我們探討人的世界時,何妨回過來從科學的角度看看生命本身?我們不妨想想:地球上生命的起源是什麼? 合成生物學時代的生命前景又如何? 這是當代生物學的兩個最大問題,也是推動 Adam Rutherford 書寫 ” Creation: How Science Is Reinventing Life Itself“ 一書的問題,本書分為兩部分,引人入勝且通俗易懂,回顧了活細胞的歷史和未來。 通過跨越顯微鏡的早期歷史到最近關於生物技術和基因組學監管的辯論的章節,Rutherford 講述了生命科學可能曾經和可能的複雜故事。解釋了我們現在如何從根本上超越進化的界限,並設計出全新的生物——從在牛奶中產生蜘蛛絲的山羊到分泌柴油的細菌,再到識別和摧毀癌細胞的基因迴路。 儘管其中一些創造聽起來很奇怪,但這種新的合成生物學正在幫助科學家們開發出根本性的解決方案,以應對世界上一些最緊迫的危機——從糧食短缺到流行病再到氣候變化——並為曾經被歸類為人類的發明鋪平道路科幻小說。與此同時,這些進展正在揭開最大的謎團——生命是如何開始的? 我們知道,地球上的每一種生物都來自一個細胞,在 40 億年前誕生。 隨著我們越來越了解連接所有生物的古老根源,我們可能最終能夠實現第二次創世紀——在以前不存在的地方創造新生命。創造帶我們踏上了 40 億年的旅程——從最初的細胞到塑造地球未來的突破性生物發明。
一個多世紀以來,起源和後代這兩個難題在生命科學中一直緊密相連。 在像 Jacques Loeb 這樣的工程師生物學家的工作中——他在 20 世紀初試圖通過操縱海膽卵來創造“人造生命”——工程學是一種用於更好地理解生物學的實驗工具。 對於勒布來說,工程學可以用來檢驗生物學理論的有效性:“只要通過物理或化學方法成功地明確控製或用非生命材料在所有細節上重複,就可以提供任何單一生命現象的可解釋性的證據 ” 這種情緒在今天的合成生物學中隨處可見, Richard Feynman 的名言經常被引用:“我無法創造的東西,我不明白。”
不幸的是,雖然 Rutherford 在第二部分“The Future of Life”開頭引用了Feynman的話,但該書幾乎沒有按照這些思路在概念上將這兩部分統一起來,導致一位評論家評論說,“令人失望的是,超越 DNA 本身…… 這兩個創造的支柱幾乎沒有共同點,”儘管它們有著密切的聯繫。 第一部分中詳細描述的研究,從重建早期地球化學條件的 Miller-Urey 實驗到 Szostak 實驗室的人造核酶和原始細胞,都是通過創造新的類生命事物來理解生命的嘗試, Jacques Loeb 的工程生物學的後代和創世紀後半部分基於部件的基因工程的堂兄弟。 這兩種方法有很多共同點,通常包括“合成生物學synthetic biology” 這個名稱。
但是,正如 Rutherford 在第二部分早期指出的那樣:“科學中的定義往往不精確,而且常常毫無幫助。合成生物學對不同的人意味著不同的東西。” 通過選擇強調一個定義而不是其他定義,本書致力於鞏固將這兩種方法沿著許多相互競爭的軸分開的定義。 但這些分歧本身講述了一個更大的故事,講述了我們通過科學技術實踐以及通過科學史和科學哲學的元科學敘述來理解過去和想像未來的方式。
創造的兩種合成生物學在書中主要根據它們的創造是否側重於生命的起源與未來來區分,但除此之外,這兩種方法的區別還在於它們強調“自下而上”(從化學到細胞- 像系統)與“自上而下 bottom up”(從活細胞到重新設計的系統)設計。 這兩種方法都融合了知識和製造,並且在基礎科學和工程領域都有潛在的應用,再次證明了在科學和技術之間劃清界限是多麼困難,尤其是在合成生物學中。 雖然這兩種方法都將製作作為一種知識形式,並且都有技術應用,但只有在本書的第二部分,製作才在工業有用商品的設計背景下進行討論,從生物燃料和藥物到蜘蛛絲,甚至電腦。
對這些設計產品的關注可能突出了將這些“創造的支柱”結合起來的一些挑戰,因為設計,特別是在合成生物學的自上而下方法中生物系統的“重新設計”並不是真正的“創造”本身 . 在“A Cautious Prometheus? A Few Steps Toward a Philosophy of Design”中,Bruno Latour 認為設計永遠不會創造:
“設計”……從來都不是一個從頭開始的過程:設計總是重新設計。 總有一些東西首先作為給定,作為問題,作為問題而存在。 設計是隨後的一項任務,目的是使某些東西更生動、更商業、更可用、對用戶更友好、更可接受、更可持續等等,具體取決於項目必須應對的各種限制……為了設計決不是從無到有。 有趣的是,美國的創造論者使用 “智能設計 intelligent design” 這個詞來粗略地代替 “造物主上帝 God the Creator”。 他們似乎沒有意識到創造和設計之間存在著巨大的鴻溝。
不幸的是,Rutherford 經常掉入這個深淵——當然不是作為任何一種精神“設計”的倡導者,而是作為在標題中使用如此沉重的術語可能引起的各種爭論的反對者。 這本書充斥著對科學方法的力量以及科學共識和確定性的強烈主張,經常在論證中使用“教條 dogma”、“正統 orthodoxy”、“進步 progress”和“征服 conquest” 等詞,當一個人正在閱讀時,這些詞會讓人分心。
這種說教是不幸的,因為 Rutherford 在以他特有的口才、熱情和樂觀討論生物學的未知和不可知時處於最佳狀態。 這兩部分都討論了生物學的混亂以及人們在文化、政治和經濟背景下所做的科學研究的混亂。 正是這種矛盾的混亂,遠遠超過任何確定性,使這本書以其所有激動人心的複雜性“栩栩如生”。 在討論生命的起源時,Rutherford 寫道,“我們永遠不會知道早期地球的確切組成”,“生命開始的確切時間點是未知的,而且幾乎肯定是不可知的”,並且儘管“我們有一份清單 生命的行為,[沒有]明確、單一的定義。” 鑑於這些不可知的因素,我們將進行一次引人入勝的旅行,了解當今正在爭論的幾種理論可能性,以及用於通過自下而上的創造更好地理解的令人興奮的實驗方法。
同樣,對於自上而下的合成生物學,“複雜性孕育著不可測度,這使得工程的還原論精神更難實現。” 在探索生物工程的潛力和生命的再設計時,這種複雜性為合成生物學的創造力提供了一些原材料,同時也帶來了技術和社會層面的一些挑戰。 正如 Rutherford 所寫,“科學作為文化的一部分出現,與文化並無區別……這些新的生物技術不僅面臨科學或實踐問題,而且面臨將它們帶入社會的挑戰。” 這些技術在未來能做什麼,它們將如何與社會互動? 設計本身將嵌入甚麼樣的社會和文化價值? 甚麼樣的生命本身的理解將反映在創造的實驗和技術中? 這些問題將 “Creation” 的兩個部分進一步結合起來,並使各種合成生物學都值得閱讀和討論。