我们知道不同的基因组合次序决定了不同个体的产生——世上只有一个克雷格·文特

生命解码

来源:环球企业家  |  作者:王文静  |  阅读:

我幸运至极,能够一直参与最棒的、最具潜力以及最有益的科学冒险之一。我相信我的故事还是值得讲述的——尽管这饱受争议,其中既有政治、经济的原因,也有科学的原因——但我非常清楚,我的研究也表明,记忆是十分善变的。我想说,这些故事是唯一的事实,因为它们依赖于机会、人、我的回忆以及来自影响我生活的部分经验。这也是第一本以作者的60亿碱基对为附录的传记,是克瑞格·文特(Craig Venter)以新的形态呈现,在我离开人世的时候,这本书能有更长的生命。除了为读者和历史留下这最终的阐释,我别无选择。

我的童年

在我关于童年的记忆中,最鲜活的印象是我的绝对自由。现在的母亲为孩子的一天制订了详细到每分钟的计划。他们为孩子准备了移动电话,以保证孩子不会失去联系。更有甚者,他们动用GPS来掌握孩子的行踪。但就在半个世纪前,孩子们的生活没有被如此固定,而且经常脱离家长的“监视”。

我很庆幸生在一个以“自由”为传统的家庭。我母亲幼时就喜欢光着脚攀登圣地亚哥奥申海滩边的悬崖。我父亲就在爱达荷州的斯奈克河河畔长大,暑期时便会到他叔叔在怀俄明州养牛场工作。我在加利福尼亚州度过了我的童年,我的父母只是简单地告诉我“去玩吧”。有了这样权威的认可,我发现我喜欢冒险并敢于面对挑战——这一点是那时的我没有真正认识到的。

在那时,我最喜欢的一个目的地就是当地的机场。我经常在跑道附近的草丛中观察飞机。结果,作为DC-3双引擎螺旋桨飞机的爱好者,我如想象中的一样成为了老花眼。有一次,这架飞机停准位置准备起飞,我觉得我的机会来了,比赛即将上演!我蹲在离机体足够近的地方数着机体上镶着的钉子。当两个增压器引擎上升时,我极力跳起,一下子跨上我的自行车。我能感到我的肌肉都是紧张的,一个劲儿踩着脚踏板。飞机开始起飞,我还是一股脑地竭力往跑道前方骑去。

在靠近机场建设地的地方,我的父母拥有一个价值9000美元的小平房,这是密尔比瑞(Millbrae)一个聚集了中下阶层的社区,居民不足8000人。这个地方,101号高速路从东边走过,铁路从西边穿过,南方和北方满目都是牧牛的场景——这些乡村景致被新机场的兴建逐渐覆盖——从旧金山市政机场一直到改名后的旧金山国际机场。

当我还是一个小男孩的时候,旧金山机场是很不一样的。那时没有安检,没有摄像头,没有防护电网。所能用来隔离跑道和普通路面的就是一个排水沟和一条小溪。我总是能和几个伙伴一起翻过一个斜坡,趟过水路,到达另一岸。开始,我们只是在草丛中观察飞机准备起飞的时刻,我们惊讶于飞机在起飞前的工作竟然进行得如此缓慢。忘记是谁提出的主意,总之我们在某个时刻开始觉得自己骑自行车都会比飞机快。所以我们就一直等到一架飞机准备起飞时,跳上我们的自行车,然后一直跟飞机比着赛地飞奔,能骑多远就骑多远。我们甚至可以在一刹那领先于飞机,但是飞机起飞后自然就超越我们了。

现在,我经常出入于旧金山国际机场,无论何时,当我身处那条东西向跑道的时候,我总是能回想起我的童年。并不难想象,当飞行员看到一票毛头小子在飞机旁瞎捣鼓时是多么紧张在我童年中的每一天都充满了快乐和探索。和在学校受到的教育相比,这对我日后的发展,至少在DNA方面的研究有着更大的影响。

当我在密尔比瑞市长大时,更多的证据证明我天性就爱冒险。我有很多在铁轨上的冒险经历,甚至差点送命。火车轰鸣声响彻日夜,同时,它也是带我爸爸去旧金山工作的交通工具。我们住的地方并不十分方便,我和哥哥格雷要跟随母亲带着我们的红色玩具小马车穿越铁轨,才能到对面的杂货铺买东西回家。

铁轨无疑是另一个被禁止的玩乐场所。我们经常在铁轨上玩。一种游戏就是把你的耳朵贴在轨道上,看谁能在第一辆火车来之前坚持最长时间。我们还把一枚硬币放在铁轨上,好让火车把它轧平。(在最近一次回来的时候,我曾试图再次这样做,但遗憾的是,现在的硬币不是铜制的,想要把它轧平太难了。它们甚至不会在轨道留下一粒金属粒。)当我长大一些,大约7岁左右,我们的冒险升级了。我们开始往经过的货车上跳,其实这个对于一个小男孩来说,没有说起来那么轻松。就算在一个慢行的火车上,最后一节车厢的乘务员都会冲我们大喊,让我们赶紧下去。

很多小时候的活动都发生在我家的后院,其中有我弟弟基思的帮助(现在他是美国国家太空总署的建筑师)。事实上,我们总管那叫“后后院”,因为它在我们的花园和一个三英尺高的篱笆后边。在这个院子的一头是混合肥料堆,一个支架和一排苹果树。另一头就是我的领地了:一颗杏树,黑莓丛,其中最好的东西是,有很多能让我用来塑造的泥土。

我构建的东西在开始时只是些小玩意儿,大多数是小且精致的隧道或堡垒。每个月我都要存下一美元去买轮船或军用机的塑料模型。我们发现,通过让模型着火,我们可以让战争游戏看起来更逼真。玩具小兵也很好点燃,然后把被烧软的塑料弄成好玩的样子。当我的隧道逐渐发展成规模后,我的“纵火欲”也进一步上升,我甚至在它们中间放鞭炮。

受到《大众机械》杂志(Popular Mechanics)的启发,我的野心逐渐转向齿轮方面。这个杂志介绍了一个结构不太复杂、通过船舶夹板就能造一个八英尺大的水上飞船的计划。在旧金山湾区居住的我们,总是被水包围着,但是我的家人似乎喜欢陆地上的运动——网球和高尔夫——所以我们一直没有好好利用周围的旧金山湾。看到这个计划,我仿佛看到了自己享受水趣的第一个机会。通过修剪草坪和送报纸所挣,我有了足够的钱买材料。我的朋友汤姆·K,在美术方面很有才华,他教我怎么将计划落实到木板上,怎么使用基本的工具。造这样一个船花了我好几个月的时间。我父亲其实一直笃定认为我不会成功,而且附之以很好的理由:因为我没有舷外发动机。最后,他的一个朋友以14美元的价钱卖给我一个1940年代出厂的破旧引擎。就这样,我不得不学习怎样拆卸这个发动机,然后把他们再组装起来,以期能再次运转起来。我用了50加仑的汽油作为测试储备,最后,我成功了。

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医学启蒙

1967年,我去了越南,在一所战地医院当海军救护兵。

在特种部队学校毕业后,我在巴布亚海军医院接受了医护培训。很快,我成为了高级海军医护兵,而且被允许在基地以外的地方住。我的祖父母在他们靠近奥申海滩的老房子后边有个小棚子,我就住在那里。那时,我驾着自己那辆305cc排气量的本田Dream(这是本田在那时最大的摩托车了)去医院。

这里的工作让我有了对人类疾病的大体感觉。我发现,在对给髓膜炎的患者做骨髓穿刺以及给肝炎患者取活组织切片检查方面,我颇有天赋。过了一段时间,我就开始负责大的传染病监护,我管理着一个20余人的海军医护兵队伍,我们三班倒,连轴照顾数以百计的病人,这些病人得的病从疟疾、肺结核到霍乱,什么都有。十年后,我就可以解码引起这些疾病的基因了。

医院成了我逃避纪律、军规和每天早上七点制服检查的庇难所,我很少穿制服,总是穿着牛仔衣或手术服。每天下午,一旦赶上我在三点结束工作的时候,我就去冲浪。跟高中的生活比起来,在这里的生活也很煎熬,我需要找一个女伴。我周围全是海军护士。但是作为一个海军医护兵,我是被禁止与这些护士约会的,因为她们属于官员。当然,这对我并不构成威胁。我先和护士长约会,不过后来我又盯上了她的朋友。

曾经做过海军医科学生的医护兵每个月都面临从海军到军官的调整。在去越南前,我的医学培训至多也就半年的时间。大多数的医护兵在战争中牺牲了,医护兵在那里的生还机会只有一半的几率。

但是,因为我对圣地亚哥来说是太重要的一个医生了,每个月的交换名单中都没有我,有时甚至在最后一刻被替换掉。结果我竟然连续十四个月都没有上名单。当我终于上榜后,脚注注明我被派到了长滩的海军站,我可以在那里的急诊室工作。我简直很震惊,继而非常高兴。

捐献者

在我们开始着手准备绘制第一个人类基因组图之前,我们就很想知道谁能如此荣幸成为第一个被绘制基因的人。谁将拥有这份科学好奇心,谁将保持这份自信,谁又能以如此平和和谨慎的态度允许自己的基因被绘制出来?谁能对这项活动有足够的理解,而且对自己的基因组图出现在网络上可以保持中立?尤其是在他们的生理秘密全都公之于众的情况下。

人类基因呈双螺旋结构,像绳索一样互相缠绕。每个人的23对染色体是成对存在的,23个来自母亲的X染色体,23个来自父亲,若是男孩子还包括Y染色体。一个很明显的问题摆在我们面前:我们应该选择男性捐献者还是女性捐献者?如果选择男性,我们可以同时得到XY染色体,但是二者都只能得到一半,而不是成对出现;如果选择女性,我们将有23X染色体,但这样就完全没有Y染色体了。如果只选择一个人,我们能得到相对公平的数字吗?还是干脆就选择克林顿总统为捐献对象?对于捐献者而言,他(她)要付出的代价和风险如何?我们很快认识到这样的顾虑其实没什么关系,对于绘制人类基因组图来说,付出努力去达到尽可能多样的人类基因是毋庸置疑的。

当我们开始寻找基因捐献者时,我和研究员哈姆不约而同地感觉到,没有人比我们俩更合适了—我们深刻了解这项活动以及将之公之于众的风险。我和哈姆对自己的基因都充满了十分自然的好奇,我们谁也不相信过于简单的基因决定论,不相信我们一生的轨迹可以由基因精确描述出来。我们并不认为这是多么大的一个风险,但我们或许会从贬低我们的人那里得到政治攻击,当他们知道我们用自己的DNA采样时。

对于捐献者,其他专家组成的委员会告诉我们两个主要事宜。

第一,是否有必要明确捐献者的身份,因为如果在他们的基因中发现了致病基因,他们的生命信息就被泄露了。同时,如果在他们的基因中发现了反社会性质的突变或者个体性的混乱,那么他们的个人问题就将随着基因组图的公布而被揭示。最后的决议是,为了保护我们的捐献者,我们永远都不会公布捐献者的身份,除非捐献者自愿这样做。

第二,就牵扯到道德问题了。专家委员会担心这些数据中有可能被某些人拿去搞种族主义。但在我看来,如果只找5个白人男性的基因来描述整个人类—尤其是当人们的基因组水平看上去都一样的时候—是一个基础性的错误。对于这样的反击,专家委员会立刻同意基因多样化了。我们想集结20个捐献者,并在《华盛顿邮报》做广告。那时候,我的塞莱拉(Celara)基因测序公司已经成立,我们还要在公司和美国应用生物系统公司(Applied Biosystem)周围做广告。

每一个捐献者,包括我和哈姆,都被要求接受了解相关风险的课程,而且还要签署必要的合同。当工作人员把合同给我时,我开玩笑说,我绝对不会接受能够把这个长达30页的复杂法律条文读完的人。

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我的基因

16岁那年,我还留着长发的时候,我第一次通过Y染色体知道了基因工程这个东西。

我对冒险的钟爱或许就是由于在我的基因深处有这样的因素,它让我总在看到事物之前就有跃跃欲试的感觉。一种说法是我在面临困境时的兴奋与多巴胺有关,多巴胺是大脑里的神经递质。或许我这样的“激进者”有着不同寻常的促进多巴胺分泌的器官,包括对快乐的感觉。以色列的一个研究组是第一个把猎奇与多巴胺受体4联系到一起的。在11号染色体中,不同的纯黄色的多巴胺受体4确实影响着风险的承受能力。基因是有张力的,包含48个基本组,这些基本组会被复制210遍,复制得越多,就越有可能像那种为了知道撞墙是什么感觉就直接撞上去的初学走路的孩子。

我能够游泳,并且能游很远,这一点从某种角度来说就因为我的基因中没有发生突变,我是指负责腺苷单磷酸盐脱氨基酶1,或者腺苷一磷酸盐脱氨酶1AMPD1),它对肌肉的新陈代谢有很重要的作用。一旦发生突变,最常见的情况就是引起疼痛、抽筋或者早衰。所有的变化就是CT的变化,阻止酶的形成,瓦解承受力。很幸运,我没有发生这样的变异。

现在,由于肥胖者的上升,美国西部的成年人中,糖尿病已经达到了流行病的比例。尽管越来越粗的腰围和缺少运动是主要原因,但其中也有基因的问题。我的基因中有这个风险吗?分析显示我确实有必要为此担心。两个基因—ENPP1CAPN10—已经被证实与糖尿病有关,我拥有前者的变体,被叫做K121Q,与2号糖尿病和心脏病有关。但是,我们对基因影响的了解还不足够清楚,我们不知道那基因如何影响我的2号糖尿病风险。

在我的100兆个细胞中,每一个细胞都将我的DNA包装成46对染色体。这是人类典型的人染色体数目,并没有什么特别之处。在我的染色体周围散布着23000个基因,这比我们之前想象的要少。这些基因的排列并没有特定的规则,而且有相同功能的基因也并不一定都聚集在一起。总共只有20种不同的氨基酸作为组合成分,我的细胞可以创造很多综合体来生产不尽相同的蛋白质,如头发中的角质素和血红蛋白,以及血液中的血色素。蛋白质可以携带信号,比如胰岛素,或者接受胰岛素。还有我们的视觉色素,神经递质接收器,以及味觉和嗅觉的接收器,从结构上来说,它们都是相似的。没有为心脏或大脑编码的染色体,每一个细胞都有发展成一个完整器官的潜质,但很显然,不是每个细胞都这样做了。在对细胞的了解中,我们还处于初级阶段。我们不完全了解强有力的细胞在胚胎、干细胞中是怎样停止各种各样基因的组合转而形成200个不同类型的特殊细胞,比如最终形成大脑或心脏这样的器官的神经和肌肉细胞。但无论如何,我们知道不同的基因组合次序决定了不同个体的产生——世上只有一个克雷格·文特。