本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
地球上生命的起源是什麼?合成生物學時代生命的未來是什麼?這是當代生物學中兩個最大的問題,也是推動亞當·盧瑟福新書《創造:科學如何重塑生命本身》的動力,這是一部引人入勝且易於理解的兩部分著作,探討了生命細胞的歷史和未來。透過涵蓋從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,盧瑟福講述了生命科學的複雜故事,它可能是怎樣的,以及它可能變成怎樣的。
起源和後代這兩個難題,在一個多世紀以來一直與生命科學緊密相連。在像雅克·勒布這樣的工程師-生物學家的工作中——他在20世紀初試圖透過操縱海膽卵來創造“人造生命”——工程學是一種實驗工具,旨在更好地理解生物學。對於勒布來說,工程學可以用來檢驗生物學理論的有效性:“任何單一生命現象的可解釋性的證明,一旦它透過物理或化學手段成功地被明確控制,或在所有細節上用非生物材料重複,就可以提供。” 這種觀點的回聲在今天的合成生物學中隨處可見,理查德·費曼更常被引用的評論經常被引用:“我不能創造的東西,我就不理解。”
不幸的是,雖然盧瑟福在第二部分“生命的未來”的開頭引用了費曼的話,但這本書在概念上並沒有將這兩個部分沿著這些思路統一起來,導致一位評論員評論說,“令人失望的是,除了 DNA 本身……創造的這兩個支柱幾乎沒有共同之處”,儘管它們之間有很強的聯絡。第一部分以優美的細節描述的研究,從重現早期地球化學條件的米勒-尤里實驗到Szostak 實驗室的人工核酶和原細胞,都是試圖透過創造新的類生命事物來理解生命,它們是雅克·勒布的工程生物學的後代,也是創造第二部分的基於部件的基因工程的表親。這兩種方法有很多共同之處,包括通常被稱為“合成生物學”的名稱。
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但是,正如盧瑟福在第二部分開頭指出的那樣:“科學中的定義通常是不精確的,而且常常無濟於事。合成生物學對不同的人意味著不同的事物。” 在選擇強調一種定義而不是其他定義時,這本書致力於鞏固沿許多競爭軸線劃分這兩種方法的定義。但是,這些劃分本身講述了一個更大的故事,關於我們如何透過科學和技術的實踐,以及透過科學史和科學哲學的元科學敘事來理解過去和想象未來。
創造的兩種合成生物學在書中主要透過它們的創造是側重於生命的起源還是未來來區分,但除此之外,這兩種方法也因其對“自下而上”(從化學到類細胞系統)與“自上而下”(從活細胞到重新設計的系統)設計的強調而區分。這兩種方法都融合了知識和製造,並且都具有在基礎科學以及工程學中的潛在應用,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。雖然這兩種方法都使用製造作為一種認識形式,並且都具有技術應用,但只有在本書的第二部分中,才在工業有用的商品的設計背景下討論製造,從生物燃料和藥物到蜘蛛絲甚至計算機。
對這些設計產品的關注可能突顯了統一這些“創造支柱”的一些挑戰,因為設計,尤其是自上而下合成生物學方法中生物系統的“重新設計”實際上與“創造”本身無關。在“謹慎的普羅米修斯:走向設計哲學的一些步驟”中,布魯諾·拉圖爾認為,設計永遠不是創造
“設計”……從來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。設計是一項後續任務,旨在使該事物更生動、更商業化、更可用、更使用者友好、更可接受、更可持續等等,具體取決於專案必須回答的各種約束……設計永遠不是從無到有的創造。有趣的是,美國的創造論者使用“智慧設計”一詞作為“上帝造物主”的粗略替代品。他們似乎沒有意識到創造和設計之間存在的巨大鴻溝。
不幸的是,盧瑟福經常陷入這個鴻溝——當然不是作為任何形式的精神“設計”的倡導者,而是作為反對派,反對可能因在標題中使用如此帶有偏見的術語而引起的各種論點。這本書中散佈著關於科學方法的強大力量以及關於科學共識和確定性的有力主張,經常使用“教條”、“正統”、“進步”和“征服”等詞語,當一個人堅定地站在盧瑟福佈道的唱詩班中時,這些論點會非常分散注意力。
這種佈道是不幸的,因為盧瑟福在他以其特有的口才、熱情和樂觀主義討論生物學的未知和不可知時,是他最好的狀態。這兩部分都討論了生物學的混亂性以及文化、政治和經濟背景下的人們所做的科學研究的混亂性。正是這種矛盾的混亂性,遠勝於任何確定性,將這本書帶入了“生命”,展現了其所有令人興奮的複雜性。在討論生命的起源時,盧瑟福寫道,“我們永遠不會知道早期地球的確切構成”,“生命開始的確切時間點是未知的,並且幾乎可以肯定的是不可知的”,並且儘管“我們有一個生命活動的清單,[但]沒有明確的、單一的定義。” 正是鑑於這些不可知,我們才得以踏上對當今正在辯論的幾種理論可能性以及正在使用的令人興奮的實驗方法的迷人之旅,以便透過自下而上的創造更好地理解。
同樣,對於自上而下的合成生物學,“複雜性滋生了不可預測性,這使得工程學的還原論精神更難實現。” 在探索生物工程和生命再造的潛力時,這種複雜性為合成生物學的創造力提供了一些原材料,也為技術和社會層面的一些挑戰提供了一些原材料。正如盧瑟福所寫,“科學是文化的一部分,而不是與文化截然不同……這些新的生物技術不僅面臨科學或實際問題,而且面臨將其引入社會的挑戰。” 這些技術在未來能夠做什麼,它們將如何與社會互動?什麼樣的社會和文化價值觀將嵌入到設計本身中?什麼樣的生命理解將反映在創造的實驗和技術中?這些問題進一步統一了創造的兩個部分,並使所有型別的合成生物學都值得閱讀和談論。