(原创)从基因模块到合成生物,创造“自然”的迷人和危险( 二 )


位于蜘蛛腹部的纺丝器像一个构造复杂的内嵌式水龙头 , 会依照所需蛛网类型重新排列丝蛋白分子 , 而喷出的蛛丝会从液态变成固态 。 虽然人类非常想要采集蜘蛛丝 , 但蜘蛛却是出了名的难养 。 多数蜘蛛都没有群居的习惯 , 并且还会同类相食 , 种种习性都不利于产业化养殖 , 因此 , 想收集足量的蛛丝纤维来制造产品可以说是极其困难 。 然而 , 外螺纹生物科技公司却利用酵母合成了与蜘蛛丝几乎无差的“蜘蛛丝” 。 其背后 , 正是合成生物技术 。
实际上 , 一直以来 , 人类都在设计如何让动植物产出原料 , 供己所用 。 然而养殖技术终须受限于有性生殖漫长又繁琐的过程 。 并且这样的繁殖只能存在于同类物种之间 。 现在 , 有了合成生物科技 , 就可以打破这些限制 , 把位于演化树不同分支上 , 甚至相隔亿万年的物种两相结合 , 比如蜘蛛与酵母 。 合成生物学的工作就是提取出生物的原始码 , 将其重新设计成效率更高的生物工厂 。
合成生物学不仅能成功跨界到服装业 , 在服装业之外 , 医学、农业、药品、能源 , 以至探索宇宙的方式都正在等待合成生物技术的开发 。
对于医学而言 , 合成生物技术也是一种全新的推动力 。 快速可靠地合成多部件系统 , 使之走出实验室并成为一种可用于交易的标准化产品 , 这是现代技术能力的标志 。 这种科学背后的愿景是 , 这些生物部件可以连接在一起 , 创造出细胞、组织或生物系统 , 以可预期的方式可靠地执行特定的任务 。 合成生物学家最终希望能够对细胞、细胞系统或组织进行编程 , 以执行特定的任务和功能 。
而如果我们可以设计和生产人工细胞 , 那就意味着新的医学时代已经不远了 。 人工细胞、器官和骨骼以及合成的DNA将被用于再生人类 , 从而击败衰老 , 催生长寿市场 , 这对人类具有巨大价值 。
在医学的新未来中 , 一个完整的医疗供应链被创建出来 , 致力于长寿、再生、人类健康和人类物种的医疗增强 。 正如我预测的那样 , 这将导致一个新文明的出现 , 不仅会消除大多数疾病 , 而且会从医疗上完全改变人类的进化 , 使人类能够活得更久、更健康、更聪明 。

迷人的危险
当然 , 合成生物学的未来并不限于地球 。 比如 , 美国太空总署(NASA)就投入了大量人力物力发展合成生物技术 。
毕竟 , 当航天员抵达其他星球 , 就会需要氧气、食物和安全的住所 。 通过合成生物技术 , 航天员就可以运用标准化的生物元件制造细胞 , 来生成氧气 , 甚至砖块 。 这些细胞会分泌带黏性的分子植入模仿火星风化层的沙土后 , 将凝固成砖块 。 这项技术需要一整个试管的细胞、一点水和火星上的沙子 , 而其中只有一种原料需要从地球带过去 。
当然 , 长期下来 , 真正能落实的合成生物还是太少 。 毕竟 , 理想中的合成生物成为现实 , 表现未必合乎预期 。 就像研发中的电子产品 , 按设计原本该出现清晰的数据输出 , 却常被系统噪声扰乱 。 生物传感器也好 , 药物或者是燃料也好 , 当前 , 依然有许多输出都受到阻挠 。 人们依然需要更沉着、务实的计划来发展合成生物技术 。
另一个需要担忧的问题是 , 尽管合成生物学目前监管严格 , 用的是类似于监管转基因生物的策略 , 但是当合成生物产品涌入自然界 , 人们又该如何控制?在分子的层面人们能控制得很好 , 并不代表从个体和生态层面也能做到万无一失 。
比如 , 人类确实可以将基因或者基因组的顺序打乱 , 来创造大自然还没来得及创造的东西 , 但是生物学单元不会孤立地存在 。 基因、蛋白质复合物以及细胞模块组成的单元复合体 , 它们总是在个体内部不断进化 , 以应对多变的环境 。
模块可以循环交换 , 从而使系统具有可塑性 。 当然 , 这种可塑性必须遵守一定的规则 , 合成生物学正是构建在这些规则之上 。 人类真的已经对分子原则了如指掌 , 从而敢于将合成生物放归自然生态系统了吗?事实是 , 即使在实验室条件下 , 当然 , 人们对控制典型生物细胞分化的表观遗传过程还所知寥寥 。
合成生物技术必然推动生态系统改变着它们的形式、功能和关系 。 我们可以在实验室中创造出看上去完美无瑕 , 表现也无可挑剔的生物单元 , 但是人类不能控制生态和进化将如何把合成生物单元重新连接到生态系统中 , 同样我们也不能预测合成单元会如何重新联系生态系统和它的栖居者 。

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