文档介绍:玩“生物积木”的人
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当生物技术的手术刀第一次伸向决定生命形态的单元――基因片段的时候,更多的科学家开始把这些螺旋形“丝带”上的碱基对看作可以制造、拆解、拼装的“积木”,像贪玩的孩子一样,他们的野心是堆积全新的DNA螺旋、创造全新的生命体。
电影《人兽杂交》(英文名为“Splice”)还未正式搬上银幕,其泄露的片段足以让世人颤栗:两位反叛的科学家冲破法律和道德的界限,利用人和动物的基因片段进行“粘结”,创造出了新的物种,半人半兽的雌性怪物“德人”(英文名为“Dren”)。不论电影的情节和结局如何,单单这个怪物的造型,就足够刺激观众的眼球。
因此,科学的结晶不总是令人愉悦的。
合成生物学把生命的基本单元视为可拆解拼装的“积木”,利用这些零件,科学家可以按照自己意愿组合新的基因片段、“合成”前所未有的物种。有人说,上帝有对手了。
从青蒿素说起
大约10年前,当杰伊?凯斯林第一次听说“青蒿素”的时候,他对此毫无概念。也毫不奇怪,因为作为加利福尼亚伯克利分校的生物化学的教授,他和疟疾的克星,一个来自遥远东方的中草药里提取的东西之间,自然没有任何交集。
自古以来,中医百草皆可入药,青蒿自不例外。20世纪60年代的越南战争期间,由于疟疾盛行,疟原虫变种极多,单一的奎宁难以应付。于是,从中草药青蒿中提取的“青蒿素”应运而生,它对疟疾的治愈率高达100%。
随着生物技术的发展,在生物制药公司的撮合下,凯斯林和青蒿素结缘。
如今,凯斯林的工作是在实验室里,利用基因操作的手段,在细胞质中合成这种原本存在于植物中的东西。
“当电脑硬盘坏了的时候,你可以去电脑商店买一个新的作为替换,电脑会照常工作。这个看似简单的过程,基于电子行业里‘即插即拔’的统一设计标准。另外,生活中类似的例子也并不少见,比如到五金商店配螺母的时候,你完全不必担心螺纹的大小,因为它们是按照一个标准来生产的。”凯斯林继续道,“同样的道理,我们为何不能用‘生物零件’来制造生物呢
?”
凯斯林所谓的生物零件,也称为。生物积木”。这个概念最早由麻省理工学院人工智能实验室汤姆?奈特教授提出。
据说,奈特关于生物积木的灵感,来自一种名叫“乐高”的游戏。这种发源于丹麦的塑料积木游戏,不同形状和颜色的积木之间,可以通过凹凸接口连接起来。发挥儿童的想象和创造才能,可以拼装出各种各样的造型,因此被称为“魔术塑料积木”。
科学家对基因的操作,已经有几十年的历史了。在无数个生物实验室里,各种各样细菌内的基因,切割、插入、改变或者粘结,这已经变成了生物学家的家常便饭。
不过,正如《人兽杂交》里的两位“先驱”,凯斯林并不是一个传统的生物学家,因为他的思想里还有更为激进的东西。那就是把双螺旋结构的基因片段上的碱基对看成“积木”,像儿童堆积乐高积木一样编写DNA片段,重新装配细胞代谢途径,从而实现一种全新的生物机能――比如,直接分泌化学药品。最终,改造活体细胞,创造新的生命体。
当然,凯斯林的工作并非出于科学家纯真的好奇,因为实验所需的大量经费不会从天而降。事实上,他所从事的“生物积木”工程,受到了各个方面的资助。比如
2003年,比尔与梅琳达盖茨基金会就授予凯斯林高达4260万美元的研究资金。
2003年之后,凯斯林的研究项目划归到美国人类健康制药公司名下。
“有了合成生物学的工具,人类就不必仅仅接受大自然的赐予。”凯斯林宣称道。在豪言壮语的背后,是一位十分具有商业头脑的科学家,他懂得如何把科研成果转化为生产力。
目前,人类健康制药公司正在筹备和法国赛诺菲一安万特制药公司合作,这种通过基因重组、在培养液中大量生产的青蒿素,有望在2012年之前商业化生产,从而打破中草药提取方法的垄断。
初造生命
凯斯林并不寂寞。在合成生物领域,还有一位野心勃勃的人物,他就是大名鼎鼎的克莱格?文特尔。“组装出任意组合的人工或天然DNA,应该是不难的事情。”对于文特尔来说,似乎一切皆有可能。
在科学