第一臺(tái)生物傳送器座落在圣地亞哥SyntheticGenomicsInc.(SGI)的大樓內(nèi),看起來(lái)就像是一臺(tái)超大尺寸的設(shè)備車。
設(shè)備實(shí)際上是小機(jī)器和實(shí)驗(yàn)機(jī)器人的聚集體,彼此聯(lián)系組成了一個(gè)大的機(jī)器。但是,這個(gè)大機(jī)器可以做一些史無(wú)前例的事情:它可以通過(guò)傳輸數(shù)字代碼來(lái)打印病毒。
在去年一系列的實(shí)驗(yàn)中,SGI的科學(xué)家在大樓內(nèi)的其他位置使用遺傳指令發(fā)送到設(shè)備,用來(lái)自動(dòng)制造普通流感病毒的DNA。他們也會(huì)制造有功能的噬菌體,這是一種可以感染細(xì)菌的病毒。
雖然,這并不是第一次有人可以從DNA制造病毒,但是,它是第一次自動(dòng)生成的,不需要人類的手動(dòng)。
這個(gè)被稱為“數(shù)字-生物轉(zhuǎn)化器”的設(shè)備在今年五月揭幕。雖然這還只是個(gè)原型,但是像這樣的儀器終有一天可以傳播生物信息,從疾病的爆發(fā)地傳遞到疫苗制造地,或者,在患者的病床邊,打印需要的個(gè)體化藥物。
“幾十年來(lái),我們?cè)?jīng)夢(mèng)想能夠傳輸生命,”SGI投資者ExcelVentures的管理者JuanEnriquez表示,他設(shè)想了一場(chǎng)新的工業(yè)革命,“數(shù)字-生物轉(zhuǎn)化器”就如同軋棉機(jī)。
在2005年創(chuàng)立了SGI的叛逆生物學(xué)家CraigVenter表示,他甚至想象過(guò),它可能在星球之間傳遞生命形式。
“他曾向ElonMusk提及此事。”SGIDNA技術(shù)的副總裁DanGibson表示。
流感病毒
Gibson在生物學(xué)家之間以“Gibson組裝”而廣為人知,這項(xiàng)技術(shù)是將小的實(shí)驗(yàn)室制造的DNA連接成大的基因。
SGI的BioXP3200,是一部商業(yè)化的DNA打印機(jī),成為了數(shù)字-生物轉(zhuǎn)化器的心臟。當(dāng)Gibson坐在他的辦公室,向轉(zhuǎn)化器發(fā)送信息的時(shí)候,儀器開(kāi)始使用預(yù)載的化學(xué)試劑工作了。他可以很容易的從任何地方發(fā)送這樣的信息。
在五月末的時(shí)候,Gibson的團(tuán)隊(duì)透露他們是如何使用這個(gè)裝置來(lái)制造DNA、RNA、蛋白質(zhì),以及病毒,“用一種時(shí)尚的、自動(dòng)化的方式從數(shù)字轉(zhuǎn)化DNA序列,而不需要人為的干預(yù)。”
公司是2013年左右開(kāi)始大力投入轉(zhuǎn)化器的研究的。當(dāng)時(shí)SGI和制藥公司諾華正在進(jìn)行一項(xiàng)測(cè)試,是否能夠使用從流感爆發(fā)地來(lái)的數(shù)據(jù),在疫苗制造的地方快速構(gòu)建出病毒種子。
在那一年的三月,他們的機(jī)會(huì)出現(xiàn)了。那一年,H7N9感冒病毒爆發(fā),科學(xué)家們?cè)诰W(wǎng)上發(fā)布了病毒的DNA序列數(shù)據(jù)(流感類型的H和N指的是血液凝集素和神經(jīng)氨酸酶,它們是病毒外殼上的蛋白質(zhì),這些蛋白可以被人體免疫系統(tǒng)所識(shí)別)。Gibson回憶說(shuō),“我收到電子郵件,說(shuō)H7N9禽流感病毒已經(jīng)引發(fā)關(guān)注。所以,我們非常迅速的獲得了DNA序列。”
兩天后,沒(méi)有直接使用任何樣本,只有數(shù)字序列,SGI使用Gibson的DNA打印機(jī)合成了H和N的基因。這些DNA鏈運(yùn)送到了諾華,在那里使用它們生成了含有新的遺傳信息的病毒種群,可以用來(lái)進(jìn)行疫苗的生產(chǎn)。Gibson表示,這是數(shù)字-生物轉(zhuǎn)化器第一次變成現(xiàn)實(shí)。“我說(shuō),‘我們不能把所有東西都整合進(jìn)一個(gè)盒子里嗎?’”,他回憶道。
Gibson希望將設(shè)備推進(jìn)到商業(yè)應(yīng)用。設(shè)想一下,他說(shuō),亞特蘭大的疾病預(yù)防和控制中心闡述過(guò)類似埃博拉這種有流行病威脅的疾病的抗體遺傳指令。這些密碼可以通過(guò)數(shù)字化的方式傳輸?shù)?ldquo;世界每一家醫(yī)院”的轉(zhuǎn)化器,以開(kāi)始制造解毒藥物。“這是我所堅(jiān)信會(huì)發(fā)生的事情,在不遠(yuǎn)的將來(lái)。”
錯(cuò)誤問(wèn)題
即使對(duì)生命編程的能力已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)在很多不同的地方,生物傳送器將如何使用,依然值得商榷。創(chuàng)建小量的種子病毒種群是非藏重要的,但這只是為整個(gè)國(guó)家制造足夠疫苗的第一步。流感疫苗的弱化病毒通常必須在數(shù)以萬(wàn)億的雞蛋中生長(zhǎng),這是一個(gè)精心規(guī)劃的過(guò)程,需要半年的時(shí)間。
由SGI轉(zhuǎn)化器制造的DNA鏈也會(huì)經(jīng)歷錯(cuò)誤,或者隨機(jī)突變。“如果你要制造疫苗和藥品,這個(gè)突變率是高到難以接受的,”阿爾伯塔大學(xué)的病毒學(xué)家DavidEvans在一封郵件中說(shuō)。
即使如此,Evans指出,“雖然在任何特定的步驟中沒(méi)有太多的新奇之處,但將它們整合在一起,使功能性DNA被制造出來(lái)是相當(dāng)令人印象深刻的。只要修正錯(cuò)誤問(wèn)題,那么你就會(huì)得到一個(gè)人人想要的設(shè)備。”
Gibson表示,他正在致力于解決錯(cuò)誤率以及正在嘗試將轉(zhuǎn)化器縮小到可管理的大小。現(xiàn)在,它已經(jīng)占據(jù)了與菲亞特汽車相同的空間。
胚種論
SGI還沒(méi)有“打印生命”,大多數(shù)生物學(xué)家并不認(rèn)為病毒是真正意義上的生命體。在2016年,SGI宣布創(chuàng)造了一個(gè)“最小的細(xì)胞”,一種具有最小基因組的細(xì)菌,可以作為一個(gè)空白的磁帶來(lái)接受新的遺傳指令。Gibson說(shuō),既然“最小的細(xì)胞成為最簡(jiǎn)單的生命形式”,那么嘗試打印一個(gè)也是合乎邏輯的。
一些SGI的支持者,包括Venter,都在暗示,生命打印機(jī)的最終工作將是在行星之間來(lái)回傳送生命。在一種情況下,一臺(tái)測(cè)序機(jī)可以被送往火星,以獲得那里找到的任何生命形式、或者接近生命形式的遺傳密碼。
這些數(shù)據(jù)傳送到地球的轉(zhuǎn)化器上,就可以重新構(gòu)建出外星生命,也許可以在一個(gè)高度保密的實(shí)驗(yàn)室中。2013年在貧瘠的莫哈韋沙漠,一個(gè)SGI的團(tuán)隊(duì)與NASA的科學(xué)家們對(duì)這個(gè)理論進(jìn)行了各個(gè)方面的測(cè)試。“我們裝載了一輛實(shí)驗(yàn)室汽車,包含所有需要的東西,分離樣本并對(duì)它們進(jìn)行測(cè)序,”Gibson說(shuō)。
“我想要在世界以外做一些事情,將這些東西發(fā)送到火星,打印燃料、或打印一部分大氣或者營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),“他說(shuō)。
對(duì)太空傳送生命數(shù)據(jù)也許更加有趣。根據(jù)一個(gè)地球上如何出現(xiàn)生命的理論,生命是被流星或者彗星攜帶來(lái)的,我們稱之為胚種論。將生物轉(zhuǎn)化器傳送到太空可以是一種人類的回報(bào)方式,Enriquez表示,在其他地方散播生命的種子。
也許有一天,在宇宙的另一個(gè)地方,人類的生命會(huì)得到某種重現(xiàn),生命的永恒會(huì)被賦予別樣的意義。