生物技术：从病原体到多种新目的

19世纪发生的工业革命，给了我们流水生产线和蒸汽发动机。20世纪，计算机和互联网的出现引发了数字革命。21世纪似乎正在成为生物技术的时代。2015年，麻省理工学院媒体实验室主任伊藤穰一（Joichi Ito）在旧金山的一次会议上宣布：“生物技术是一种新的数字技术。”在他的演讲中，他把目前生物技术的状况比作早期的互联网。随着互联网的兴起，越来越多的消费者开始购买电脑，同样，DNA检测设备也开始进入普通人的视野。

举个例子，看看人类基因组计划。人类DNA图谱的绘制始于1990年，耗时13年，耗资数十亿美元。今天，手掌大小的、价值一千美元的电子设备可以在几天内做同样的事情。如果这种趋势继续下去，不久之后，你的智能手机上就可能会有一台DNA扫描仪，你可以用它来检查你点的寿司是否真的是由那种稀有的鱼类做成的，或者你的约会对象的遗传物质与你自己的匹配程度如何，以及它们结合起来是否会生出健康的孩子。

我们不仅在绘制微生物世界的图谱方面做得越来越好，我们还在逐步培养它，使之壮大，而且得到的结果越来越精确。2010年，克雷格·文特尔（Craig Venter），人类基因组计划的先驱之一，推出了世界上第一个合成生物体。他的团队通过在计算机上设计一个DNA分子，然后将其移植到细菌细胞中。这个过程类似于在人体内植入一个人造心脏，区别在于DNA在细胞水平携带着整个生物体运转的指令。DNA由四个化学碱基组成，分别缩写为A、T、G和C。这些元素的序列出现在有关生物体结构和功能的遗传信息编码中。正如字母组合在一起形成单词、句子和书籍一样，DNA碱基编码生物体内所有种类的遗传信息。通过移植改变的DNA分子，文特尔的团队能够编程细菌的特征。除了通常决定其功能的蛋白质蓝图外，DNA里还包含了其创造者们的名字，甚至还有一个理论上可以读取并用来联系他们的电子邮件地址。文特尔称之为“地球上第一个以计算机为母体的自我复制物种”。主流媒体报道他创造了生命。文特尔本人指出，那些认为他是从零开始做到这一点的想法是不正确的。与之相反，他只是遵循了自然界的一个关键原则：所有的生命都来源于其他生命。就像景观设计师将现有的植物和树木组合成他自己的设计一样，文特尔对细胞核中的蛋白质结构进行了修改，以一种人们认为可取的方式，使其表现出不同的行为。几千年前我们就开始驯化动物和培育植物，现在我们已经开始驯化细菌、藻类和病毒等微生物来进行有效利用。原理是一样的，只是工作更加精确了。

值得注意的是，机械工程和计算机科学的原理正在生物领域得到应用。合成生物学这门新学科的目标是组建一个标准的微生物元素工具箱，这些元素可以像螺丝和螺栓一样插入遗传物质，创造出新的生物体，以新的方式表达自己。突然之间，细菌、藻类、病毒和其他微生物不再仅仅是病原体，它们有可能被用于各种不同的目的。也许被用于研发艾滋病疫苗？或者研发一种可以减少二氧化碳排放量或者能生产新型燃料的新型藻类？或者一种可以制造香奈儿五号的微生物？合成生物学所承诺的包含了上述所有目的，甚至还远远不止。(www.xing528.com)

经过数十亿年的进化，病毒已经擅长在其他细胞中插入它们的DNA。为什么不利用这一点，让它们做出改变，从而让它们只攻击癌细胞呢？细菌和藻类是将一种物质转化为另一种物质的高手，为什么不利用它们将农业废弃物转化为燃料和药物呢？下一步将是设计复杂的多细胞生物，如植物和动物。数年来，研究人员一直致力于改造蚊子，让它们来传播疫苗而不是病毒。或者，用发光的树木代替路灯怎么样？我写本书时用的桌子是用胡桃木做的。也许有一天我们能够设计出以我们想要的形状生长的树木。又或者，也许你更愿意拥有一个由程序设计的、有机材料组成的房子，而且这些材料可以随着你的家庭成员的增多而逐步扩展？最后的这些例子仍然是基于当今的技术成就做出的富有想象力的、具有高度推测性的推断。但是现在已经有一种技术可以让我们自己的细胞做一些在其他情况下不可能做到的事情。

合成生物学使人类有机会利用经过数十亿年进化而变得擅长做某些事情的生物系统。将生物的这些品质与计算机的计算能力结合起来，为进步创造了无限的新机会，但也带来了新的风险和责任。生物技术正在发展成为一种新的技术。人类是改变自然的进化催化剂。在这个过程中，我们不仅改变了我们的环境，最终也改变了我们自己。我们目前正生活在改变自然的初始阶段，其后果几乎无法想象。