本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
地球上生命的起源是什么?合成生物学时代生命的未来是什么?这是当代生物学中两个最大的问题,也是推动亚当·卢瑟福新书《创造:科学如何重塑生命本身》的动力,这是一部引人入胜且易于理解的两部分著作,探讨了生命细胞的历史和未来。通过涵盖从显微镜的早期历史到最近关于生物技术和基因组学监管的辩论的章节,卢瑟福讲述了生命科学的复杂故事,它可能是怎样的,以及它可能变成怎样的。
起源和后代这两个难题,在一个多世纪以来一直与生命科学紧密相连。在像雅克·勒布这样的工程师-生物学家的工作中——他在20世纪初试图通过操纵海胆卵来创造“人造生命”——工程学是一种实验工具,旨在更好地理解生物学。对于勒布来说,工程学可以用来检验生物学理论的有效性:“任何单一生命现象的可解释性的证明,一旦它通过物理或化学手段成功地被明确控制,或在所有细节上用非生物材料重复,就可以提供。” 这种观点的回声在今天的合成生物学中随处可见,理查德·费曼更常被引用的评论经常被引用:“我不能创造的东西,我就不理解。”
不幸的是,虽然卢瑟福在第二部分“生命的未来”的开头引用了费曼的话,但这本书在概念上并没有将这两个部分沿着这些思路统一起来,导致一位评论员评论说,“令人失望的是,除了 DNA 本身……创造的这两个支柱几乎没有共同之处”,尽管它们之间有很强的联系。第一部分以优美的细节描述的研究,从重现早期地球化学条件的米勒-尤里实验到Szostak 实验室的人工核酶和原细胞,都是试图通过创造新的类生命事物来理解生命,它们是雅克·勒布的工程生物学的后代,也是创造第二部分的基于部件的基因工程的表亲。这两种方法有很多共同之处,包括通常被称为“合成生物学”的名称。
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但是,正如卢瑟福在第二部分开头指出的那样:“科学中的定义通常是不精确的,而且常常无济于事。合成生物学对不同的人意味着不同的事物。” 在选择强调一种定义而不是其他定义时,这本书致力于巩固沿许多竞争轴线划分这两种方法的定义。但是,这些划分本身讲述了一个更大的故事,关于我们如何通过科学和技术的实践,以及通过科学史和科学哲学的元科学叙事来理解过去和想象未来。
创造的两种合成生物学在书中主要通过它们的创造是侧重于生命的起源还是未来来区分,但除此之外,这两种方法也因其对“自下而上”(从化学到类细胞系统)与“自上而下”(从活细胞到重新设计的系统)设计的强调而区分。这两种方法都融合了知识和制造,并且都具有在基础科学以及工程学中的潜在应用,再次证明了在科学和技术之间划清界限是多么困难,尤其是在合成生物学中。虽然这两种方法都使用制造作为一种认识形式,并且都具有技术应用,但只有在本书的第二部分中,才在工业有用的商品的设计背景下讨论制造,从生物燃料和药物到蜘蛛丝甚至计算机。
对这些设计产品的关注可能突显了统一这些“创造支柱”的一些挑战,因为设计,尤其是自上而下合成生物学方法中生物系统的“重新设计”实际上与“创造”本身无关。在“谨慎的普罗米修斯:走向设计哲学的一些步骤”中,布鲁诺·拉图尔认为,设计永远不是创造
“设计”……从来不是一个从头开始的过程:设计总是重新设计。总有一些东西首先作为给定、作为问题、作为问题而存在。设计是一项后续任务,旨在使该事物更生动、更商业化、更可用、更用户友好、更可接受、更可持续等等,具体取决于项目必须回答的各种约束……设计永远不是从无到有的创造。有趣的是,美国的创造论者使用“智能设计”一词作为“上帝造物主”的粗略替代品。他们似乎没有意识到创造和设计之间存在的巨大鸿沟。
不幸的是,卢瑟福经常陷入这个鸿沟——当然不是作为任何形式的精神“设计”的倡导者,而是作为反对派,反对可能因在标题中使用如此带有偏见的术语而引起的各种论点。这本书中散布着关于科学方法的强大力量以及关于科学共识和确定性的有力主张,经常使用“教条”、“正统”、“进步”和“征服”等词语,当一个人坚定地站在卢瑟福布道的唱诗班中时,这些论点会非常分散注意力。
这种布道是不幸的,因为卢瑟福在他以其特有的口才、热情和乐观主义讨论生物学的未知和不可知时,是他最好的状态。这两部分都讨论了生物学的混乱性以及文化、政治和经济背景下的人们所做的科学研究的混乱性。正是这种矛盾的混乱性,远胜于任何确定性,将这本书带入了“生命”,展现了其所有令人兴奋的复杂性。在讨论生命的起源时,卢瑟福写道,“我们永远不会知道早期地球的确切构成”,“生命开始的确切时间点是未知的,并且几乎可以肯定的是不可知的”,并且尽管“我们有一个生命活动的清单,[但]没有明确的、单一的定义。” 正是鉴于这些不可知,我们才得以踏上对当今正在辩论的几种理论可能性以及正在使用的令人兴奋的实验方法的迷人之旅,以便通过自下而上的创造更好地理解。
同样,对于自上而下的合成生物学,“复杂性滋生了不可预测性,这使得工程学的还原论精神更难实现。” 在探索生物工程和生命再造的潜力时,这种复杂性为合成生物学的创造力提供了一些原材料,也为技术和社会层面的一些挑战提供了一些原材料。正如卢瑟福所写,“科学是文化的一部分,而不是与文化截然不同……这些新的生物技术不仅面临科学或实际问题,而且面临将其引入社会的挑战。” 这些技术在未来能够做什么,它们将如何与社会互动?什么样的社会和文化价值观将嵌入到设计本身中?什么样的生命理解将反映在创造的实验和技术中?这些问题进一步统一了创造的两个部分,并使所有类型的合成生物学都值得阅读和谈论。