生物学正接近制造出科学怪人的时刻——从零开始创造生命。在今后几个月内的某个时刻,科学家很可能宣布,他们已制造出活细胞,而所用的各种化学成分,都能轻易从货架上买到。
世界上第一个完全合成的微生物
去年,由分子生物学界最杰出的人物克莱格·凡特(Craig Venter)领导的研究人员,使用实验室化学物质,合成了一套完整的细菌基因组——细胞生存与繁殖所需的全部遗传指令。他们还通过“基因移植”,把一个物种的细菌转变为另一种。下一步是将人造基因组注入一个空的细胞中,并“启动它”,创造出世界上第一个完全合成的微生物。
这是“一个比我们所设想的复杂得多的问题——但我们知道如何去解决,”凡特博士说。
他的科学家们在华盛顿特区郊外的J·克萊格·凡特研究所(J. Craig Venter Institute)试图运用第一原理,打造一个现有的有机体时,其他人则在尝试不同于任何自然生物的人造生物学实验。在佛罗里达的应用分子进化基金会(Foundation for Applied Molecular Evolution),研究者们借助合成DNA,创造出一种另类基因代码。合成DNA有6个化学字母而不是自然DNA的4个字母。
“这是首例有能力进行达尔文式进化的人造化学体系,”研究领导者史蒂文·伯纳(Steven Benner)说。目前,研究者必须给它喂食化学物质,让它维持,但他希望,两年内,这个人造化学体系不仅能进化,还能自我维持,成为一种原始的合成生命形态。
凡特博士的微生物和伯纳博士的人造DNA,是合成生物学领域众多快速成长且范围广泛的科研项目中,尤其引人注目的项目。自20世纪70年代以来,分子生物学家已在物种之间转移基因,一次转移一种基因;他们的工作给我们带来了转基因农作物和生物技术药物。合成生物学通过操纵整个生命系统,以转变现有的有机体,甚至创造新的有机体,正将简单的遗传工程向更为雄心勃勃的领域延伸。
令人振奋的实际应用
尽管这一领域将为研究生命本质提供基本的洞见,比如,对寻找其它行星有机体的“外太空生物学家”而言,但多数合成生物学家感兴趣的是各种实际应用,尤其是在健康、能源和环境领域。除了大量的医学应用外,人们对于通过合成生物学生产新型生物燃料相当振奋。