不需要黏土或者肋骨，給我437個基因就能創造生命

知識 07-30

自從人類掌握了生物科技，「造物」就不再只是大自然的事了。只需要437個基因，生物學家就能在實驗室里創造一種從未有過的細菌，雖然這個傢伙除了吃就是自我複製，但這也許是我們成為新一代造物者的第一步。

神話中的造物是女媧捏泥人，上帝用肋骨造了夏娃，現實中的科技遠比這複雜，創造出的物種也越來越多。除了從零開始創造出完全人工合成的簡單細菌，科學家們還可能復活已經滅絕的古生物，甚至連人類自己都可能在不遠的未來進化成幾乎完全不同的「新人類」。

造物，這是一件令人激動卻又難以想像的事。歷史上我們曾經通過馴化創造了新的物種，挑選野生種群中的特殊基因，培育出對我們有用的生物，但隨著科技的進步，造物又有了新的含義。

437塊積木搭出一隻細菌

創造一個生命需要多少東西？一條肋骨、一把黃土，還是數百個基因？

今年三月底，遺傳生物學家J?克雷格?文特爾（J. Craig Venter）宣布，他的研究小組在實驗室里成功地用437個基因創造了一種新的細菌JCVI-syn3.0，這是生命活動所需的最少基因密碼數，這種細菌因此也成為了迄今為止最簡單的生物。

「它除了吃就是自我複製，為的就是活著，並沒有什麼特異功能，」文特爾說，「但這好歹是一個由最少的基因搭成的完全人工創造的有機體。」

不需要黏土或者肋骨，給我437個基因就能創造生命

只包含437個基因的JCVI-syn3.0

這項研究由合成基因實驗室與文特爾研究所合作展開，希望通過創造這種能自我複製的細菌，來更好地了解生物體中的單個基因究竟是怎麼運作的。科學家們已經確定，在JCVI-syn3.0體內，有149個基因是它成長和複製所必不可少的，但具體每個基因負責些什麼功能，就連它的「父母們」都弄不清楚；而對於剩下的那288個，更是連存在的目的是什麼都不知道。就算是取得了這樣的突破性成就，文特爾也不得不承認：「當我們往進化樹的頂端攀爬時，大概遺漏了很多東西……我們也許大大低估了生命活動所必需的基因數。」

在1995年，文特爾就參與了對生殖支原體（Mycoplasma genitalium）的基因序列分析，發現這種細菌有525個基因。在那之後，他一直想知道創造一個最簡單的生命需要多少東西。JCVI-syn3.0的誕生標誌著一場長達20年的合成生物探索之旅的成功完結，給文特爾的疑惑提供了一個明確的答案，同時也提出了下一個問題：知道了這個數字後我們能幹什麼？

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這可不是用來在聚會上顯擺的冷知識，移除或添加一些基因數後，細胞的大小和行為方式就會發生變化，而科學家們想知道的正是哪些基因會對應哪些變化。像JCVI-syn3.0這樣微小而又簡單的細菌，也許能告訴我們這個星球上誕生的最早的生命是什麼樣的，我們還可能發現不同的基因在進化學尺度上都扮演了什麼樣的角色。

JCVI-syn3.0同時也意味著我們往「造物」方向邁了一大步，未來我們也許就能像科幻作品中所設想的，像用金屬和硅創造機器一樣合成生物，操控生命密碼。在論文中，文特爾把基因組稱為「軟體的一小部分」：「DNA就像是生命體中運行的軟體，理解了這些軟體，我們就能更好地理解生命本身。」

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通過編輯和改寫DNA，我們能更好地理解生命

誕生在實驗室中的JCVI-syn3.0還可能走向更加廣闊的宇宙。文特爾計劃與埃隆·馬斯克（Elon Musk）合作，把合成生命送上火星，作為太空殖民的第一步。把人類的基因組編入細菌中，然後把這些細菌送入太空，當它們抵達另一顆星球時，就可以對基因組數據進行重組。另一方面，合成生物也能把我們可能在其他星球上發現的任何生命形式以編碼進細菌體內的方式傳回地球，如果「好奇」號在火星上發現了任何生命後，就以數字編碼的形式把DNA序列發回地球，科學家們就能在實驗室里孕育一個火星生命了。

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基因工程或許能把我們與外星生命連接起來

這種類似科幻作品中遠程傳輸的技術，很可能將開闢一條特殊的太空航線，就像當年達爾文在「小獵犬」號上搜集的動植物標本和化石一樣，讓來自遙遠世界的生命出現在我們的星球上。

改寫基因組：變種與重生

從零開始用基因創造生命，雖然令人激動，但想要給這項前無古人的任務找個參照實在是太難了，就連科學家們都不清楚培養皿里誕生的會是什麼樣的生物。因此，更多的研究關注的是對已有基因組的改寫，讓已經存在的生物變得性能更優良，甚至是讓已經滅絕的動植物重新活過來。

雖然還不能實現《X戰警》中變種人的種種酷炫超能力，但至少能解決一些困擾了人類多年的問題。比如英國生物技術公司Oxitec改良的短命蚊子：這是一些天生活不長的雄蚊子，它們與野外的雌性交配後，就把攜帶的「致命基因」傳遞給後代，讓後代在還來不及繁育時就死去。科學家們認為，這是有效抑制登革熱和其他傳染病傳播的方法。

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美國疫病控制與預防中心（CDC）的數據顯示，每年有近一億人因為蚊子叮咬染上登革熱，造成近500萬人死亡。Oxitec認為，如果這項技術能被廣泛應用到野外，將讓下一代的蚊子數量減少一半，從而大大降低疾病的傳播和感染率。

為了改造這些蚊子的基因，科學家們改良了目前已被認可的「昆蟲輻射不育技術」（sterile insect technique），這是一種通過放射線照射，讓雄性昆蟲發生變異而不能繁殖後代的技術，曾成功消滅了禍害北美地區群眾的螺旋錐蠅和地中海果蠅。但對普通蚊子來說，「昆蟲輻射不育技術」所使用的放射強度太高了，可謂是一招斃命，因此Oxitec在對蚊子進行「輻射治療」的同時，配合使用四環素來延緩它們的死亡。當這些變種蚊子被放到野外環境中後，由於不能補充四環素，因此先前被抑制的基因開始發生效用，讓它們雖然能交配，但繁衍出的後代卻是天生短命。Oxitec首席科學顧問Luke Alphey說，對這些「基因中毒」的蚊子來說，四環素就像是一個控制開關，可以根據需要影響整個種群的生物特徵。

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與許多其他轉基因工程一樣，轉基因蚊子也遇到了反對的聲音，但Alphey認為我們完全不用擔心這些蚊子有一天會突然變成恐怖片中的巨型殺手，相反，這種技術在對抗瘧疾、登革熱和減少殺蟲劑使用方面的巨大功效，將遠遠超過我們的預期。

當然，轉基因技術並不僅僅是為了消滅一些潛在的生物威脅，科學家們還計劃通過干涉自然選擇，來複活那些已經滅絕的動植物。

按照世界自然基金會（WWF）的保守估計，根據對目前已知的物種數量按比例計算，每年約有200-2000種物種從地球上消失。如果能通過現代生物技術挽救回其中的一些，這不僅將彌補我們曾經對自然造成的破壞，還可能更好地理解生物進化和自然選擇的過程。

當達爾文1835年抵達加拉帕戈斯群島時，他發現了15種在其他地區從未見過的巨龜，不到200年後，已經有四種永遠消失了。幸運的是，耶魯大學生態學與演化生物學系的科學家發現，利用博物館標本和它們的近親，我們至少能讓其中一種重回人間。

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加拉帕戈斯巨龜佛羅雷阿納島亞種的骨骼標本

這是一種生活在佛羅雷阿納島（Floreana）的有著馬鞍形狀龜殼的巨龜，當19世紀中期人們開始在島上定居後，這些「原住居民」就成為了人們的食物來源之一，數量越來越少，直至滅絕。耶魯大學的科學家最近在相距不遠的伊莎貝拉島（Isabela）上考察時，採集了1669份巨龜的血液樣本，發現它們體內隱藏著佛羅雷阿納親戚的基因。如果一切順利，科學家們將能利用選擇性繁殖對自然選擇過程進行干預，在實驗室中人工繁育出已經滅絕的佛羅雷阿納巨龜。

就算我們不能穿越時空，去親眼見證那些生命曾經的輝煌，至少可以復活其中的一些，讓它們不再僅僅是凝固在時間中的標本和圖像。

35年後的新人類：超越智人的未來

當自然環境改變時，生物會走向進化或是滅絕；類似的，當科技產品改變了我們的生活方式後，人類作為一個物種同樣也會發生變化。在科幻劇《神秘博士》中，曾出現過幾種關於未來人類的設想，最典型的大概要屬飛向「烏托邦」的Toclafane——一些被嵌進球形機械外殼的賽博格，這是人類的最終形態。

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《神秘博士》中的未來人類Toclafane

Toclafane看上去並不是一個太好的進化方向，未來學家伊恩?皮爾森（Ian Pearson）為我們提出了另一個設想：到2050年，人類將發生明顯的進化，成為與計算機運算能力結合後具有超強感知能力的新人類Homo optimus。

皮爾森認為，到2050年，「超人類主義」將變得很普遍，人類將用科技來增強精神和體力的能力，並且能夠克服疾病、衰老和意外死亡等。在他的設想中，在未來的35年內，我們將能把自己的思維和意識上傳到雲端，利用計算機輔助進化出更加敏銳的感知和記憶能力，在智力上也將有飛躍性的提升。皮膚中的微型植入裝置將能使我們直接與外部設備連接，甚至是「穿戴」上肌肉。這個新的種族Homo optimus將逐漸取代現在的智人，就像智人曾取代了直立人、能人和南方古猿一樣。

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與外部設備連接，「穿戴」上肌肉

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Homo optimus也許是人類的進化方向

在《未來人類報告》中，皮爾森寫道：「（實現人與電腦連接）將允許人們擁有多個身份，存在於多個地方，或是在生物體死亡後繼續存活很長時間。」從生物學意義上看，讓40歲以下的人實現這種「數字化永生」並不是完全不可能的，像《超驗駭客》中那樣將自己的意識上傳至計算機網路，這也許是我們（用作弊）「戰勝」死亡的方法。

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