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1700212031 “假设你写了一篇文章,之后这篇文章又转载了无数次。其实后来转载文章的成本非常非常低,几乎只要在电脑前动动手指就可以了。文章无非就是比特,它们在网络上传播。它们可以轻易地被复制。”他说。
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1700212033 把这个跟制造一辆汽车的“惊人”成本比一比,他说。尤其是再想想搭建汽车生产流水线的花费。奈特说,他会将自己喜欢的一个类比与学生分享。如果汽车像生物系统一样,你从经销商那里买来的小轿车会自带一个内嵌的工厂,可以生产更多轿车。在生物系统中,制造技术与制造对象能够合二为一。
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1700212035 “有了第一个,建造第二个只需要少量的资本投入。我认为,我们现在大有可能转变这个世界,让原本资本投入密集的制造业成本大大降低,变得和复制信息一样。”
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1700212037 换句话说,他相信,DNA中的A、G、C、T四种碱基能够行使比特的功能,就像电脑中的1和0一样。DNA比特作为整个细胞体系的信息处理基本单位,能够创造出像我们身处其中的世界这样有序的宏大结构。像奈特这样的生物工程师,希望能够用编程的手段控制细胞,就像控制电脑一样,从而通过输入指令来得到理想的产物。但是,与电脑不一样的是,细胞即可以扮演大脑的角色,也可以扮演双手的角色。
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1700212039 加州的爱莫利维尔市曾经是个粗放的工业城镇。它位于奥克兰和伯克利中间,沿着旧金山湾海滨延伸,美国宣伟公司(Sherwin-Williams)的油漆工厂曾在这里竖起了用霓虹灯做的公司标语“我们为地球添色彩”。贾德森钢铁厂(Judson Iron Works)曾是太平洋沿岸最大的铸造厂之一。这些工业企业早就不见了踪影,与它们一起销声匿迹的还有地下酒吧、妓院、赌场,这些场所曾让首席法官厄尔·沃伦(Earl Warren)将爱莫利维尔市称为“太平洋沿岸最堕落的城市”。
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1700212041 如今,一种新型工厂在这个城市扎下根来。它就位于皮克斯动画工作室和离旧金山最近的宜家家居公司所在的那条大街的另一头,这个工厂在美国能源部实验室中有一定的影响力。即使满负荷运行,没人能看见工厂大量生产的产品,也没人能从这家工厂里买些什么。但是,如果你生病了或者是个有车一族,这里的工厂经理希望他们这个小企业有朝一日能改变你的生活。
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1700212043 这个工厂叫做国际公开设施推进生物技术(International Open Facility Advancing Biotechnology),简称为BIOFAB。这个公司建立于2009年末,是世界上第一家服务于合成生物学领域的开源机器工厂。创办者德鲁·恩迪和亚当·阿金(Adam Arkin)相信,将生物技术转变为一种工科,关键在于创造出标准化的“零件”。这些零件必须以可预测、可测量的方式组装在一起,而且功能稳定,就像螺母和螺栓、汽车引擎或者电子电路中的组件一样。随着这家工厂建设完成和开始运营,恩迪和阿金两个人将会把这些零件的使用说明免费提供给那些想组装新东西的高校和企业。他们也会帮助设计、并用BIOFAB零件制造出新的遗传机器。
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1700212045 但是,他们面前有个困难。对于从家具制造到火箭科学等其他工程来说,数学能够告诉你自己生产的零件是否能够组装在一起,也能告诉你组装在一起后工作效果如何。如果你做的桌腿儿太细了,那桌子肯定会塌。如果你造的火箭燃料箱太小,火箭肯定无法突破地球引力的束缚从而摔到地上。但是,合成生物学家没有恰当的数学工具能用来预测,通过拼接遗传零件而创造出的生物系统到底会表现得多复杂。现在来讲,他们必须首先把零件拼起来,然后再看看这个机器到底能做什么。这意味着,BIOFAB不能仅仅制造不同型号的桌腿。工厂的工人必须随后把每一条桌腿装在桌面上,看看会发生什么。这就相当于,他们必须把建造好的成千上万只火箭送上天。
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1700212047 生物学家把这种苦差事称作“鉴定特性”,随着这个工作的完成,恩迪相信,BIOFAB会带领大家将合成生物学中最大的鸿沟填平。
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1700212049 2010年5月,舆论评价不一的生物技术先驱克雷格·文特尔创造出了首例可自助复制的全人工合成生物——辛西娅(Synthia),辛西娅的全部DNA都是用人工手段将碱基逐个合成的,这个细菌的基因组拥有多达120万的碱基对。在人工合成DNA领域中,文特尔的功绩是一项巨大而昂贵的成就。尽管有关这项成就的大肆宣传中暗示,这其中有巨大的风险,但是,据其他合成生物学家说,他并没有承担如此大的风险。科学家目前还没有用这种方法创造出自然界中前所未见的微生物。iGEM大赛参赛者改造的微生物中虽然含有人工改造的基因,但是其大部分基因组在自然界早已有之。最可靠的合成生物学家会反复强调,即便最简单的单细胞生物也是非常复杂的,这种复杂性使全靠人工制造生物这种想法变成了一种难度极高的科学挑战,而现在,我们甚至还没开始上路。尽管辛西娅只是对自然界早已存在的一种细菌的精确复制,但另一方面,文特尔也自信地相信,当他“启动”自己创造的遗传机器时,它也会工作得很好。辛西娅是生物制造史上一项空前的杰作,但是演化的力量早已替文特尔完成了全部的设计工作。
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1700212051 恩迪很喜欢说,如今的合成生物学家已经能轻易合成一段DNA,其长度就像一篇《纽约时报》社论那么长,也就是大约1000个英文单词。到目前为止,科学家设计合成的具有特定功能的最大基因组中包含大约20000个DNA字母,或者说是“碱基对”。现在,生物工程师就快能合成长度近似一篇科学论文的基因组了,这至少有30000个单词,该目标远远抛离了我们今天达到的水平。放眼未来,一个合理的短期抱负可以是大约一个独幕剧剧本长度,比如让·保罗·萨特(Jean-Paul Sartre)的《禁闭》,长约100000个单词左右。至于要合成像大肠杆菌这样的微生物,下一代合成生物学家得找到顺手的工具,它的基因组长度相当于一部俄国小说,即350万碱基对。
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1700212053 为了能建造出打字机一样的合成利器,恩迪认为“标准化”是BIOFAB要走的第一个关键步骤。为了解释自己的观点,他回顾了一下历史。恩迪对一群聚集在BIOFAB的生物工程师说,在西班牙的塞戈维亚,他参观了一个罗马水渠,这个水渠历经两千余年的岁月仍旧屹立不倒。它的多层结构是石质的,恩迪将这些石头称作“标准岩石”,在整个设计中具有相同功能的每个石块,其大小形状完全相同。正是这一点,使这座庞大的建筑即使没有任何泥浆的粘合,都能历经两千年而没有散架。恩迪说,水渠的坚固源于标准化的规格。标准化让建设水渠的人能够始终协调工作。管理者只需告诉继任者这些石块的建造规则,以便替换那些坏掉了的,而并不需要给继任者留下一块真正的石头。标准化也让不同区域的不同团队之间可以协同工作,能立刻上手的独立团体也可以同时参与配合。这正是因为,每一个团队都能根据事先制定好的相同规则,去建造合适的石头。
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1700212055 为了创造持久、实用、复杂的遗传工程机器,恩迪表示,BIOFAB将会需要向诸多工厂以外的人求助。“你是否能完成一些看似不可能的任务,取决于你是否能让身处不同方位的人长期共事。”
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1700212057 每当恩迪想到几乎不可能的事情的时候,他就会想起乞拉朋齐村,印度东北部一个高悬在卡西山草木丛生的峭壁上的村落。这个村落是世界上最潮湿得地方,年均降水量高达480英寸。不过,乞拉朋齐也因为具有更让世人大吃一惊的生物制造案例,而吸引了不少游客。到处是水的地方一定都会有桥。而在乞拉朋齐,桥正是一大鲜活的亮点。〔14〕
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1700212059 在这一地区很多河流的沿岸,印度榕树会依附在岩石表面和其它地表结构,生长出浅浅的根系。当地居民发现,利用其它树的树干,就能引导这些榕树根系又长又直地延伸,一直抵达对岸。紧接着,它们就又在对岸的泥土里扎下根来,这就在两岸之间形成了一个坚固的跨梁。随着根系的生长,这些桥变得愈发坚固。经过10-15年的生长,它们最终成型。此后,工匠们有时还会在上面铺上土和石板,让行人更容易通过桥梁。
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1700212061 恩迪说,乞拉朋齐的这些活生生的桥梁让他非常兴奋,因为它们证明人类可以用生物技术完成实用而且可持续的工程项目。(他指出,这些桥将自己固定在岸边的同时,也抑制了全球变暖,而不是像其他桥梁那样会加剧全球变暖。)他说,利用目前的技术,合成生物学家几乎无法创造出类似让人惊叹的作品,这让他由衷地恭敬大自然。这些桥用15年的时间就生长成型,而BIOFAB工厂不远处,新近完工的旧金山-奥克兰跨海大桥则用了几十年的时间才建设完成,前者的建造周期显然要短得多。
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1700212063 BIOFAB的办公室坐落在一栋豪华写字楼里,楼下几层的办公室则是阿米瑞斯公司(Amyris Inc.),这个公司最早成立时是在生物燃料领域寻求机会的。在公司发展的过程中,阿米瑞斯的创办者杰·科斯林(Jay Keasling)发现,研究者正在开发的可以生产生物燃料的遗传机器,也能改造一下用来生产青蒿素。众所周知,青蒿素可以用来治疗疟疾。这种物质本身并不是什么新鲜玩意儿,长久以来,草药医生和制药开发人员都在从青蒿中提取这种化合物。
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1700212065 但是,有了能够生产青蒿素的新型细胞,阿米瑞斯公司就可以在爱莫利维尔的几个金属罐中发酵生产青蒿素,而且产量不少于农耕方式所获的产量。利用合成生物学技术,这家公司可以稳定地生产这种药物,不再受制于不利于农业生产的自然条件。他们可以控制产品质量,因为每一批细胞的产物都是一样的。由于这些“青蒿素工厂”能够自我复制,理论上讲,产量是无限的。一些热衷合成生物学的人称赞,阿米瑞斯公司是合成生物学潜力的最佳证明。但是,即便阿米瑞斯公司能够生产史无前例地为世界上最贫穷的一部分人生产高品质的抗疟疾药物,这也不意味着所有人都能从中获益。因为,有一部分世界上最贫穷的人同时也依靠制售青蒿素为生。
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1700212067 在爱莫利维尔市的这座蓝色玻璃办公楼里,白色房间里安装着的几只大罐子成了进步观念的神像。在这样的背景下,生物学给人的感觉就像是下一个伟大的产业技术。它同样感觉起来像是史诗般心智成果的顶峰,是对理性力量的赞颂。但是,这些罐子也存在于和世界其他部分完全隔离的地方。这显然是必要的,因为生物反应器在敞开的窗户旁边不能稳定工作。不过,在很大程度上,一些综合因素把与遗传工程有关的谈话限制在了从业者这个小圈子里。这意味着,一些像青蒿素农民这样的话题或主体可能会因此被忽略。
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1700212069 第一个因素就是科学本身深奥难懂。尽管任何用过电脑的人都能把握合成生物学背后宽泛的概念,但是只要跟满口行话、不停给你讲图表的合成生物学家待一会儿,你就会感到云山雾绕。有时科学家觉得对外行打开话匣子很困难,这是因为门外汉根本无法理解他们在说什么。科学的深奥难懂既是第二个因素的原因,也是其结果。这第二个因素就是,几乎所有的生物技术都关在屋里忙活,人们必须在脖子上挎着带照片的身份证明,或是持有密码和学生证才能进入的。这些门槛营造出一种感觉,即生物技术仅仅属于精挑细选出来的一小撮人,他们要么是能够理解生物技术的人,要么是有权进入生物技术实验室的人。所以,那些能够被拿来讨论的问题就只能是生物技术学家最关心的问题。这并不是说,这些科学家不想倾听其他人的想法。只是他们身处上锁的门后,离心机在身旁呜呜地运转着,外界的声音就很难被察觉。DIY生物技术正努力将其从封闭的空间中带出来,呈现给普通大众。不过后者是不是真的想拥有这些技术就是另外一码事儿了。DIY生物学家认为,即使仅仅因为有权拥有它,普通人也应该渴望得到它。DIY人士会说,拿着,这是你的,因为我们都是DNA组成的。
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1700212071 合成生物学的梦想进入了集体文化欲望的深井。自古以来,这口深井通常都是被宗教而不是科学填充。每一种神话传说都建立在创世故事的基础上。这些故事告诉人们,生命从何而来,我们又是从何而来。但是这可不仅仅是在讲述一系列重大事件。它们告诉人们该崇拜哪个地点,哪种力量和哪位上帝。回顾人类自诞生以来的历程,我们不仅一直在寻求理解和记录万物之源,看上去我们也一直在本能地敬畏生命之源,无论具体的文化外表是什么。无论创造世界万物的力量披上了什么样的外衣,我们都希望能够与它重逢。最虔诚的人注意到,在大多数宗教传统中,都会呼吁人类要让自己谦卑,以排解这种急切的渴望。在伟大的一神论宗教中,信徒在上帝面前承认自己的无能,以求获得上帝的护佑。几乎所有形式的崇拜都会涉及某种宗教献祭仪式。
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1700212073 不过,由伊卡洛斯坠海这则古希腊神话衍生出来的一些故事和寓言,阐发了一种不同的思虑[伊卡洛斯是希腊神话中代达罗斯的儿子,与代达罗斯使用蜡造的翼逃离克里特岛时,因飞得太高,双翼遭太阳溶化跌落水中丧生。——译者注]。有些初创的公司总期待着不断提升创造力,以达成更高的宏愿。伊卡洛斯的故事其实就是一则剑指这种荒唐努力的寓言。离太阳太近时,你的自负便带来祸害。但是,在对个人与技术推崇备至的21世纪资本主义文化看来,伊卡洛斯积极、主动;而且,他那双被太阳融化了的翅膀也不代表什么人物深层的性格缺陷。他只是缺一个好点儿的公开测试人员罢了。如今,合成生物学似乎意欲突破伊卡洛斯寓言的枷锁,让人类即使脚踏实地也能逐步接近生命之源,这实在是引人遐想。
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1700212075 我们塑造生命原料的能力空前强大,像打印机一样,机器可以一个碱基一个碱基地把订制的DNA链合成出来。只需要把自己想要的DNA序列直接输入到网站上的订购箱里,几天后买家就可以通过邮件收到这些DNA链。在越来越多的实验室里,机器设备可以根据订单要求将遗传物质搭配起来。每一项技术进步都让基因合成看起来已不再是一个兴趣或技术问题,而是权限问题。由于实惠、精准的基因编写技术已服务于大众,DIY生物学家相信,大众将会像熟练使用Photoshop或Word软件一样逐渐掌握关于设计生物体的专业技术。
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1700212077 自现代生物技术出现以来,人们总会以“扮演上帝”之类的比喻来描述基因操作。早在首例基因剪接成功之前,这种表述就已经是陈词滥调了。很久之前,原子能的出现就削弱了此前带有宗教色彩的世界观。人类发现,无需借助任何神力干预,自己就可以用技术手段改变自己的命运全能的上帝就开始黯淡起来。不过,在伯耶和科恩发明了DNA重组技术后,大众又逐渐萌生出一种观点,认为科学家并没有正确地扮演上帝的角色,接着,世界末日的论调卷土重来。
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1700212079 DIY生物学家倾向于持有幽默、愉悦的心态,但这种态度有时候让人感觉像是在回避生物技术引发的原始恐惧感。如果DNA只是一种软件,而遗传机器只是一种湿漉漉粘糊糊的硅晶芯片,没啥好大惊小怪的,对不?如果DNA只是另一种原料的话,对改造生命这种观念感到不适,只不过是需要克服的小小成见而已。但是,对生命保持一种独特的敬畏感,这可一点儿都不显得激进,也不一定要拉扯上宗教。技术的历史一方面讲述了人类心灵手巧的禀赋如何战胜了艰难困苦;但与此同时,人类破坏环境生态的案例又比比皆是。人类发展和对自然资源的贪得无厌破坏了生物多样性。原本旨在让我们的生活更加美好的技术,却导致了无尽的废气和污水。从生态角度讲,改造生命通常都会导致灾难性的后果。担忧从基因的层次改造生命是否会造成类似的后果,这并非杞人忧天。
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