长——就像运行已编好的程序，或将刻录好的光盘插进光驱。如果一切按预期计划进行，那么将诞生人类历史上第一个人工合成的生命体——尽管只有“内核”是人工的。无论如何，文特尔有可能“创造”一个生命。这会是科学“创世纪”的开始吗？
最长的DNA链
人们一定不会忘记文特尔上一次的盛装亮相。这个世纪之交，他曾在“人类基因组计划”（HGP）中抢尽风头，与有着官方背景的研究者打个不可开交。后来，他却因为无法实现承诺，灰溜溜地离开了自己一手创立的塞莱拉（Celera）公司。
如今，这位61岁的年轻老头带着他的新团队、新目标卷土重来。他制定了创造生命体的大计划，打算“人工定制”一系列微生物，为的是找到低成本高效率生产药品和化学品的方法。
这是文特尔的新理想。在这次发表的论文中，汉密尔顿·史密斯的研究小组合成的是一种叫做生殖支原体（Mycoplasmagenitalium）的单细胞微生物的DNA链，这种生物没有细胞壁，在已知的能独立复制和生长的生物体中有着最简单的基因组——只有一条染色体和485个基因、580076个碱基对。这无疑是人工合成基因组的最佳候选。
困难的是，现有的技术根本没有办法一下子合成这么长的DNA链——那玩意很脆弱，很容易断。此前有论文报道的最长DNA链的合成记录是32000个碱基对，而这次，目标是十倍以上。
研究人员想了个法子，他们化整为零，将这条长链设计成101份，每份含有5000-7000个碱基对（4-5个基因），分别合成。这些工作不用他们亲自做，几个常规的生物公司就能帮助完成。不过，在设计时，研究小组在DNA链中加上了一些不影响功能的特征片段，相当于给DNA链加了个“水印”，打上设计者的烙印。他们还改变了一个“问题基因”，令它无法工作，保证将来创造出来的微生物没有传染性。因此，虽然研究者合成的DNA序列只是对生殖支原体DNA的模仿，却经过了设计者的加工，可以说是一种新型的生命体。
接下来的活就得自己干了。研究组找到了一些方法，将买来的101份DNA片段拼接起来，直到它们变成了4段DNA长链。最终，在一种酵母细菌的帮助下，研究人员合成了整条染色体。
按照实验计划，接下来，他们要将另一种支原体细胞的染色体杀死，并将人工合成的染色体植入，如果原有细胞的“外壳”能够激发人工染色体，让这个细胞变成一个可以生长的活细胞，那么，实验就成功了。看起来这只是对以前实验的重复，因为在去年6月发表在《科学》上的那篇论文中，他们已经证明了，将一种支原体细胞的染色体取出，植入另一种支原体细胞中，染色体能够控制新的“外壳”，让它变成自己的“家”。他们所要做的第三步事实上就是重复第一步——然而，这也许是最重要的一步，如果到时“卡壳”了怎么办？毕竟，自然合成和人工合成的DNA不是一码事，谁也不知道哪里可能出问题。
按文特尔的计划，这“触发生命”的最后一步将在未来几个月内实现，他说，“这个研究队伍将自己的声誉押注在了2008年。”
野心勃勃的科学家
这就是文特尔的风格。他生性高调，野心勃勃，勇往直前，爱冒险，喜欢驾驶帆船。他的研究所位于马里兰州的洛克维尔，配置了100台超高速基因测序仪，这种规模的基因实验室在全世界可能只有三座。可以说他是全世界最有抱负的科学家之一。
在他年轻的时候，似乎看不出能有如此成就。在文特尔2007年出版的自传《解码生命》(A Life Decoded)中，附有一张他8年级的成绩单，满是C和D。当时他整天不是追女孩就是去玩冲浪。
1967年文特尔去了越南，在一所战地医院当海军救护兵。战争改变了一切。回来后，他发奋学习，并对生物化学产生了浓厚兴趣。后来，文特尔拿到了生理学和药理学博士学位，并成为国家卫生研究院（National Institutesof Health，NIH）的研究人员。在那里，他发明了一种技术，极大推动了基因研究。
1998年，文特尔开始令世界瞩目。他宣布组成私营性质的塞莱拉公司，计划用三年的时间，用他发明的鸟枪法测序，对人类基因组进行测序。此时，美国Z/F参与的人类基因组工程已经进行了八年，这个原计划30亿美元的大项目正在吃力前行，其领军人物是弗朗西斯·柯林斯（Francis Collins）。
在激烈并充满敌对的竞争中，双方你追我赶。2000年，双方同时完成了基因组草图，在白宫举行的一场庆典中，当时的总统克林顿盛赞了这一成果，称它是“人类有史以来所作的最重要、最惊人的图谱”。当时站在克林顿身边就是柯林斯和文特尔。
这场竞赛使文特尔财名双收。塞莱拉公司于 1999年上市，股值最高时曾达每股247美元。但是，很快投资者认识到这个公司的潜力被高估了，股值急掉而下。2002年1月，文特尔灰溜溜地离开了自己一手创立的公司。
合成生物学的目标
文特尔一度变得非常沮丧，逃避现实。然而，只过了几个月时间，他又重新振作起来。2002年底，他招募了一支科研团队，由诺贝尔奖得主汉密尔顿·史密斯带领，开始着手研究与合成物种有关的难题。
这是他的新理想，也可能是科学的一项远大目标：创造新的生命形式。为了合成新生命体，科学家需要理解基因和生命的本质。文特尔并不用理会自然界中生命是如何起源的（关于生命是如何起源的，科学界还争执不休），他只想创造新生命。他的第一步是合成最小化的基因组——一条最简单的DNA链，却足以令细胞行使生命的功能：新陈代谢和繁殖。接下来，他要观察被注入人工染色体的小小细胞是否能够真正“活起来”，如果成功，新的生命形式就将诞生——尽管，目前他们的工作只是对自然染色体进行人工模仿并加以修饰。
但是，文特尔还有另外的目的，他打算将基因工程用于工业生产。他有一个企业叫合成基因组学公司（Synthetic Genomics），其任务是设计、创造新的生物体，并让这些合成的生物体按预期目标进行生产。他想制造出一种合成微生物，可以吸收大气中的二氧化碳，并排放出可供燃烧的甲烷，这个成果将帮助解决全球变暖问题，解决人类对化石燃料的依赖。
文特尔的老对手弗朗西斯·柯林斯,也在进行类似研究，但是他采取的是更稳妥的办法：将现有工业用细菌的基因进行删减、简化，以得到合适的微生物。这种方法要简单些，风险也小。柯林斯说，如果后院里有一堆土，而你有一辆推车，那么给这辆车加个装货装置，就可以把土运走，而文特尔要做的事，相当于重新打造一辆运土车，这又何苦呢？
但是，文特尔和其他一些合成生物学家认为那种方法太短视，这样一来，科学家只能研究实验室中培养出来的种类很少的细菌，能改变的功能也很有限。他们主张重新创造有用的微生物新品种，这些“人工合成微生物”将极大增强人类改变世界的能力。
例如，有一种被称为“扬氏甲烷球菌”的微生物，它生活在深海火山口的超高温环境下，以二氧化碳为养料，并生成少量甲烷。文特尔及其同事曾在十多年前对这种微生物的基因组进行了测序。在他想来，将这种基因组加以人工合成，并设法增强其制造甲烷的能力，不就能制造出一种非常实用的生物来了吗？这就是文特尔正在做的。
另一种“摩尔定律”
但是在有些人看来，文特尔过于离经叛道了。
美国畅销书作家、《熵：一种新的世界观》的作者杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）批评说，文特尔“正在试图缩短亿万年的生命进化过程，按自己的方式重来一次创世纪”。但是生物学家们大都不在意这种对自然或宗教的敬畏，DNA双螺旋结构发现者詹姆斯·沃森教授说得很直接大胆：“如果我们不扮演上帝的角色，谁能扮演呢？”
里夫金还担心，这类技术一旦落入犯罪分子之手，炭疽杆菌、天花病毒都可被信手制造出来，这样的后果是科学家们无法控制的，甚至，还有可能制造出科学怪物来。还有人对合成生物技术不看好，认为制造过程过于复杂昂贵，根本不实用。
文特尔对那些担忧表示轻蔑。他说，几乎没有动机让恐怖分子求助复杂的分子生物学技术，来从事生物恐怖行动。他们“可以从任何一间医院获得传染剂，随便找个农场就能得上炭疽热”，而且，在实验室中合成的微生物是非常脆弱的，在野外很难生存。说到科学怪物，文特尔则觉<
