创造“辛西娅”

编译 林声

创造“辛西娅”

编译 林声

没有神秘的城堡，没有电闪雷鸣，没有驼背助手，今天的科学家在实验室的实验瓶里创造出了首个人造生命形式——“辛西娅”，将玛丽·雪莱的科幻小说《弗兰肯斯坦》中的幻想变成了现实，开创了合成生物学的新时代。

文特尔在显微镜下观察“辛西娅”，上面的屏幕显示的细胞就是“辛西娅”。

2010年5月，曾参加了人类基因组测序的美国科学家克雷格·文特尔宣布，他和他的研究小组创造了一个新物种：一个新种类的细菌。此消息一出，立即在全世界引起轰动，新闻媒体纷纷以 “科学家创造人造生命”、“文特尔扮演上帝”等爆炸性大字标题予以报道，引起人们的广泛关注，“合成生物学”和“基因工程”也随之成为热点话题。

文特尔给他创造的这个人造生命编号为“JCVI - syn1.0”，而媒体则赋予了它一个更好听的名字——“辛西娅”（Synthia，意为“人造儿”）。“辛西娅”的诞生无疑是一个重大科研成就。不过，与你想象的可能不同，“辛西娅”甚至都不能算是一个全新的基因组，科学家所做的只是对某个物种现有的基因组稍作修改，去除一些基因，加上一些基因，然后移植到另一个物种的细胞内，成为一个新的人造物种。严格地说，“辛西娅”并非真正意义上的人造生命。不过，即使这样还是有很多人提出了质疑：人造生命是否为明智之举？如果这项新技术落入坏人手中会产生怎样的后果？

“辛西娅”的诞生

在玛丽·雪莱的科幻小说《弗兰肯斯坦》中，生物学家维克多·弗兰肯斯坦利用电化学方法，在他的城堡里，在驼背的实验室助手的帮助下，用死人的器官拼凑出了一个怪物。而在现实生活中，没有神秘的城堡，没有驼背助手，也没有电闪雷鸣，文特尔和他的同事，在实验室的试管里创造出了首个人造生命形式“辛西娅”，将玛丽·雪莱的科幻小说中的情景变成了现实，开创了合成生物学的新时代。

就像玛丽·雪莱的小说中所描述的那样，文特尔等人也需要利用机体的一些“零部件”来让他们的创造物拥有生命，但与小说不同的是，他们不是利用电流来赋予创造物以生命实质的，而是利用实验室里现成的化学物质，合成出了载有约1000个基因的DNA片断，创造了自万物起源以来第一个没有祖先的生命，它的存在完全取决于科学家的设计。

在这项研究中，文特尔等人将一种叫做“丝状支原体”的细菌的整个基因组稍作修改后，移植到一种叫做“山羊支原体”的细菌的细胞内。在植入合成基因组后，山羊支原体细胞“忘记”了自己本身的特性，在外观上和特性上几乎都与供体丝状支原体无异。

为了容易辨别新生菌种，文特尔还使用了一种被他称作“嵌入水印”的技术——在新诞生人造细胞的遗传序列里隐藏信息。具体来说就是，剔除丝状支原体中被认为不需要的14个基因，然后加入新设计的一些DNA信息。这为枯燥的实验增加了一点有趣的东西。文特尔他们嵌入的“水印”是用DNA字母“写”的一段简短化学信息，是一个网站的网址，“水印”的明文部分表明它属于文特尔的一个编号：JCVI-syn1.0。这个“水印”还将成为文特尔生物技术集团财产的标记而得到保护。

以修剪与嫁接为主的园艺技术，是人类与自然交流的一种传统方式，生物技术在某些方面与园艺技术相似，所不同的是，生物技术中“修剪”与“嫁接”的是从别处转移来的具有某种特性的基因（当然后者在技术上非常复杂）。在这个意义上，文特尔就像一个聪明的园丁，为细菌互换了“零部件”并获得了巨大的成功。

科学家对基因修改的研究已有多年，但将完整的基因组从一个物种交换到另一个物种，是一个很了不起的创举，代表了合成生物学的一个重要进步。

世界上最小的生产线

文特尔的研究团队创造“辛西娅”的目的，并不像一些媒体所称的那样，是要“扮演上帝的角色”，或者在科学界创造出某种轰动效应（他们所取得的成就的确震惊了科学界甚至整个世界），他们的目的是要通过人造生命的诞生，去寻求更多的实际应用，比如建立“微生物生产线”。

如果能设计一种微生物，其中包含能够直接命令细胞做一系列事情的基因，那么这种微生物在工业上将有着广泛的用途，例如让细胞根据指令生产各种蛋白质、碳水化合物及其他化合物。文特尔和他的团队的研究成果有可能建成世界上最小的生产线——“微生物生产线”。从理论上讲，利用这种“微生物生产线”，可以大规模地生产生物燃料、疫苗、药品、食品，以及遗传工程师们利用基因编程技术获得的任何东西。

当然，文特尔的“微生物生产线”能否给我们带来惊喜，还取决于文特尔和其他工作在这一领域的科学家如何来“装备”这种小小的生产线了。有科学家指出，要实现文特尔所构想的将合成生物体用于医药医学和环境效益的想法，还有很长的路要走，因为能够修改或合成基因是一回事，完全理解甚至控制活的有机体内这些修改产生的基因活动则是另一回事。

文特尔的研究小组在创建“辛西娅”时，利用的支原体是世界上已知最小最简单的物种——单细胞有机体，它没有细胞壁和细胞核，其基因组中只有485个基因。而要让“微生物生产线”生产出更复杂的化合物，意味着需要建立更大更复杂的基因组，并将它们放入具有更复杂的基因调控系统的生物体内，比如植物细胞和动物细胞，而越是复杂的系统，产生失误的可能性越大。对一个生物体系统进行大量修改之后，会产生什么样的变化，结果会怎样，是很难预测的。因此，生物科学的下一步研究任务之艰巨，远不是科学家目前进行的研究所能比拟的。

利用传统的DNA重组技术，在医学上，已经可以通过将人的胰岛素基因插入大肠杆菌细胞中，产生人造胰岛素；在农业上，已经可以通过“剪切”和“粘接”的方式将一些基因植入水果基因组内，使水果加快成熟过程。那么，利用这些已经拥有的基因修饰技术，再加上文特尔开创的整个基因组移植技术，我们最终能否产生一系列新的生产工艺，取代传统的工业生产过程，以更经济更有效的方式生产出更多更好的产品？有人认为，文特尔所取得的成就类似于20世纪初亨利·福特建立的汽车生产线，福特创造性的发明最终几乎让西方的每个家庭都拥有了汽车，并为大规模生产提供了崭新而高效的生产手段。目前，文特尔研究所的科学家已经与埃克森美孚石油公司联手，创建了一种能够“吸食”二氧化碳并将其转换成清洁燃料的微生物，他们的其他应用项目还包括设计出能将废水变成饮用水、能清理有害化学品泄漏的有机体等。

但也有人对此感到不安，他们担心文特尔的研究成果，以及整个合成生物学的巨大潜力，如果落入坏人之手，就有被用来生产生化武器的危险。电脑黑客制造的电脑“病毒”给人们带来了很多的烦恼，未来的黑客们也许会利用合成生物学，制造出真正的病毒。

但无论如何，在合成生物学领域内，人类已经走出了重要的一步，这一步无疑是一个伟大的里程碑。