1700212000
1700212001
他说，只要代价合理，“从理论上讲，就没有什么能阻止企业做这种事情。”而如果这真的发生了，接下来要发生的便是，进入生物技术领域的唯一门槛，就成了做一名真正具有创造力和洞察力的生物黑客。安德森提到了自己的姐夫。此君发明了一款小型电子设备，能够让人把安装在窗户上的空调机箱变成一个冷却机，从而使任何隔热的房间变成一个能走进去的冰箱。他姐夫设计了这个叫做CoolBot的装置，但是，他没有在自家的车库里建一个车间去生产这些设备，而是让那些提供各流程电子外包服务的厂商先为他制造好，自己再拿去出售。
1700212002
1700212003
安德森相信，合成生物学也会变成这个样子。
1700212004
1700212005
“凡事亲力亲为是很困难的，而且你总得经过长时间的磨砺，才能够熟练地做好一件事情。”他说，“我不怎么相信这无法成为一种商业服务。”安德森跟很多科学家都不一样，他并不惮于预测生物技术湿实验室的工作被广泛外包何时能够成为现实。他认为这能在10年内实现。
1700212006
1700212007
与此同时，竭尽全力推动合成生物学不断向前的科学家们，即使在艰苦地做了一整天的基因搭配工作之后，也不能在酒吧放松一下，除非他们有假身份证。在七月的某个天气温和、阳光明媚的下午，5个加州大学伯克利分校的本科生和他们那位已经是研究生的生活导师，趴在一间没窗户的校园实验室的实验台上。尽管暑假还有几周才会结束，他们几个却没法常去晒太阳。还有工作在等着他们呢，要是放到十几年前，这种工作可能都让他们站在生物技术的最前沿了。就在几周左右的时间里，这个团队必须利用现成的DNA，将合适的部分拼接在一起，以组成一个遗传工程机器。至于他们的目标，就是创造一种从来没有人在自然界看到过的生物，也就是打造一种有史以来最酷的生物。
1700212008
1700212009
自2004年开始，像他们这样的学生就开始牺牲自己的户外活动和闲暇时间，以参加国际基因工程机器大赛。这项比赛在众多参赛者中被普遍叫做iGEM。近年来，这场本科生之间的大赛逐渐成了一个橱窗，展示遗传工程领域各种令人赞叹的进展。2008年，莱斯大学的一个团队开发出了一种酿酒细菌，用这种细菌酿出的啤酒里含有白藜芦醇，这是一种天然存在于红酒中、可能有延缓衰老功能的抗氧化物质。在同一年的比赛中拔得头筹的来自斯洛文尼亚的学生，他们则研制出了一种疫苗，能对抗引发胃溃疡的微生物。
1700212010
1700212011
但是，比这些各自为战的发明更重要的，是来自MIT的大赛组织者所希望厘清的基本守则。所有参赛作品必须取材于一组特定的基因，合成生物学家将它们称为“标准化生物元件”。每个元件都含有一段DNA，这段DNA能够完成一种已知的特定生物学功能，比如产生一种仅存于某些水母和乌贼体内，能够发出绿色荧光的蛋白。他们经常把这些元件跟乐高积木做类比，故而这些元件也叫做生物积木。尽管，它们可能有很多不同的功能，但这些元件都以一种可以预知的统一方式组装在一起。比起其他技术突破，生物积木更有力地验证了这一观念，即工程领域用来设计机器和电子设备的原理同样也可以成功地应用于生物学当中。更重要的是，这一比赛希望使大众明白，，基因操作曾经最基本的技艺如今已十分简单，甚至本科生都可以成为生力军了。
1700212012
1700212013
23岁的队长蒂姆·萧（Tim Hsiau）已经是生物工程专业的研三学生了，他向我解释了2010年iGEM大赛中伯克利的参赛人员〔10〕，并给我展示了他们用来搭创微生物的那些出奇简单的设备。这支队伍想创造一种叫做领鞭毛虫（choanoflagellate）的微生物，这是一种像浮游生物一样的单细胞生物，生活在世界各地的淡水水域中，看上去就像精子。领鞭毛虫是真核生物，这意味着它们的DNA是被约束在细胞核里的，就像人类细胞一样。（这一点将领鞭毛虫与大多数细菌及其他所谓的原核生物区别开来，在原核生物里，DNA是随意漂浮在细胞当中的。）这个团队告诉我，领鞭毛虫本身实际上并不是动物，但是它比其它任何微生物都更像动物。萧说，到目前为止，领鞭毛虫被证明在遗传工程上非常棘手，即还没有人能够用常规遗传工程技术改变它们的基因组。伯克利的iGEM参赛团队希望，自己能成为开山鼻祖。
1700212014
1700212015
与遗传工程师们长期相处之后，改造DNA的过程中那些眼花缭乱的操作，开始听起来像是例行公事一样。我发觉自己开始倾向于认为，伯克利的这支队伍的计划听起来还挺有前途，因为这个计划非常“简单”。如果不能直接改造领鞭毛虫的DNA，他们打算把新的基因嵌入到它们的食物中。幸运的是，领鞭毛虫的食物——大肠杆菌——是这个世界上研究最充分的一种生物。如果不是因为这种细菌，遗传工程到现在都不一定存在。从世界上首例基因剪接试验成功后，这种分布甚广的细菌就成了常用来改造DNA的受体微生物。萧说，他们会把原本想剪接进领鞭毛虫基因组的基因，事先嵌入到大肠杆菌当中。当领鞭毛虫进食这一细菌时，叫做液泡的细胞囊会将猎物包裹起来，为消化食物做准备。当液泡把细菌包裹起来后，这群大学生就让大肠杆菌充当基因炸药。他们利用化学信号引发这个反应，之后大肠杆菌会“爆炸”，顺便把液泡也炸开，使细菌内的蛋白质、DNA都散落在领鞭毛虫体内。该团队的最后一个盘算，是希望能使一种信号也成为DNA炸弹的一部分，这个信号能够让领鞭毛虫将外源基因插入到它的基因组中。
1700212016
1700212017
尽管这个计划只能在原理上让科学家感到兴奋，但是萧说，改造领鞭毛虫基因组的技术可能会在未来有重要的用途。遗传工程的实际的用途是为人类制造各种所需物质，大多数时候大肠杆菌仍旧在这个过程中充当生物工厂的角色。但是，由于大肠杆菌是原核生物，而人类细胞是有细胞核的，有一些对人类有益的蛋白质它们无法合成。因为领鞭毛虫的细胞构造与人类更加接近，萧相信，它们也有潜力制造更多对人类格外有用的物质。
1700212018
1700212019
遗传工程里，有一种叫做限制性内切酶的专门用作剪刀的蛋白质，它可以在沿着DNA链特定的位置将基因切断。为了将他们想要改造的特定DNA片段分离出来，生物技术员依赖于许多限制性内切酶组成的武器库，每一种酶都能够针对不同的DNA序列并将其切断。为了把DNA片段连接到另一种细胞的DNA中，限制性内切酶也要把受体细胞的基因组切开，该DNA序列的切口必须完全与所衔接的DNA片段吻合。外源基因将缺口补上后，转基因生物就诞生了。
1700212020
1700212021
为了将同时嵌入多个基因的操作过程简化，iGEM参赛队伍使用的生物积木原件都是预先用酶切好的，而且两端都含有相同的互补序列。〔11〕理论上讲，弄明白如何将每个单独的基因准备好，这种工作是必需的，但是比赛将这一流程免去后，使遗传工程师能够腾出手来专心研究不同的设计方案，就像工程师在电路板上面重新摆放电路组件一样。汤姆·奈特和当时与他一起工作的MIT教授德鲁·恩迪（Drew Endy）共同创办了iGEM大赛，他们希望能够以此展现出生物积木将会意味着更少的苦活，更多的乐趣。想要让遗传工程不再是任何精英人士拿来炫耀的东西，那么，展示出连本科生都能用生物积木元件制造出有功能的遗传机器，难道有比这更好的办法吗？一夜之间，专业技术不再是门槛了。几年前只有最前沿的实验室和科学家们才能想象的方式，如今大二的学生就能用来鼓捣基因了。
1700212022
1700212023
尽管iGEM大赛获得了一些成功，但是要想让合成生物学变得像乐高智力风暴（Lego Mindstorm）〔12〕一样简单，生物学极大的复杂性仍旧是只拦路虎。目前，合成生物学仍然停留在乐高德宝（Lego Duplo）〔13〕的那个阶段。
1700212024
1700212025
“在考虑我们该把什么类型的零件组合在一起时，你要面对的困难是，这个过程结束后，你要把你搭建的这个系统放到活细胞里。而这个细胞可并不像我们所盼望的那样简单，我们对它也了解不多。”我在2008年第一次跟他谈论到指导未来的生物黑客这个话题时，他这样跟我说。
1700212026
1700212027
但是，奈特相信，为了提高我们对细胞的理解而做出的艰苦努力，最终会证明其自身价值。他告诉我，他希望能开发出能够制造特殊材料的遗传机器，比如，防碎陶瓷、碳纳米管——一种宽度与单分子类似但强度比钢铁大50倍的石墨管。企业、高校和政府里的研究人员正在互相竞争，他们都试图开先例，开发出能够将曾经毫无价值的藻类植物和农田弃物这类东西转化为生物燃料的遗传机器。
1700212028
1700212029
奈特也预测，经过遗传工程改造的细胞能够让制造物品变得像通过互联网传播信息一样简单。为了尽可能让我理解，，他在谈话中把这个过程比作在线发布文章。
1700212030
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。
1700212032
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。
1700212034
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。”
1700212036
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。
1700212038
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”。
1700212040
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。
1700212042
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。
1700212044
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。
1700212046
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。
1700212048
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。
[
上一页 ]
[ :1.700212e+09 ]
[
下一页 ]