“人造生命之父”逝世，享年79歲｜成功破譯人類基因組，合成全球第一個(gè)“人造細(xì)胞”

克雷格·文特爾在他的辦公室里，與他的愛犬“達(dá)爾文”在一起。來源：The Washington Post via Getty

據(jù)報(bào)道，當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月29日，成功破譯人類基因組的美國科學(xué)家、“人造生命之父”約翰·克雷格·文特爾（John Craig Venter）因癌癥治療并發(fā)癥去世，享年79歲。

這位科學(xué)家以近乎偏執(zhí)的野心，把原本偏“手藝活”的遺傳學(xué)，硬生生推進(jìn)成一套高度工業(yè)化、信息化的體系。

一生中，文特爾完成了許多壯舉：他與政府資助的人類基因組計(jì)劃展開競賽，爭奪首次完成人類基因組測序的桂冠，并因此登上全球媒體頭條。

2000年6月，在白宮東廳舉行的一場儀式上，美國總統(tǒng)比爾·克林頓與克雷格·文特爾（左）和弗朗西斯·柯林斯（右）共同出席，以紀(jì)念人類基因組首個(gè)粗略圖譜的完成。

來源：Mark Wilson/Newsmakers via Getty Images

經(jīng)過25年的發(fā)展，由文特爾主導(dǎo)并推動(dòng)的人類基因組學(xué)研究已經(jīng)取得了重大突破。今天，通過相位分析，我們已經(jīng)可以確定性狀遺傳自哪一方父母，從而實(shí)現(xiàn)疾病和性狀的真正譜系研究。

讓文特爾載入史冊的事跡，是那個(gè)極具爭議卻劃時(shí)代的實(shí)驗(yàn)，他帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)抽離細(xì)菌的基因組，再用人工合成的基因“重啟”一個(gè)生命體——這是人類歷史上第一個(gè)“人造細(xì)胞”，文特爾也因此被稱為“人造生命之父”。

2012年7月，克雷格·文特爾應(yīng)邀在都柏林圣三一學(xué)院發(fā)表演講，恰逢薛定諤首次發(fā)表《生命是什么》系列演講70周年。

面對愛爾蘭總統(tǒng)及包括詹姆斯·沃森在內(nèi)的四百位聽眾，文特爾闡述了DNA作為生命"軟件"驅(qū)動(dòng)生物機(jī)器運(yùn)行的本質(zhì)，并展示了從數(shù)字化設(shè)計(jì)到化學(xué)合成DNA、最終創(chuàng)造人造細(xì)胞的技術(shù)路徑。

文特爾回憶道：“在我的演講結(jié)束之后，沃森走上講臺(tái)，握著我的手，大方地祝賀我發(fā)表了‘一個(gè)非常美妙的演講’。”

湛廬出版了文特爾的著作《生命的未來：從雙螺旋到合成生命》，這本書的內(nèi)容就是他對圣三一學(xué)院演講的完整論述和發(fā)展。

文特爾借此書向世界發(fā)出宣言：隨著工業(yè)化時(shí)代接近尾聲，我們有幸見證了“生物設(shè)計(jì)時(shí)代”的來臨。人類即將進(jìn)入一個(gè)全新的演化階段。

他還在書中提出了一個(gè)大膽的假設(shè)：只需要4.3分鐘把“火星人”的基因序列發(fā)送回地球，我們就可以在地球上的實(shí)驗(yàn)室里重造“火星人”！

除了實(shí)驗(yàn)室中的突破，文特爾還將個(gè)人興趣轉(zhuǎn)化為科學(xué)探索。他是一位熱衷航海的探險(xiǎn)者。自2004年起，他駕駛“魔法師2號(hào)”（Sorcerer II）航行超過10萬公里，跨越四大洲，采集海洋樣本，最終完成近1000種微生物基因組測序。這一項(xiàng)目大幅拓展了人類對海洋微生物多樣性的認(rèn)知。

工作之外，他同樣張揚(yáng)：愛飆車、愛紅酒，也因?yàn)殇h芒太盛，沒少和同行“結(jié)梁子”。進(jìn)入晚年，文特爾依然保持著探索欲。他不僅持續(xù)推進(jìn)科研，還學(xué)習(xí)飛行，不斷嘗試新的技能。

在2023年接受《自然》采訪時(shí)，文特爾表示自己并沒有放慢腳步的計(jì)劃，并將繼續(xù)領(lǐng)導(dǎo)他在J. Craig Venter研究所（JCVI）的團(tuán)隊(duì)。他說：“只要還沒有耗盡有趣的想法，我就會(huì)一直繼續(xù)下去。”

▌以下內(nèi)容摘編自《生命的未來：從雙螺旋到合成生命》前言、后記，作者：克雷格·文特爾

我的“薛定諤演講”

2012年7月12日，我應(yīng)圣三一學(xué)院的邀請到都柏林發(fā)表演講，這次演講時(shí)值著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)得主薛定諤初次發(fā)表他的《生命是什么》系列演講整整70年之后。主辦者要求我再次論述薛定諤當(dāng)初提出的偉大主題，并且希望我在現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)上，就有關(guān)“生命的定義”這一深?yuàn)W的問題提出新的洞見和答案。

顯而易見，對于這個(gè)問題，幾乎每個(gè)人都非常有興趣，個(gè)中原因可謂不言自明。我本人也不例外，不過我還有一些個(gè)人的原因。我年輕時(shí)曾在越南當(dāng)過醫(yī)護(hù)兵，在那個(gè)時(shí)候，我無比驚異地發(fā)現(xiàn)，“有生命的”與“無生命的”兩者之間的區(qū)別竟是如此的微妙：一張小小的紙巾就能把活著的、有呼吸的人與死人區(qū)分出來；甚至在良好的醫(yī)療護(hù)理下，存活下去的可能性也仍然部分依賴于病人積極向上的思想和樂觀開朗的心態(tài)。這就證明，高度的復(fù)雜性源于活細(xì)胞的組合。

在一個(gè)美好的星期四晚上，時(shí)間是下午4：30，得益于數(shù)十年來分子生物學(xué)的發(fā)展，我終于走上了薛定諤曾經(jīng)站過的那個(gè)講臺(tái)。像他一樣，我也是在愛爾蘭總統(tǒng)面前發(fā)表演講的。我注視著講臺(tái)下400位聽眾，所有人的臉上都浮現(xiàn)出翹首以待的表情。

在演講開始后的60分鐘時(shí)間里，我向聽眾詳細(xì)地解釋了DNA是如何驅(qū)動(dòng)生物機(jī)器運(yùn)行并最終組成生命的。所有活的細(xì)胞都在運(yùn)行著DNA這個(gè)“軟件”，它指揮著成千上萬個(gè)“蛋白質(zhì)機(jī)器人”。自從我們?nèi)祟惖谝淮胃闱宄绾瓮ㄟ^對DNA進(jìn)行排序來解讀這個(gè)“生命的軟件”以來，我們對生命進(jìn)行數(shù)字化操作的歷史已經(jīng)有幾十年了。現(xiàn)在，我們可以從計(jì)算機(jī)數(shù)字代碼出發(fā)，走到另一個(gè)方向，即我們能夠設(shè)計(jì)出一種新的生命形式，用化學(xué)的方法合成它的DNA，然后用它來“生產(chǎn)制造”出實(shí)實(shí)在在的生命有機(jī)體。這是因?yàn)椋覀儸F(xiàn)在可以對所有的信息進(jìn)行數(shù)字化處理，并且能夠?qū)⑺鼈円怨獾乃俣劝l(fā)送到任何地方，并且最終能夠重組DNA，再造生命。

坐在愛爾蘭總統(tǒng)恩達(dá)·肯尼（Enda Kenny）旁邊的是詹姆斯·沃森，沃森一直自稱是我的老牌競爭對手。在我的演講結(jié)束之后，沃森走上講臺(tái)，握著我的手，大方地祝賀我發(fā)表了“一個(gè)非常美妙的演講”。

《生命的未來》這本書的部分內(nèi)容就是在圣三一學(xué)院演講的基礎(chǔ)上寫成的。本書的宗旨是，將我們現(xiàn)在已經(jīng)取得的令人難以置信的進(jìn)展描述清楚。

自薛定諤發(fā)表《生命是什么》系列演講到現(xiàn)在，才過了70多年，說起來這只不過相當(dāng)于一個(gè)人的生命周期。但是在這段時(shí)間里，我們確實(shí)已經(jīng)取得了極大的進(jìn)展。從薛定諤的“非周期性晶體”（aperiodic crystal）到對遺傳密碼的正確理解，再到第一個(gè)合成染色體的成功構(gòu)造，又到制造出第一個(gè)人造細(xì)胞，從而最終證明DNA就是生命的“軟件”，這些偉大成就是建立在過去半個(gè)多世紀(jì)以來的各項(xiàng)巨大進(jìn)展的基礎(chǔ)之上的，也是來自世界各地的許多杰出科學(xué)家在各自的實(shí)驗(yàn)室里不斷努力的共同成果。

現(xiàn)在，作為數(shù)字化信息的DNA不僅能夠在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)不斷的積累，而且能夠通過生物傳送器以一種電磁波的形式以光速或者接近光速進(jìn)行傳輸，從而在一個(gè)遙遠(yuǎn)的地方重新創(chuàng)造出蛋白質(zhì)、病毒和活的細(xì)胞，或許這將永遠(yuǎn)地改變我們對生命的看法。

隨著這個(gè)對生命的全新理解以及我們駕馭生命的能力的逐步擴(kuò)展，我們有力地敲開了一扇全新的蘊(yùn)含著無限可能性的大門。這是極其激動(dòng)人心的。

隨著工業(yè)化時(shí)代接近尾聲，我們有幸見證了“生物設(shè)計(jì)時(shí)代”的來臨。人類即將進(jìn)入一個(gè)全新的演化階段。

只需4.3分鐘傳回基因信息

我們就能重造“火星人”

假設(shè)火星上的生命與地球上的生命都是基于DNA的，假設(shè)火星有生命或者曾經(jīng)有過生命，假設(shè)火星上有一個(gè)基因測序設(shè)備，可以讀取任何有可能存在于那里的“火星人”的DNA序列，那么，只需要4.3分鐘把“火星人”的基因序列發(fā)送回地球，我們就可以在地球上的實(shí)驗(yàn)室里重造“火星人”！

我的一個(gè)根本假設(shè)，即生命在宇宙中無處不在。仍然有很多人相信（通常是宗教人士），從某種程度上說，地球上的生命是特殊的或者是獨(dú)一無二的，我們在宇宙中是孤獨(dú)的。但是，我不在這些人之列。

許多科學(xué)家堅(jiān)信，火星將被證明是有生命的或者是曾經(jīng)有過生命的。1989年，由英國米爾頓的凱恩斯開放大學(xué)研究人員科林·皮林格（Colin Pillinger）所領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在另一塊火星隕石EETA 79001中也發(fā)現(xiàn)了一種有機(jī)物質(zhì)，這種物質(zhì)具有典型的活生物遺體的特征。不過，他們最后決定不對外宣布他們發(fā)現(xiàn)了火星上的生命。另一些人在重新評估美國航空航天局的“海盜”號(hào)登陸器所收集到的數(shù)據(jù)后，也看出了一些模糊的生命跡象。

至于我本人，相信在火星上的生命曾經(jīng)非常“繁榮興旺”過，也許今天在火星的地表下仍存在生命。許多令人信服的數(shù)據(jù)表明，在火星的表面上曾經(jīng)有液態(tài)水流動(dòng)過，甚至可能存在過海洋。馬杰維克丘（Matijevic Hill）周圍的黏土表明，曾經(jīng)存在于火星上的水非常干凈，足以達(dá)到可以飲用的程度。在2012年年底，“好奇”號(hào)又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)古老河床的遺跡，在那里曾經(jīng)河流湍急。然而在今天，它似乎處于冰凍的狀態(tài)，呈現(xiàn)出一種類似于極地冰蓋和永久凍土的形式。越來越多的證據(jù)表明，在火星上存在著大量被凍結(jié)的地下水；而且根據(jù)推測，在火星的更深處存在著液態(tài)水。通過計(jì)算，人們估計(jì)，在火星的4 000米深處能夠發(fā)現(xiàn)海水，在8 000米深處能夠發(fā)現(xiàn)純凈的液態(tài)水。在火星的地表下還蘊(yùn)藏著大量的甲烷，它的來源很有可能就是生物學(xué)意義上的；盡管我們不能排除，它的來源有可能是地質(zhì)學(xué)意義上的，或者是兩者的結(jié)合。

盡管目前還沒有科學(xué)的數(shù)據(jù)來支持這種擔(dān)憂，但還有一些人認(rèn)為，有充分的理由需要保持謹(jǐn)慎。我想，這部分原因是基于對未知的恐懼。在科幻小說家中，現(xiàn)代的瑪麗·雪萊以及后來的邁克爾·克萊頓都給出了最好的例證。瑪麗·雪萊這個(gè)由醫(yī)學(xué)博士“搖身一變”成為科幻小說作家的人非常擅長講故事，讀她的書是令人愉悅的。但是，像《弗蘭肯斯坦》一樣，她的小說中也包含了強(qiáng)烈的反科學(xué)主題，并結(jié)合了幻想、暴力以及那種能夠在格林兄弟的警示性童話中看到的因果報(bào)應(yīng)思想（“灰姑娘”“小紅帽”“長發(fā)公主”以及其他一些作品），從而讓公眾陷入深深的恐懼當(dāng)中。

在1971年的經(jīng)典科幻電影《天外來菌》（The Andromeda Strain）中，一顆軍用衛(wèi)星墜毀在沙漠中，在它被修復(fù)之前，附近一個(gè)小鎮(zhèn)的居民因一種致命的瘟疫而大量死亡，而致病的菌株原來是一種完全不同于地球上的所有生命的東西。

不過，幸運(yùn)的是，現(xiàn)代科學(xué)能夠解決大部分來自從遙遠(yuǎn)天體帶回來的樣本所帶來的潛在問題。

盡管有關(guān)樣本的采集、DNA提取以及DNA測序的準(zhǔn)備工作，還有幾個(gè)問題需要克服，但是沒有一個(gè)問題存在著不可逾越的障礙。

這一天已經(jīng)離我們不遠(yuǎn)了。不久之后，當(dāng)我們在執(zhí)行探測任務(wù)時(shí)，將有能力發(fā)送一個(gè)能夠控制基因測序單元的機(jī)器人到其他星球上，以讀取任何有可能存在于那里的外星微生物生命的DNA序列，無論它是正在活著的生命，還是被保存下來的遺體。

我相信，無論是對美國航空航天局來說，還是對私人研究團(tuán)隊(duì)來說，獲得一個(gè)能夠鉆探得足夠深以到達(dá)液態(tài)水水位上的合適鉆頭，都將是一個(gè)更大的挑戰(zhàn)。好消息是，一個(gè)即將執(zhí)行的任務(wù)能夠向地下鉆入幾米，這很可能足以檢測到被冰凍的生命痕跡。

如果火星微生物是基于DNA的，如果我們能夠獲得火星上微生物的基因序列，并且把它發(fā)送回地球，那么我們就能夠重構(gòu)基因組了。

這是一個(gè)順理成章的結(jié)論，并不需要多大的思想跳躍。這樣，我們就可以利用合成的火星生命基因組來重新創(chuàng)造火星生命，而不必費(fèi)心去解決帶回一個(gè)完好無缺的樣本時(shí)所要面臨的一系列不可思議的物流難題了。

以光的形式發(fā)送DNA軟件的能力將會(huì)衍生出許多激動(dòng)人心的結(jié)果。在過去的十年里，在完成了對我自己的基因組的測序之后，我本人的DNA軟件就已經(jīng)以電磁波的形式向宇宙“廣播”了。因?yàn)檫@些電磁波會(huì)送入太空，所以它們已經(jīng)攜帶著我的遺傳信息，到達(dá)了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出地球范圍的宇宙深處。在這些電磁波的幫助下，我的生命現(xiàn)在正以光的速度運(yùn)動(dòng)著。盡管在外太空是否存在著能夠搞清楚我的基因組中包括的指令的任何生命形式，現(xiàn)在仍然是一個(gè)謎，它或許超出了薛定諤在半個(gè)世紀(jì)或更早之前提出來的那個(gè)“小小的問題”的范圍了。

在那個(gè)溫暖的都柏林晚上，我在我的“薛定諤演講”的結(jié)論部分告訴聽眾，自從薛定諤在他的那個(gè)里程碑式的演講中提出了“生命的本質(zhì)”這一問題之后，科學(xué)已經(jīng)帶領(lǐng)我們走過了一段令人難以置信的旅程。

在這70多年的時(shí)間里，我們不斷前行，從對我們的遺傳物質(zhì)一無所知，到知道遺傳信息的載體就是DNA，再到破解遺傳密碼、測序基因組，到現(xiàn)在我們甚至能夠?qū)懗龌蚪M來創(chuàng)造新的生命了。我已經(jīng)提到過，合成生物學(xué)中可以證明“DNA是生命的軟件”的證據(jù)，正在形成一種新的知識(shí)和力量，它為我們創(chuàng)造出許多新的機(jī)會(huì)。我們?nèi)匀徽玖⒃谘Χㄖ@的演講所引發(fā)的洶涌浪潮上。

很難想象，在接下來的70年里，這股浪潮將會(huì)把我們帶向何方。但是有一點(diǎn)我非常清楚，無論這個(gè)生物學(xué)的新時(shí)代把我們引向何方，這個(gè)航程都將會(huì)是非常精彩的。

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本期策劃：xiaoyu

編輯：蘆丁

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