構(gòu)建用于對(duì)細(xì)胞編程的開(kāi)源語(yǔ)言
《連線》報(bào)道，Drew Endy是前沿生物技術(shù)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室主任，他所在的團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)一種將遺傳學(xué)數(shù)據(jù)用于程序化地構(gòu)造真實(shí)生物細(xì)胞的語(yǔ)言。
這看起來(lái)像是科幻小說(shuō)里的情節(jié)，但這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)在進(jìn)行中了，并且該團(tuán)隊(duì)正考慮將此語(yǔ)言開(kāi)源，以便其他 的科學(xué)家使用、修改和完善……Endy希望在生物世界復(fù)制Java虛擬機(jī)，為多樣化的環(huán)境創(chuàng)造一個(gè)通用的操作環(huán)境。
Drew Endy 想要構(gòu)建一套針對(duì)生命體的編程語(yǔ)言。
該項(xiàng)目在采集遺傳學(xué)數(shù)據(jù)并用于直接改進(jìn)生物體行為特征（此過(guò)程被稱為生物工程）的熱潮中占據(jù)了一席之地。zui高*在研究基因是否可以申請(qǐng)的問(wèn)題，這使生物工程領(lǐng)域處于一個(gè)交叉路口，但像Endy這樣的科學(xué)家們?nèi)匀辉诼耦^推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。
基因包含了決定特定細(xì)胞功能的信息，而一些基因組片段在不同類型的細(xì)胞和器官中的自我表達(dá)是基本相同的。這一特性使得Endy和他的團(tuán)隊(duì)能夠構(gòu)造一種語(yǔ)言，讓科學(xué)家們用它來(lái)仔細(xì)地人工構(gòu)造基因表達(dá)，也就是他們說(shuō)的“介于基因組和所有生命動(dòng)態(tài)過(guò)程之間的層次”。
根據(jù)卡耐基梅隆大學(xué)的計(jì)算生物學(xué)家 Ziv Bar-Joseph 的說(shuō)法，基因表達(dá)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相互通訊的方式并沒(méi)有太多不同。你可以在不同的系統(tǒng)中都看到相同的做法。他說(shuō)：“在計(jì)算領(lǐng)域也是很常見(jiàn)的”。實(shí)際上，自從60年代開(kāi)始，造出來(lái)的計(jì)算機(jī)的運(yùn)行過(guò)程就很像細(xì)胞和其他生物系統(tǒng)。它們都有自我容納的操作和相互交換信息的標(biāo)準(zhǔn)途徑。
“在合成生物學(xué)領(lǐng)域，對(duì)應(yīng)Java虛擬機(jī)的是你可以在任意類型的細(xì)胞里構(gòu)建你自己的房室，這樣你合成的DNA不會(huì)互相混淆。”
BIOFAB項(xiàng)目還處于早期階段。Endy和他的團(tuán)隊(duì)正在構(gòu)建zui基本的單元模塊–該語(yǔ)言的“語(yǔ)法”部分。他們zui近的進(jìn)展是找到了控制和增強(qiáng)從基因組傳給細(xì)胞的信號(hào)的方法，該發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。Endy將這個(gè)過(guò)程與老式電報(bào)作了類比。
“如果你想從舊金山向洛杉磯發(fā)一封電報(bào)，信號(hào)會(huì)在電線沿途不斷衰減，”他說(shuō)。“在中間某個(gè)地方，在信號(hào)*衰減為噪聲之前，你必須有個(gè)中繼系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)信號(hào)并將其增強(qiáng)，才能持續(xù)地將其傳輸下去。”
沒(méi)錯(cuò)，他的想法就是創(chuàng)建一個(gè)能夠在不同類型的細(xì)胞之間運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。在九十年代，計(jì)算領(lǐng)域致力于創(chuàng)建一個(gè)通用的編程平臺(tái)，用于編寫(xiě)能運(yùn)行于異構(gòu)系統(tǒng)之間的應(yīng)用，這就是被稱為Java虛擬機(jī)的平臺(tái)。Endy希望在生物學(xué)領(lǐng)域復(fù)制Java虛擬機(jī)。 “Java開(kāi)發(fā)的軟件可以在許多不同硬件和操作系統(tǒng)的平臺(tái)上運(yùn)行。這種可移植性來(lái)自于Java虛擬機(jī)，它構(gòu)建了一個(gè)跨各種平臺(tái)的通用運(yùn)行環(huán)境，使得Java代碼能在保持一致的本地環(huán)境中運(yùn)行。”他說(shuō)。
“在合成生物學(xué)領(lǐng)域，和Java虛擬機(jī)對(duì)等的可能是你可以在任意類型的細(xì)胞里創(chuàng)建房室，這樣你合成的DNA不會(huì)互相混淆。這種生物學(xué)虛擬機(jī)可以在一個(gè)房室里運(yùn)行，使該房室提供一個(gè)運(yùn)行你的DNA代碼所需的通用沙盒。”
根據(jù)Endy介紹，這個(gè)思路起源于5年前舊金山的亞伯拉罕·林肯中學(xué)的一群學(xué)生，而他現(xiàn)在正呼吁商業(yè)公司參與在生物學(xué)領(lǐng)域重建當(dāng)年Sun公司的Java愿景。不過(guò)，值得注意的是，其實(shí)Sun的這個(gè)愿景從來(lái)都沒(méi)有變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，而且Sun公司也已經(jīng)成了昨日黃花。
不管怎樣，這就是Endy嘗試的方向：就如同Sun公司對(duì)開(kāi)源軟件的擁護(hù)一樣。BIOFAB語(yǔ)言將免費(fèi)對(duì)所有人開(kāi)放，并且它會(huì)成為一個(gè)協(xié)作項(xiàng)目。
研發(fā)進(jìn)展很慢，不過(guò)趨勢(shì)還不錯(cuò)。目前，該團(tuán)隊(duì)能以“非常高的可靠性”讓細(xì)胞一次表達(dá)多至10個(gè)基因。一年前，他們需要嘗試700次才能勉強(qiáng)讓細(xì)胞表達(dá)一個(gè)基因。有了合適的編程語(yǔ)言，他說(shuō)，在這十年里就可以讓表達(dá)數(shù)達(dá)到100個(gè)以上。他們的目標(biāo)是使該語(yǔ)言對(duì)輸出的基因不敏感，這樣細(xì)胞就能表達(dá)用戶需要的任何基因，非常類似于程序中的打印函數(shù)，不管你傳過(guò)去的是哪種字符集它都能工作。
對(duì)于那些對(duì)人造細(xì)胞感到恐懼，覺(jué)得那是生物學(xué)的噩夢(mèng)并會(huì)給世界帶來(lái)浩劫的人們，他想說(shuō)的是，“生物技術(shù)有可能走向錯(cuò)誤的方向。它有可能對(duì)人類造成傷害。它有可能會(huì)被不負(fù)責(zé)任地使用。一些混蛋們可能會(huì)濫用它。任何事情都是有可能的。但是請(qǐng)注意我們并不是在真空中生活。”他說(shuō)，“技術(shù)發(fā)展*有很多先例是把好的應(yīng)用開(kāi)發(fā)出來(lái)，把切實(shí)可行的法規(guī)制定出來(lái)，并隨著技術(shù)的發(fā)展而更新它。在技術(shù)持續(xù)變化的時(shí)候，我們需要保持警覺(jué)。這就是技術(shù)進(jìn)步中司空見(jiàn)慣的現(xiàn)實(shí)情況。”
他相信這項(xiàng)工作不僅僅是重要的，而且比整個(gè)世界所認(rèn)識(shí)到的更接近現(xiàn)實(shí)。“我們的整個(gè)文明依賴于生物學(xué)。我們需要想辦法更好地與大自然和諧共處，在不破壞環(huán)境的前提下創(chuàng)造我們所需的東西，”Endy說(shuō)，我覺(jué)得有點(diǎn)驚喜的是，來(lái)自其他技術(shù)方向的人們也開(kāi)始參與進(jìn)來(lái)，直接提供幫助，并開(kāi)始構(gòu)建這種程序化建造生命的通用語(yǔ)言。這是很重要的。
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