創造“辛西婭”

編譯 林聲

創造“辛西婭”

編譯 林聲

沒有神秘的城堡，沒有電閃雷鳴，沒有駝背助手，今天的科學家在實驗室的實驗瓶里創造出了首個人造生命形式——“辛西婭”，將瑪麗·雪萊的科幻小說《弗蘭肯斯坦》中的幻想變成了現實，開創了合成生物學的新時代。

文特爾在顯微鏡下觀察“辛西婭”，上面的屏幕顯示的細胞就是“辛西婭”。

2010年5月，曾參加了人類基因組測序的美國科學家克雷格·文特爾宣布，他和他的研究小組創造了一個新物種：一個新種類的細菌。此消息一出，立即在全世界引起轟動，新聞媒體紛紛以 “科學家創造人造生命”、“文特爾扮演上帝”等爆炸性大字標題予以報道，引起人們的廣泛關注，“合成生物學”和“基因工程”也隨之成為熱點話題。

文特爾給他創造的這個人造生命編號為“JCVI - syn1.0”，而媒體則賦予了它一個更好聽的名字——“辛西婭”（Synthia，意為“人造兒”）。“辛西婭”的誕生無疑是一個重大科研成就。不過，與你想象的可能不同，“辛西婭”甚至都不能算是一個全新的基因組，科學家所做的只是對某個物種現有的基因組稍作修改，去除一些基因，加上一些基因，然后移植到另一個物種的細胞內，成為一個新的人造物種。嚴格地說，“辛西婭”并非真正意義上的人造生命。不過，即使這樣還是有很多人提出了質疑：人造生命是否為明智之舉？如果這項新技術落入壞人手中會產生怎樣的后果？

“辛西婭”的誕生

在瑪麗·雪萊的科幻小說《弗蘭肯斯坦》中，生物學家維克多·弗蘭肯斯坦利用電化學方法，在他的城堡里，在駝背的實驗室助手的幫助下，用死人的器官拼湊出了一個怪物。而在現實生活中，沒有神秘的城堡，沒有駝背助手，也沒有電閃雷鳴，文特爾和他的同事，在實驗室的試管里創造出了首個人造生命形式“辛西婭”，將瑪麗·雪萊的科幻小說中的情景變成了現實，開創了合成生物學的新時代。

就像瑪麗·雪萊的小說中所描述的那樣，文特爾等人也需要利用機體的一些“零部件”來讓他們的創造物擁有生命，但與小說不同的是，他們不是利用電流來賦予創造物以生命實質的，而是利用實驗室里現成的化學物質，合成出了載有約1000個基因的DNA片斷，創造了自萬物起源以來第一個沒有祖先的生命，它的存在完全取決于科學家的設計。

在這項研究中，文特爾等人將一種叫做“絲狀支原體”的細菌的整個基因組稍作修改后，移植到一種叫做“山羊支原體”的細菌的細胞內。在植入合成基因組后，山羊支原體細胞“忘記”了自己本身的特性，在外觀上和特性上幾乎都與供體絲狀支原體無異。

為了容易辨別新生菌種，文特爾還使用了一種被他稱作“嵌入水印”的技術——在新誕生人造細胞的遺傳序列里隱藏信息。具體來說就是，剔除絲狀支原體中被認為不需要的14個基因，然后加入新設計的一些DNA信息。這為枯燥的實驗增加了一點有趣的東西。文特爾他們嵌入的“水印”是用DNA字母“寫”的一段簡短化學信息，是一個網站的網址，“水印”的明文部分表明它屬于文特爾的一個編號：JCVI-syn1.0。這個“水印”還將成為文特爾生物技術集團財產的標記而得到保護。

以修剪與嫁接為主的園藝技術，是人類與自然交流的一種傳統方式，生物技術在某些方面與園藝技術相似，所不同的是，生物技術中“修剪”與“嫁接”的是從別處轉移來的具有某種特性的基因（當然后者在技術上非常復雜）。在這個意義上，文特爾就像一個聰明的園丁，為細菌互換了“零部件”并獲得了巨大的成功。

科學家對基因修改的研究已有多年，但將完整的基因組從一個物種交換到另一個物種，是一個很了不起的創舉，代表了合成生物學的一個重要進步。

世界上最小的生產線

文特爾的研究團隊創造“辛西婭”的目的，并不像一些媒體所稱的那樣，是要“扮演上帝的角色”，或者在科學界創造出某種轟動效應（他們所取得的成就的確震驚了科學界甚至整個世界），他們的目的是要通過人造生命的誕生，去尋求更多的實際應用，比如建立“微生物生產線”。

如果能設計一種微生物，其中包含能夠直接命令細胞做一系列事情的基因，那么這種微生物在工業上將有著廣泛的用途，例如讓細胞根據指令生產各種蛋白質、碳水化合物及其他化合物。文特爾和他的團隊的研究成果有可能建成世界上最小的生產線——“微生物生產線”。從理論上講，利用這種“微生物生產線”，可以大規模地生產生物燃料、疫苗、藥品、食品，以及遺傳工程師們利用基因編程技術獲得的任何東西。

當然，文特爾的“微生物生產線”能否給我們帶來驚喜，還取決于文特爾和其他工作在這一領域的科學家如何來“裝備”這種小小的生產線了。有科學家指出，要實現文特爾所構想的將合成生物體用于醫藥醫學和環境效益的想法，還有很長的路要走，因為能夠修改或合成基因是一回事，完全理解甚至控制活的有機體內這些修改產生的基因活動則是另一回事。

文特爾的研究小組在創建“辛西婭”時，利用的支原體是世界上已知最小最簡單的物種——單細胞有機體，它沒有細胞壁和細胞核，其基因組中只有485個基因。而要讓“微生物生產線”生產出更復雜的化合物，意味著需要建立更大更復雜的基因組，并將它們放入具有更復雜的基因調控系統的生物體內，比如植物細胞和動物細胞，而越是復雜的系統，產生失誤的可能性越大。對一個生物體系統進行大量修改之后，會產生什么樣的變化，結果會怎樣，是很難預測的。因此，生物科學的下一步研究任務之艱巨，遠不是科學家目前進行的研究所能比擬的。

利用傳統的DNA重組技術，在醫學上，已經可以通過將人的胰島素基因插入大腸桿菌細胞中，產生人造胰島素；在農業上，已經可以通過“剪切”和“粘接”的方式將一些基因植入水果基因組內，使水果加快成熟過程。那么，利用這些已經擁有的基因修飾技術，再加上文特爾開創的整個基因組移植技術，我們最終能否產生一系列新的生產工藝，取代傳統的工業生產過程，以更經濟更有效的方式生產出更多更好的產品？有人認為，文特爾所取得的成就類似于20世紀初亨利·福特建立的汽車生產線，福特創造性的發明最終幾乎讓西方的每個家庭都擁有了汽車，并為大規模生產提供了嶄新而高效的生產手段。目前，文特爾研究所的科學家已經與埃克森美孚石油公司聯手，創建了一種能夠“吸食”二氧化碳并將其轉換成清潔燃料的微生物，他們的其他應用項目還包括設計出能將廢水變成飲用水、能清理有害化學品泄漏的有機體等。

但也有人對此感到不安，他們擔心文特爾的研究成果，以及整個合成生物學的巨大潛力，如果落入壞人之手，就有被用來生產生化武器的危險。電腦黑客制造的電腦“病毒”給人們帶來了很多的煩惱，未來的黑客們也許會利用合成生物學，制造出真正的病毒。

但無論如何，在合成生物學領域內，人類已經走出了重要的一步，這一步無疑是一個偉大的里程碑。