2019年2月10日 星期日

再創世紀:合成生物學將如何重新創造自然和我們人類

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《再創世紀》的作者將合成生物學的各項里程碑比擬為生物演化和產業革命的重要階段,簡介晚近的基因工程技術並討論其引發的倫理爭議。雖然主題不是講解天文生物學,但是此書前三章關於合成生命的討論對釐清生命的定義有許多啟發。

人造生命可分為三種:由現有物種重組新物種、以生物原料製造生命和電腦模擬的虛擬生命。2010年克雷格凡特團隊的人工基因組細菌即是重組生物的一個案例,研究者合成出維持生命所需的最短基因,再轉殖到細菌中取代原本的基因,這種極簡生命體不只排除了影響生產效率或實驗結果的未知干擾,製作過程中也有助於辨別何為生命的必須要素。至於從無到有建立生命的嘗試則能在找不到地外生物的情況下,拓展或是挑戰我們對生命的定義。

目前這問題仍莫衷一是,除了國中生物課本採用的條列式定義(生命具有繁殖、生長、代謝、運動等性質),還有NASA的定義:生命是能自我增值並遵循達爾文演化的化學系統。作者則主張生命並非涇渭分明的概念,而是一種連續的屬性,可以透過再現複雜度(replicated complexity)度量。然而作者沒有明講其定義,只能從他舉的例子推測再現複雜度是指「重現近似複雜結構的能力」和「複雜結構間的關聯性」。這觀念可以解釋條列式定義的反例,例如:

  • 病毒:得仰賴宿主的酵素系統複製基因組,因此只有有限重現能力,是再現複雜度較低的生命形式。
  • 騾子:雖然不能繁殖,但是體內細胞仍有自我複製能力,而且個體的複雜度源頭可連結自親代,仍有相對高的再現複雜度。
  • 火焰:火焰也是能夠成長和自我複製的系統,但是延燒火焰的性質和燃燒物有關,和原本的火焰關聯較低,因此再現複雜度不高。

不過重要的不是比較這些定義的優劣,而是了解定義的理論背景,不同的定義反映著不同的哲學觀。好比說NASA把生命限制為化學系統是基於太空搜索的實用目的;但是作者作為創造生命的鼓吹者,自然不滿足於這種限制,因此他的定義能涵蓋自我複製並演化的機械人。建議在閱讀其他天文生物學著作時,也多注意一下引用的生命定義和理論,畢竟兩者是分不開的。

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