合成細胞（Synthetic cell）的鬼斧神工（3）

絲狀黴漿菌的基因組終於完成組裝之後，研究團隊經歷了好幾個緊張的週末。移植實驗在星期五進行，吉布森在星期一早上則檢查是否有代表成功移植的藍色菌落。週復一週，一直沒有出現藍色菌落，最終則在一段人工合成的去氧核醣核酸片段裡發現單基因突變。糾正這個錯誤後，於二○一○年三月二十六日禮拜五，再次嘗試移植。「這真是一個好長、好長的週末。」吉布森說。

在星期一早上六點左右，吉布森發現一個藍色的菌落，並發送電子郵件給凡特、史密斯、哈欽森和葛拉斯。儘管還需要一些測試來證實結果，不過吉布森說，即便他們已開香檳慶祝，他只要一想到汙染的可能性，便冒了一整天的冷汗。但史密斯，這位要他在早晨叫醒凡特告知這消息的人，顯得較為樂觀。吉布森說，「他就是知道這沒問題的。」

自公佈消息，該小組便面臨批評：所謂「合成」的細胞，其基因組只是一個自然基因組的複製品，同時需要有受體細胞存在。然而，哈欽森認為，「合成」這個詞只代表是由化學方法制作的，而不是新設計，同時受體細胞的內容物最終將被取代。「你會想從頭開始設計一個基因組」他說，「你喜歡把你設計的基因組放入細胞質。但我們正試圖先做我們可以做到的事情。」雖然許多合成生物學研究人員正在調整現有的遺傳因子，將它們組裝成新的組合，並將這些「電路」植入不同的生物，少有人想要設計全新的基因。

在七月某一天的早晨，史密斯和哈欽森在克萊格·凡特研究所聖地牙哥分部的講堂裡坐在一起，聽取暑假實習生安立奎（Nico Enriquez）的報告。安立奎是合成生物學團隊的一員，其實驗室位於沿著史密斯和哈欽森辦公室的走廊，實驗團隊成員則分散在聽眾之中；羅克維爾的研究人員可以透過視訊會議來觀看報告。合成生物學團隊正試圖發展出「最小細胞」：吉布森和他的同事正在構築刪除，部分基因的新版絲狀黴漿菌合成基因組，然後將這些編輯過的基因組，移植到受體細胞，並且監測細胞聚落的規模和增長。安立奎呈獻由史密斯提出的方法，透過測量去氧核醣核酸與蛋白質的多寡，來評估細胞的生長速率，而初步結果看起來不錯。「史密斯似乎又命中了。」安立奎說。

在他的報告結尾，安立奎秀出一張兩隻水獺嬉戲的照片。「牠們讓我想到了史密斯和哈欽森」，他在觀眾的笑聲中繼續說著。「那個高個子的是史密斯，而較矮的是哈欽森，兩人永遠在一起。」

 「我只不過是想徹底了解一個細胞。」

——史密斯

一旦研究人員有了一個最小的基因組，他們便希望能確定其中每一個未知基因的功能，並建立了一個電腦模型，用來預測細胞對於基因變化的反應。但是，麻州波士頓哈佛醫學院的遺傳學家丘奇（George Church）如此爭論「這種系統並不一定能比一個具有較大基因體的生物提供更多的訊息」。他認為雖然從細胞能產生一些科學的洞見，但這些洞見可能只限於黴漿菌。「當你刪除了這些東西，你將只會得到一個越來越弱的細胞，工業上的用處越來越少，與複雜生物體的關係也越來越低。」他說。

史密斯和哈欽森同意，黴漿菌不適合被用在工業上，因為培養它的代價太昂貴了，但他們認為，從發展與鑽研所學到的經驗，也許在未來可以應用在更適合商業目的的生物體上。哈欽森表示，一個較小的系統會更容易被解析，他也預測，刪除一些基因，可能會使細胞生長得更快。史密斯指出，科學家最初無法看到限制酶所有的用途，而它們如今已被證實，是操縱去氧核醣核酸不可或缺的。不管如何，他被好奇心強烈驅動。「我只不過是想徹底了解一個細胞。」他說。凡特也強調，最小的細胞就是要用來證明這樣的概念。「這的確是真正的基礎科學」他說。

克萊格·凡特研究所的研究人員正在檢視，他們的基因組移植技術是否可以擴展到其他更複雜的細菌，例如藍綠藻。葛拉斯說，該小組還試圖大規模地改造藍綠藻的基因組，最終的目標是能夠生產價昂的化學物質。從更商業的角度來看，凡特和史密斯的企業，總部設在美國加州拉霍亞的合成基因公司（Synthetic Genomics），已經送件申請克萊格·凡特研究所開發方法的專利，目標能透過海藻生產碳氫化合物，而後可轉換成燃料。另一家獨立的公司，合成基因疫苗公司（Synthetic Genomics Vaccines），由克萊格·凡特研究所和合成基因公司組織而成，正與瑞士巴塞爾的諾華製藥公司（Novartis），研究如何提高流感疫苗的生產效率。

雖然其他合成生物學家已經在使用克萊格·凡特研究所的技術，來組裝去氧核醣核酸，許多人認為，距離從頭開始設計一個基因組仍需要一段時間。眼下，對工業應用最快捷的路線，無疑地是修改現有的生物體。但是他也說，「未來將是整體設計和製造新品種的時代。」

現在來看，是史密斯和哈欽森使凡特的構想成真；他們的工作方式不同，但是互補。在一個實驗室會議裡，史密斯在白板上草擬一個計畫，這計畫會用一個實驗來檢測細菌生長速率的微小變化，將需要比較絲狀黴漿菌種與其他不同版本的基因組。

「你應該每個實驗都要做多次稀釋。」哈欽森說。

史密斯猶豫了：「我希望它是非常簡單的，所以…」

「是的，不過或許在絞盡腦汁想如何做到以前，你需要做些不是很簡單的事情。」哈欽森說。

兩人至今還沒有退休的計劃。平日他們大多一起散步，沿著他們的辦公室周圍的山坡，俯瞰五號州際公路，反覆地思考，同時留意響尾蛇的出沒。「我想這是我科學職涯的巔峰。」史密斯說，他想要繼續工作至少四、五年。哈欽森補充說，「但也許我們接下來會做些其他事。」