世界科技报道[tech.icxo.com]消息:与“摩尔定律”类似,“卡尔森曲线”作为生物学界发展的趋势,正在描绘DNA合成效率的蓝图。基因工程的前景是对遗传密码进行组合、改写,甚至创造出尚且不存在的新物种。那么———基因能像“标准件”一样被组装吗?
40年前,除了在硅谷,外界很少有人听说过戈登•摩尔这个人,甚至根本没人听说过硅谷。但那时摩尔已经胸有成竹了,因为正是1965年,他在一篇论文中提出了著名的“摩尔定律”,预测计算机的运算能力每18个月左右将提高一倍。
40年后,同样几乎没有人听说过罗布•卡尔森这个名字。这位华盛顿大学研究员在几年前画过一些关于DNA合成效率增长的图表,这些图表起初看上去就像一个生物学界的“摩尔定律”一样令人怀疑。但到21世纪最初10年快结束时,如果实际情况继续照目前趋势发展下去,合成一个与人类基因组同样大小的DNA链将仅需一天的时间。不过就目前而言,基因工程所做的工作像是在浪费时间。这些工作只是把某些物种的基因逐一转移到另一些物种中去,一项一项的缓慢改变生物的性状以适应人类的需要。真正的基因工程应当包括对基因进行一些根本性修改。“卡尔森曲线”正在使这一切成为可能。
目前而言,真正的基因工程意味着要对取自不同物体的基因进行组合,形成新的代谢途径。长期而言,它可能还包括对遗传密码进行整体改写,创造出尚不存在的新物种。与今天的那些不足挂齿的基因工程相比,这样的工作才更配得上“基因工程”这个名称。
标准化的基因元件
合成生物学界最有胆量的学者是美国麻省理工学院的德鲁•恩迪博士,他在进入该领域之前研究的不是生物学,而是工程学。在他看来,生命就是一台拼装电脑。
恩迪博士发展了他的一位同事———麻省理工学院奈特博士———提出的“生物砖”理论。他的灵感来自于一种名为“莱戈”的儿童玩具。这种玩具的任何一部分都可以用一个万能连接器与其他部分相连。生物砖就是末端带有万能连接器的DNA,因此生物砖可以连接到一起,组成更高级的成分,也能够插入进某种细胞的DNA中,从而控制细胞活动。
恩迪博士之所以对生物砖感兴趣,是因为生物砖使合成生物学家拥有了一套标准化元件,摩尔定律背后的电子工程师们的优势之一正是拥有这样的元件。如果一位工程师希望得到用于一项工作的特定元件,他可以查阅目录,找到参数相符的那种元件,然后订购。他不需要自己设计,甚至不需要知道工作原理。有了生物砖,生物学家就可以这样工作。
生物砖的DNA中携带着很多基因信息,它们可以起到标准化元件的作用。当这种基因整合到某个细胞的DNA中并被翻译成蛋白质时,它会让这个细胞完成某些工作,令恩迪博士更感兴趣的是这些工作通常不仅仅是“制造更多的某种蛋白质”,而是对其他基因进行系统的管理控制。