这是由一位备受争议的科学家所研究的一项备受争议的课题——合成生命。这位科学家在业内人称“ 坏小子”，他就是克莱格•文特尔（图1）。2010年5月21日，他所创办的克雷格•文特尔研究所宣布，他们首次制造成功一个“人造细胞”，这是一个由“无生命的”计算机程序操控的有机生命体，它的名字叫“辛西娅”。有人说，这个新物种的出现，开辟了合成生物学的新纪元，还有人说文特尔企图“扮演上帝”，甚至更有人指责他的所为是在“消灭人类”。

图1. 克莱格•文特尔（图源：tufts.edu）

“辛西娅”是科学发现中的异类，而它的制造者——文特尔更是科学研究中的一个“异类”。他是科学界的反叛者与独行者，他言语狂傲、目中无人，想法怪异、出手奇特；他毫不顾及科学同行的异样目光，我行我素，在巨大争议声中，他的成果一路突飞猛进。多年来，身兼科学家和老板的双重身份，使文特尔似乎肩负某种特殊的神秘使命，不知疲倦地朝着一个目标突进。最后人工合成生命“辛西娅”是由文特尔之手交到世上，似乎也有某种必然。

“一步三跳”

1946年，文特尔出生在美国犹他州的盐湖城。自小就显出他日后的性格特点，这就是不喜欢按照“规矩”行事。上中学时，他成了“混世魔王”，不喜欢学校的正规学习，成绩单除了“C”（中），就是“D”（不及格），但他毫不在乎，沉迷于游泳、潜水和冲浪，还曾打破所在中学的校游泳纪录。

有人说，参加越南战争之后，文特尔像是“长大了”，他变了一个人。的确，越南战争改变了美国在“冷战”时期的战略态势，也改变了文特尔的一生。在新兵智力测试中，他获得最高的35000分，使他有机会受到医护训练，从此走向生物医学。在这条道路上，他开始“一步三跳”做出各种超越。“ 一步三跳”本是他一生的行为方式，这种行为方式既出于他的天分和性格，也出于对时间的珍惜。在战时，由于参与了救治伤病员，他成为一名医生，从中认识到生命的珍贵。他曾说：“在越南战场，生命是如此的廉价……从那以后，我总觉得时间不够用。”

战后他进入高校学习，但成绩依旧平平，然而在最后却出人意料地一口气从加州大学圣地亚哥分校拿到生物化学、生理学和药理学三个博士学位，“纵身一跳”进入美国国家卫生院工作。紧接着，他再度超越他人，超前地认识到基因解码的重要性。

1986 年，在国家卫生院，他建起第一台基因自动测序仪，并在一年内在一个基因组的一个区域内解开了10万个碱基对的编码，使他在基因研究领域中脱颖而出，成为基因测序第一人。然而，他并不满足于此，在他人还没有弄清楚如何确定基因位置，而把注意力关注在细胞上时，他却已经把目标转移到核糖核酸上。他发现，这种物质可以把DNA携带的指令传输给细胞，从而启动制造蛋白质的机制。此时的文特尔已经远远地走在同行之前。

“三头六臂”

1990年，国际“人类基因组”计划启动后，文特尔以一个私人组织的代表身份参与了这一计划，与代表官方的多国合作组唱起了对台戏。当多国合作组仅仅识别出4000个基因，而每一种要耗费数年时间时，文特尔却高傲地宣称，他只要付出一小部分时间就能把它做好。目空一切的他夸出海口，说那只不过是一幅草图罢了。为了寻求专利，他几乎与当时卫生院的负责人，DNA双螺旋结构的发现者沃森翻脸。

文特尔第一个提议，为“流感嗜血杆菌”做出遗传密码排序，但被美国国立卫生研究院拒绝，他们认为这是不可能的，但遭到拒绝后仅几个星期，文特尔就取得了成功。文特尔始终对官方机构持有很深的成见，他公开扬言：“无论是学术机构，还是政府部门，都有一个共同点，那就是随意取舍和凌驾于人的权威。我想，我的那套基因一定是讨厌权威的。”

在人类基因组计划发表的第一篇成果中，仅文特尔一人就为基因组增加了347个新基因。他很快又高傲地宣称，一天就能识别出25个新基因。为什么他能有如此的“三头六臂”？其秘密在于他的发明。其他科学家引用的是英国人发明的“桑格法”测序，即先把DNA切割成一个个的小片段，测序后再逐个排成整序，最后呈现基因序列。文特尔却独创了一种奇异的“鸟枪法”，像鸟枪打出“ 霰弹” 的方式，一枪打出去， 将DNA击碎成无数碎片，再快速用计算机识别，把彼此相互重复的密码端头拼接成完整的基因序列。在同行们对这种技术保持怀疑的时候，在多国“人类基因组”合作中，文特尔提前两年完成了基因组测序计划。

与多国合作组的合作，文特尔一直“志不同道不合”。2001年，基因组计划完成后，文特尔小组所做的人类基因组测序报告发表在《科学》杂志上，而柯林斯代表的公共资金支持的实验室联合组报告发表在《自然》杂志上。两个研究组同参与一个计划，同时发表结果，既不联合发表，也不发表在相同的杂志上，在科学合作研究史上，还从来没有过这样的先例。就是在最后的领奖台上，当时任总统克林顿为两人授奖时，他们都不能站在一起，而是一左一右地站在克林顿的两侧，如图2所示，右侧是为政府服务的弗朗西斯•柯林斯，左侧则是政府不得不邀请的克雷格•文特尔。

图2. 从左到右分别为文特尔、克林顿、弗朗西斯•柯林斯（图源：vfa-bio.de）

尽管文特尔的基因测序的“鸟枪法”快速惊人，但它令人生疑。因为很多基因片段都带有相同的重复端头，利用重复的痕迹拼接，很容易产生错误。而且文特尔企图利用人类基因组图谱，在申请专利中牟利，甚至一再扬言，要利用基因技术，制造自然界前所未有的物种。文特尔的这些企图都被“人类基因组”计划加以抵制，也受到全世界的指责。面对这一切，文特尔依旧我行我素，认为“基因没有好坏之分”，可以“拿来我用”。

“重出江湖”

2002年1月， 由于公司很难经营下去，文特尔（图3）居然被他自己亲手创建的公司开除。他逃避到自己的游艇“魔法师2号”上，仅沉寂了几个月，就又突破自我，“重出江湖”。他突发奇想，利用海洋资源，研究生物的基因测序。他把“魔法师2号”改装成一艘研究船，又搜罗到了一批才华横溢、同样具有反叛精神的志同道合者。

这一行人在他的率领下，来到百慕大附近的马尾藻海，在几乎肉眼看不到的海洋生物体中就地取材发现了过去从未注意到的1800个新物种，检测出超过120万个新基因，发现了至少 782个对光具有敏感性的基因蛋白质产物。这表明，很多海洋微生物都能以一种与光合作用完全不同的方式摄取着阳光的能量。文特尔认为，这种方法也能为我们人类所用，它们将成为把阳光转化为能量的优选对象。

他们还发现有5000个新基因，其功能将用于把氢原子从化合物中释放出来，而海洋有取之不尽的氢元素储备，而氢气也是人类感兴趣的新能源。文特尔不失时机地向公众表示，这些新发现为他合成新生物提供了更多的基因素材，创造出有价值的新生物已经为时不远。

图3. “一半是天使，一半是魔鬼”（图源：wired.co.uk）

2006年12月，喜欢挑战更喜欢挑战带来的激励和推动力的文特尔，在创建克莱格•文特尔研究所之后制订出“人造生命物”的计划。不到一年，他就高效率地获得了惊人的成果。2007年10月6日，他独出心裁地利用人工的DNA 序列获得了一个人工合成基因组，把它植入到一种细菌壳中，用这种方法鼓捣出来一种新的生命形式。消息一经公布，轰动了科技界，被众多媒体评为当年的十大科技新闻之一。

这一成功之后，文特尔并不满足，又有了一个新目标，这一新目标不到三年的时间就实现了。2010年5月21日，文特尔宣布，他们制造出第一个由人工合成基因组控制的细胞，从而迈出人为“创造生命”的关键一步。

人造生命

这种方法又叫“支原体重塑技术”。支原体是个头介于细胞和病毒之间的小细胞。文特尔研究组对这样的“小东西”做了加工，使它成为一个新的物种，这项技术的难度很大。他们先在实验室里利用计算机编制、用化学物质合成，制作出一个具有381个基因、58个碱基对的人造染色体，再把它植入到一种丝状支原体中。与此同时，把山羊支原体掏空，再把丝状支原体注入其中，最后重塑出一个新的支原体。就这样，世界上首个人工的“合成生命”就从他们手中制造成功了。研究组给它起了一个好听的名字——辛西娅（Synthia）（图4）。

辛西娅能够生长，还能繁殖，竟然完成了10亿次以上倍数的细胞分裂，产生了一代又一代的“新生命”。辛西娅这一新物种的父母是计算机，它的生命活动完全受“人造基因”的指令控制，这是世界上从来没有出现过的新物种，它的出现立刻震惊世界。

这项为期15年，耗资4000万美元的研究项目所制成的“人造细胞”是一种梭菌属（clostridium）支原体细菌。文特尔声称，有了这项技术，人类可以根据自己的需要，设计制造出其他新生物，它们携带特定遗传信息，而计算机就将按照人类的意志对它们进行掌控。这一生命物种的出现，立刻把人置于两难之地。对于这个物种，人类是否准备好了呢？

科技界对这项成果的评价褒贬不一。一种评价颇高，美国拉特格斯大学分子生物学家理查德•埃布赖特认为，这是人类历史上首个具有完整预定特性的人造细胞，它意味着人类有了掌控新生命的可能，而这项课题的成功，将为创造新生命体铺平道路，是人类与自然关系一个新的转折点，因而具有里程碑式的意义。正因如此，斯坦福大学生物医学伦理中心主任戴维•马格努斯认为，这项研究可能开启基因工程的新纪元。

文特尔的这项研究如此野心勃勃，正如他一再向世人强调的，这仅仅是一个宏大工程中的一小步，未来他们甚至可以根据客户的需求，提供“按需定制”的有机生命。不少生物学家也乐观地认为，由此，合成生物学将异军突起，它综合生物化学、生物物理学和生物信息技术，利用基因和基因组的要素与组合，设计、改造、重构或创造新的生物分子、生物体部件、生物反应系统，乃至具有生命活力的生物个体。

这一领域已成为现代生命科学的一个研究热点。很多人立刻为这一领域想到了出路，例如科学家可以利用它制造细菌，以生产新型药物和疫苗；制造专门以二氧化碳为食的“环境友好型的人造细胞”；制取专门吸收污染物、将污染物制取成燃料或石油造福人类、专门吸附油的清除海面漏油微生物；制造适于在火星上生存的有机工程生命或植物……这些人们的科学设想，表明这项技术潜力非常巨大。

另一种看法认为，潜力极大，也意味着风险极大。一个在实验室中制造出的新物种不一定能遵守自然界的法则。在地球上，每一个物种都是经过30亿年演化生成的。在各种各样的相互竞争、相互依存中，正是共同调整和适应，才使它们能够在这个日益拥挤的环境中有秩序地共存。不难想象，一个人造的小梭菌，尽管它很小，也是突然闯入这个世界中来，它既没有“天敌”，也没有“天友”，要么它将疯狂地发展而失控，要么很快自我凋零而消亡。在这个过程中，不排除会给世界上的所有物种带来不可控，也不可预知的影响，这种影响甚至可能是灾难性的。

什么是生命

人造生物学、合成生命的突破，不仅是技术上的突破，更挑战人们对“生命”含义的理解。到底什么是生命？现在并没有一个科学上的确切定义。

对生命的理解各有不同，根据大多数人惯常的认识，一般都承认生命应该具有3个主要特征：承载容器，如细胞膜；新陈代谢能力，即把基本营养物质转化为细胞的成分；复制、繁殖的能力，即具有由基因传给后代或随环境变化而复制细胞的化学指令。文特尔研究小组的这个人造物已经具备了生命的这3个主要特征，堪称人类历史上第一个人造生命。

辛西娅的出现，不仅改变了人类对生命和生命机理上的根本认识，也开创了前所未有操控生命的方式。它更使人类掌握了操控生命的权力，因此给自然界和人类带来的冲击是难以想象的。

不难设想，一旦这项技术得以应用，具有人类规定特征的生命将源源不断地从工厂中成批定制出来。当然，它们可以按照人类的指令，成为能从大气中吸收二氧化碳的细菌，也可以成为吸收海面漏油的微生物，还可以进入人体，按照指令代替免疫细胞，成为杀死流感病毒的疫苗。

但是，是否仅限于此呢？如果它们被用作生化武器又如何呢？是否会导致一场人类浩劫？“辛西娅”是否会被操控，成为改变人类本性，使一部分“人”变成“恶魔”的始作俑者呢？是否在“辛西娅”的制造过程中，会因某种始料不及的差错，制造出人类无法控制的奇怪物种呢？新物种是否会失控，变成“魔鬼细菌”呢？

但是，也有人认为情况并不像想的那么严重。美国加州大学分子生物学教授戴维•迪默认为，人造生命失控的风险“微乎其微”。人类制造的任何东西都不可能与那些在自然界进化了30亿年的生物平等竞争。在自然界的锤炼下，细菌能吞噬所有的东西，它们吃汽油，吃地下的石油，吃绿色碳氢化合物，吃石头，吃木头，吃一切可吃与不可吃的东西，甚至把它们的竞争对手吃掉。这种生存能力是实验室生物所不能比拟的。

此外，为了保险起见，还可以另设一层保护措施，即让所有的人造生命都只能依赖自然界不存在的化学物质存活。必要时，将这些关键的化学物质清除，人造生命就会完结，所以是完全可以控制的。

然而，有人认为，这种说法忽视了生命的复杂性。生命可以进行自我修复、自我管理，能通过突变适应环境，即使科学家研究的初衷是好的，防御系统是严密的，但对于生命这样的复杂系统，其不可测性仍可能超出人们的预料。

有人还从伦理方面提出疑义。对于生命的起源、生命的神圣与尊严等，不同背景的人，观点并不一样。有人担心，人类一旦掌握了制造染色体的技术，就会从阅读基因密码向有能力编写它们转变。为此，就出现了一个新问题——改变人种。

一旦“ 人造生命”有这个特殊的使命，就有可能创造“ 低等人种”，就像对待牲畜那样，任由人类役使；如果创造了“高等人种”，难道那些完美超凡的未来人类就一定比现在的普通人类更高等吗？它们就是地球上未来的主人吗？

掌握了染色体的制造技术，我们可以为未来的“孩子”规定智商、性格和相貌。虽然这个孩子还是由父母所生，但借助技术，这个孩子身上并没有多少基因是从父母那里遗传下来的，很可能是从某个伟大人物、杰出天才那里“借取”下来的。这不仅出现了生物学的问题，还出现了法律上的问题，该如何做亲子鉴定，如何断定亲缘关系呢？总之，文特尔的这项技术，到底能发展到哪一步，未来的影响是什么，谁也说不清。

美国时任总统奥巴马曾致信生物伦理问题研究委员会主席、宾夕法尼亚大学校长埃米•古特曼，要求委员会考虑这类研究在医学、环境、安全及其他领域可能给美国人带来的益处，并指示，需要确定这类技术的合适伦理界限，并将其危害控制到最小的程度。

无论外界如何说，文特尔本人更关心如何利用这项技术赚到钱。为此，他所领导的研究所已经为实验中所采用的技术申请了专利。如今，身为研究所的创始人、主席兼总裁并特立独行的文特尔可谓踌躇满志，其他一些业界也看好这一研究的大好前景。

2015年1月19日，英国罗氏旗下的基因泰克公司宣布，他们已经与文特尔签订了一项长期合作的项目，利用文特尔的基因组测序技术识别患者的突变位点，为靶向药物确定靶点，确定新药的靶点和生物标识物，以开展肺癌、黑色素瘤和血友病的诊断与治疗。

直到现在为止，人们依然对文特尔持怀疑态度，这个人以“一半是天使，一半是魔鬼”的形象闻名于世，他的聪明才华和功利激进更令人印象深刻，他给人类带来的新物种技术是福祉还是祸端，众说纷纭。这场争论分歧之大、涉及领域之广，在科学史上是前所未有过的。

撰文 | 魏凤文 武轶

本文经授权转载自清华大学出版社出版的《科学史上的365天》，点击“阅读原文”查看详情。

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