0:00:00.760,0:00:02.096 所有的生命, 0:00:02.120,0:00:03.856 史上所有的生物, 0:00:03.880,0:00:06.816 都是根據 DNA 中的資訊創造出來的。 0:00:06.840,0:00:08.216 那是什麼意思? 0:00:08.240,0:00:12.336 意思是,如同英語這門語言[br]是用字母組成的, 0:00:12.336,0:00:13.976 把字母拼成字詞之後, 0:00:14.000,0:00:16.816 我才能把今天要講的故事[br]說給你們聽。 0:00:16.840,0:00:20.936 DNA 是用基因字母組成的,[br]當它們拼成基因之後, 0:00:20.960,0:00:22.696 細胞就能夠產出蛋白質, 0:00:22.720,0:00:25.776 這些蛋白質是一串串胺基酸[br]摺疊而成的複雜結構, 0:00:25.800,0:00:28.816 執行一些功能,[br]讓細胞可以做它的工作, 0:00:28.840,0:00:30.576 說出它的故事。 0:00:30.600,0:00:34.536 英文字母表有二十六個字母,[br]基因字母表則有四個字母。 0:00:34.560,0:00:36.400 它們很有名,你們可能聽過, 0:00:36.420,0:00:39.280 通常直接用 G、C、[br]A 和 T 來表示。 0:00:40.520,0:00:43.936 但,很驚人的是,各式各樣的生命 0:00:43.960,0:00:46.040 都是由四個基因字母產生出來的。 0:00:47.240,0:00:51.116 想像一下,如果英文字母表[br]只有四個字,會是怎樣的狀況? 0:00:51.280,0:00:53.560 你能講出什麼樣的故事? 0:00:55.280,0:00:57.940 如果基因字母表有更多字,會如何? 0:00:59.440,0:01:02.416 更多基因字母的生命[br]會能夠說出不同的故事嗎? 0:01:02.440,0:01:04.440 可能會是更有趣的故事? 0:01:06.480,0:01:10.296 1999 年我在加州拉霍亞[br]斯克里普斯研究所的實驗室 0:01:10.320,0:01:14.016 開始探究這個問題,[br]目標是要創造出活的有機體, 0:01:14.040,0:01:17.056 它們的 DNA 由六個基因字母組成, 0:01:17.080,0:01:21.560 包括四個天然的字母,[br]再加上兩個人造的新字母。 0:01:23.120,0:01:27.226 這種有機體會是從根本上[br]做改變的生命形式,且史無前例。 0:01:27.246,0:01:29.216 它會是半合成的生命形式, 0:01:29.240,0:01:33.120 至今沒有任何生命[br]能像它儲存那麼多資訊。 0:01:34.120,0:01:35.976 它能夠製造出新蛋白質, 0:01:36.000,0:01:38.736 不單單只用那二十種常見胺基酸 0:01:38.760,0:01:40.840 而建立的蛋白質。 0:01:41.560,0:01:43.950 那樣的生命能說出什麼樣的故事? 0:01:45.400,0:01:48.216 靠著合成化學[br]和分子生物學的強大幫助, 0:01:48.240,0:01:49.816 只花了不到二十年, 0:01:49.840,0:01:52.376 我們就創造出 DNA[br]有六個字母的細菌。 0:01:52.400,0:01:54.249 讓我說一下怎麼做到的吧。 0:01:54.640,0:01:57.176 你只需要記住高中[br]生物學中的一樣東西, 0:01:57.200,0:02:00.696 那就是:四個天然基因字母[br]配對形成兩組基礎配對。 0:02:00.720,0:02:02.976 G 和 C 配對,A 和 T 配對, 0:02:03.000,0:02:04.816 所以,為了創造新字母, 0:02:04.840,0:02:08.376 我們合成了數百種新候選字母, 0:02:08.400,0:02:11.448 研究它們和彼此[br]做選擇性配對的能力。 0:02:11.472,0:02:13.176 經過約十五年的努力, 0:02:13.200,0:02:15.776 我們發現兩個字母[br]配對起來的狀況非常好, 0:02:15.800,0:02:17.496 至少在試管中是如此。 0:02:17.520,0:02:19.216 它們的名字很複雜, 0:02:19.240,0:02:21.050 就姑且稱它們為 X 和 Y。 0:02:21.960,0:02:25.376 接著我們需要做的事,[br]是要想辦法把 X 和 Y 放入細胞中, 0:02:25.400,0:02:28.130 終於,我們發現我們的細菌中 0:02:28.130,0:02:30.336 有一種蛋白質和[br]海藻的蛋白質性能類似, 0:02:30.360,0:02:34.856 所以,我們需要做的最後一件事,[br]就是要證明在有 X 和 Y 的前提下, 0:02:34.880,0:02:38.400 細胞仍然能夠生長和分裂,[br]且它們的 DNA 中保有 X 和 Y。 0:02:39.880,0:02:42.976 在那之前我們做的一切,[br]花的時間都比我期望的還長—— 0:02:43.000,0:02:45.016 我其實是個很沒耐心的人—— 0:02:45.040,0:02:48.840 但,這個最重要的步驟,[br]成功的速度比我夢想的還快, 0:02:49.840,0:02:51.480 基本上是立馬成功。 0:02:52.640,0:02:54.856 在 2014 的一個週末, 0:02:54.880,0:02:58.310 我實驗室裡的研究生培殖出了[br]DNA 有六個字母的細菌。 0:02:58.800,0:03:01.776 讓我利用這個機會[br]把它們介紹給各位。 0:03:01.800,0:03:03.440 這是它們的真實照片。 0:03:04.880,0:03:07.320 這些是最早的半合成有機體。 0:03:09.480,0:03:12.256 DNA 有六個字母的細菌,[br]真的很酷,對吧? 0:03:12.280,0:03:14.720 也許在座有些人[br]仍然很納悶為什麼。 0:03:15.680,0:03:18.620 讓我跟各位簡略說明[br]我們的一部分動機, 0:03:18.650,0:03:20.816 包括概念上和實際上的動機。 0:03:20.840,0:03:23.536 概念上,人們思考過生命是什麼、 0:03:23.560,0:03:25.690 生命和非生命的差別在哪裡, 0:03:25.710,0:03:27.856 從人會思考時就在想這些了。 0:03:27.880,0:03:30.176 許多人對於生命的詮釋就是完美, 0:03:30.200,0:03:32.696 這被視為是證明[br]有一個造物主存在的證據。 0:03:32.720,0:03:36.376 生物之所以不同,是因為[br]有一個神賦予它們生命。 0:03:36.400,0:03:38.736 其他人則用比較科學的解釋, 0:03:38.760,0:03:42.570 但我認為,可以說他們仍然[br]認為生命的分子是特別的。 0:03:42.590,0:03:46.336 數十億年來,演化已經[br]把它們最優化了,對吧? 0:03:46.520,0:03:49.456 不論你採用哪一種觀點,[br]似乎化學家都不可能 0:03:49.480,0:03:52.356 建造出能在生命的自然分子中運作 0:03:52.396,0:03:54.536 或與之一起運作的新部分, 0:03:54.560,0:03:56.920 而且不以某種方式把一切搞砸。 0:03:58.400,0:04:01.456 但,我們到底被[br]創造得/演化得多完美? 0:04:01.480,0:04:03.720 生命的分子到底有多特別? 0:04:04.640,0:04:06.976 這些問題,連要問出來都不可能, 0:04:07.000,0:04:09.640 因為我們沒有任何東西[br]可以拿來和生命做比較。 0:04:10.000,0:04:11.976 史上第一次,我們的研究指出 0:04:12.000,0:04:14.696 也許生命的分子並沒有那麼特別, 0:04:14.720,0:04:17.760 也許我們所知道的生命[br]並不是唯一的生命形式。 0:04:18.920,0:04:22.136 也許我們不是唯一的解決方案,[br]甚至不是最好的解決方案, 0:04:22.160,0:04:23.600 只是一種解決方案。 0:04:25.600,0:04:28.176 這些問題在談的是生命的根本議題, 0:04:28.200,0:04:29.890 但它們看似有些深奧。 0:04:29.920,0:04:31.816 那,實際的動機呢? 0:04:31.840,0:04:33.800 嗯,我們想要探究, 0:04:33.800,0:04:36.736 字彙擴大之後的生命[br]能夠講述怎樣的新故事, 0:04:36.760,0:04:39.976 且,別忘了,這裡的故事[br]指的是細胞能產生的蛋白質 0:04:40.000,0:04:41.376 及它們的功能。 0:04:41.400,0:04:44.496 所以,我們的半合成有機體[br]能夠製造甚至使用 0:04:44.520,0:04:48.176 怎樣的擁有新功能的新蛋白質呢?[br] 0:04:48.200,0:04:50.160 我們有一些想法。 0:04:51.240,0:04:54.460 首先是要讓細胞為我們製造蛋白質, 0:04:54.460,0:04:55.840 讓我們使用。 0:04:55.840,0:04:59.666 現今,蛋白質被用在[br]很廣泛的應用領域中, 0:04:59.670,0:05:02.296 從保護士兵不受傷的材料, 0:05:02.320,0:05:04.536 到偵測危險化合物的裝置, 0:05:04.560,0:05:05.896 但,至少對我來說, 0:05:05.920,0:05:08.580 最讓人興奮的應用是蛋白質藥物。 0:05:09.160,0:05:10.576 雖然相對比較新, 0:05:10.600,0:05:13.016 但蛋白質藥物已經改革了醫學, 0:05:13.500,0:05:15.736 比如,胰島素是一種蛋白質。 0:05:15.760,0:05:18.616 你們可能聽過它,[br]它被當作藥物來製造, 0:05:18.640,0:05:21.296 完全改變了我們[br]對糖尿病的治療方式。 0:05:21.320,0:05:24.296 但,問題是,蛋白質很難製造, 0:05:24.320,0:05:27.920 取得蛋白質的唯一實際方式,[br]就是叫細胞為你製造。 0:05:28.880,0:05:30.576 所以,當然,你只能讓自然細胞 0:05:30.600,0:05:34.096 用自然胺基酸製造出蛋白質, 0:05:34.120,0:05:36.336 所以那些蛋白質能擁有的特性、 0:05:36.360,0:05:38.856 用它們能開發出來的應用, 0:05:38.880,0:05:42.916 都會被那些用來製造蛋白質的[br]胺基酸的自然本質所限制。 0:05:42.920,0:05:44.136 這就是它們, 0:05:44.160,0:05:47.050 二十種常見胺基酸,[br]它們結合在一起製造出蛋白質, 0:05:47.050,0:05:49.840 我想,你們可以看到,[br]它們看起來沒什麼差別。 0:05:49.850,0:05:53.870 它們並沒有帶來、[br]提供許多不同的功能。 0:05:53.900,0:05:58.106 將它和合成化學家所製造的[br]藥物的小分子來做比較。` 0:05:58.300,0:06:00.230 這些小分子比蛋白質更簡單許多, 0:06:00.240,0:06:03.540 但它們是由更多各式各樣的[br]東西例行建造出來的。 0:06:03.550,0:06:05.050 別擔心分子的細節, 0:06:05.060,0:06:08.130 但我想你們能看出它們有多麼不同。 0:06:08.140,0:06:10.580 事實上,正是它們的差異,[br]讓它們成為很棒的藥物, 0:06:10.590,0:06:12.776 治療不同的疾病。 0:06:12.800,0:06:16.976 所以,很刺激的地方在於,[br]不知道什麼樣的新蛋白質藥物 0:06:17.000,0:06:20.360 可以用來自更多樣化來源的[br]蛋白質開發出來。 0:06:21.840,0:06:23.776 我們能否用我們的半合成有機體 0:06:23.800,0:06:27.016 來製造出蛋白質,[br]且包含不同的新胺基酸, 0:06:27.040,0:06:29.296 也許是精選的胺基酸,[br]來賦予蛋白質 0:06:29.320,0:06:31.840 某些我們想要的特性或功能? 0:06:32.640,0:06:33.896 比如, 0:06:33.920,0:06:37.056 許多蛋白質在注射到[br]人體中時,就是不穩定。 0:06:37.080,0:06:39.256 它們很快就會被降解或消除, 0:06:39.280,0:06:41.080 因此它們無法成為藥物。 0:06:42.080,0:06:44.496 如果我們能用新的[br]胺基酸來做蛋白質, 0:06:44.520,0:06:46.336 在它們上面附加一些東西, 0:06:46.360,0:06:48.336 保護它們不受環境影響, 0:06:48.360,0:06:51.536 保護它們不被降解或消除, 0:06:51.560,0:06:53.610 讓它們能成為更好的藥物? 0:06:55.560,0:06:57.976 我們能不能在蛋白質上附加小手指, 0:06:58.000,0:07:00.480 用來定位緊抓其他的分子? 0:07:01.480,0:07:04.216 也許用小分子來開發藥物時會失敗, 0:07:04.240,0:07:05.950 是因為它們不夠明確定位, 0:07:05.950,0:07:09.336 無法在人類身體的複雜環境中[br]找到它們的目標。 0:07:09.360,0:07:12.976 所以,我們能不能用這些分子[br]來當作新胺基酸的一些部分, 0:07:13.000,0:07:15.616 當把它們整合到蛋白質中時, 0:07:15.800,0:07:18.160 該蛋白質就會引導它們找到目標? 0:07:20.040,0:07:22.216 我創立了一間生技公司,[br]叫做 Synthorx。 0:07:22.240,0:07:24.856 Synthorx 代表「合成有機體」, 0:07:24.880,0:07:28.330 在最後加上「X」是因為[br]生技公司都會這樣做。 0:07:28.370,0:07:29.976 (笑聲) 0:07:30.000,0:07:32.016 Synthorx 和我的實驗室密切合作, 0:07:32.040,0:07:35.810 他們感興趣的蛋白質,是要能夠認得 0:07:35.850,0:07:38.096 人類細胞表面上的某種受體。 0:07:38.120,0:07:40.576 但,問題是,它也會認出 0:07:40.600,0:07:43.296 同樣細胞表面上的另一種受體, 0:07:43.320,0:07:45.190 那會讓它變成有毒的。 0:07:45.800,0:07:47.936 所以,我們能否製造出[br]那種蛋白質的變體, 0:07:47.960,0:07:52.296 把會和第二種不良受體[br]發生作用的那部分給掩蓋起來, 0:07:52.320,0:07:54.256 用像大傘樣的東西把它屏蔽掉, 0:07:54.280,0:07:57.360 讓蛋白質只會和第一種[br]好的受體發生作用? 0:07:58.520,0:08:01.990 用常見的胺基酸會很難[br]或不可能做到這一點, 0:08:02.020,0:08:06.000 但若用專門為此目的而設計的[br]胺基酸就不用擔心了。 0:08:08.520,0:08:11.696 所以,讓我們的半合成[br]細胞扮演小工廠 0:08:11.720,0:08:15.366 來製造比較好的蛋白質藥物,[br]並非唯一有趣的應用, 0:08:15.390,0:08:19.400 因為,切記,是蛋白質[br]讓細胞實現它們的功能。 0:08:20.320,0:08:23.616 所以,如果有細胞能夠製造出[br]具有新功能的新蛋白質, 0:08:23.640,0:08:27.216 我們是否能讓它們做到[br]自然細胞無法做到的事? 0:08:27.240,0:08:30.016 比如,我們能否開發出[br]一種半合成有機體, 0:08:30.040,0:08:34.176 注射到人體中,去尋找癌細胞, 0:08:34.200,0:08:37.520 只有當找到癌細胞時,[br]才分泌有毒蛋白質來殺死癌細胞? 0:08:38.400,0:08:41.336 我們能否創造出一種細菌,[br]能吃掉不同類的油, 0:08:41.360,0:08:43.256 也許能用來清理漏油? 0:08:43.280,0:08:45.876 上述這些,只是當字彙擴展時 0:08:45.896,0:08:48.380 生命能訴說的其中幾種故事。 0:08:48.420,0:08:50.296 聽起來很棒,對吧? 0:08:50.320,0:08:53.216 將半合成有機體注射到人體中, 0:08:53.240,0:08:56.616 將數百萬加崙這種細菌倒入海洋中 0:08:56.640,0:08:58.136 或倒在你最愛的海灘上? 0:08:58.160,0:09:00.616 喔,等等,這聽起來其實挺嚇人的。 0:09:00.640,0:09:02.640 這隻恐龍挺嚇人的。 0:09:04.480,0:09:06.256 但,有個困難之處: 0:09:06.280,0:09:09.856 我們的半合成有機體為了要生存, 0:09:09.880,0:09:12.800 會需要被餵食 X 和 Y 的化學前體。 0:09:13.800,0:09:17.280 X 和 Y 和大自然中存在的[br]任何東西都完全不同。 0:09:18.160,0:09:20.760 細胞沒有它們,[br]也沒有能力製造它們。 0:09:21.600,0:09:24.970 所以,當我們在實驗室內[br]受控環境中製造出它們時, 0:09:24.990,0:09:27.700 我們可以餵食它們[br]很多非天然的食物。 0:09:27.710,0:09:31.296 接著,當我們把它們部署到[br]人體中或外面的海灘上, 0:09:31.320,0:09:34.016 在那些地方,它們無法[br]取得特別的食物, 0:09:34.040,0:09:37.136 它們可以成長一點點,[br]它們可以生存一會兒, 0:09:37.160,0:09:40.516 也許還夠長,足以執行[br]一些我們希望的功能, 0:09:40.680,0:09:42.816 但接著,它們就沒有食物可吃了。 0:09:42.840,0:09:44.176 它們會開始挨餓。 0:09:44.200,0:09:46.320 它們會餓死,然後消失。 0:09:47.480,0:09:49.896 所以,我們不只能[br]讓生命說新的故事, 0:09:49.920,0:09:52.920 我們也能控制生命[br]何時何地說新的故事。 0:09:55.080,0:09:58.616 在這場演說的一開始,[br]我告訴各位我們在 2014 年 0:09:58.640,0:10:01.856 創造出了半合成有機體,[br]能儲存更多資訊, 0:10:01.880,0:10:03.976 將 X 和 Y 存在它們的 DNA 中。 0:10:04.000,0:10:06.456 但我們剛剛談到的所有動機, 0:10:06.480,0:10:08.936 都需要細胞能夠使用[br]X 和 Y 來製造蛋白質, 0:10:08.960,0:10:10.950 所以我們開始處理這一點。 0:10:11.600,0:10:15.296 在幾年內,我們證明了[br]細胞能夠把有 X 和 Y 的 DNA 0:10:15.320,0:10:17.040 複製到 RNA, 0:10:17.050,0:10:19.360 也就是 DNA 的工作用複本。 0:10:19.560,0:10:21.376 去年底, 0:10:21.400,0:10:24.536 我們證明了它們接著還可以[br]用 X 和 Y 來製造蛋白質。 0:10:24.560,0:10:27.216 這就是它們,今天節目的大明星, 0:10:27.240,0:10:30.720 史上最早能夠完全[br]運作的半合成有機體。 0:10:31.560,0:10:36.200 (掌聲) 0:10:38.040,0:10:41.536 這些細胞是綠色的,因為它們會[br]製造出一種發綠光的蛋白質。 0:10:41.560,0:10:42.910 事實上,這種蛋白質很有名, 0:10:42.910,0:10:44.120 來自水母, 0:10:44.120,0:10:46.216 很多人會使用它的天然形式, 0:10:46.240,0:10:48.280 因為這樣很容易可以[br]看出你製造出它了。 0:10:49.280,0:10:51.176 但,在所有這些蛋白質中, 0:10:51.200,0:10:52.560 有一種新的胺基酸, 0:10:52.570,0:10:56.560 自然生命無法用它來製造蛋白質。 0:10:57.160,0:11:01.000 所有的活細胞,史上所有的活細胞, 0:11:02.160,0:11:04.536 不論是製造哪一種蛋白質, 0:11:04.560,0:11:07.000 都是用四個基因字母來製造的。 0:11:07.720,0:11:11.856 這些細胞是活的,會成長, 0:11:11.880,0:11:13.776 還會製造出六個字母的蛋白質。 0:11:13.800,0:11:15.620 它們是新的生命形式。 0:11:16.360,0:11:18.520 這是一種半合成的生命形式。 0:11:19.840,0:11:21.456 那,未來呢? 0:11:21.640,0:11:24.850 我的實驗室已經在努力擴展[br]其他細胞的基因字母, 0:11:24.890,0:11:26.456 包括人類細胞, 0:11:26.480,0:11:30.136 且我們已經準備好要開始[br]投入更複雜的有機體。 0:11:30.160,0:11:31.960 想想半合成的蟲。 0:11:33.360,0:11:35.096 我想要告訴各位的最後一件事, 0:11:35.120,0:11:37.536 也是我想告訴各位的事[br]當中最重要的, 0:11:37.560,0:11:40.240 就是:半合成生命的[br]時代已經到來。 0:11:40.760,0:11:42.016 謝謝。 0:11:42.040,0:11:45.010 (掌聲) 0:11:50.805,0:11:51.805 (掌聲結束) 0:11:53.480,0:11:55.976 克里斯安德森:佛洛伊德,[br]這真是了不起。 0:11:56.000,0:11:58.516 我只是想要問你, 0:11:58.760,0:12:01.256 你的研究有什麼意涵? 0:12:01.280,0:12:05.136 我們該如何看待生命的可能性, 0:12:05.160,0:12:07.416 比如,在宇宙中,其他地方? 0:12:07.440,0:12:11.576 感覺就是,生命有好大一部分,[br]或是說我們的假設有好大一部分 0:12:11.600,0:12:14.456 是立基在這個事實上:[br]它必須是 DNA, 0:12:14.480,0:12:18.736 但,自我複製分子的可能性空間 0:12:18.760,0:12:21.856 是否比 DNA 大很多,[br]甚至只是六個字母的 DNA? 0:12:21.880,0:12:23.890 佛洛伊德:是的,我認為沒錯。 0:12:23.910,0:12:25.130 且我認為,我們的研究顯示, 0:12:25.130,0:12:29.736 如我先前提過的,[br]一直以來都有一種偏見存在, 0:12:29.760,0:12:31.136 認為我們是完美的, 0:12:31.160,0:12:33.736 我們是最理想化的,[br]神把我們創造成這樣, 0:12:33.760,0:12:35.856 演化把我們變成這麼完美。 0:12:35.880,0:12:39.160 我們做出的分子能夠[br]和天然分子並存, 0:12:40.440,0:12:43.656 我認為那意味著任何分子 0:12:43.680,0:12:46.336 只要能遵守化學和物理的基本原理, 0:12:46.360,0:12:47.616 且能將它們最佳化, 0:12:47.640,0:12:50.376 那它們就能夠做到生命的[br]天然分子能做到的事。 0:12:50.400,0:12:52.136 這不是什麼魔法。 0:12:52.160,0:12:55.606 我認為,那意味著,[br]生命演化的方式有很多種, 0:12:55.640,0:12:58.496 也許類似於我們擁有[br]其他種 DNA 的人, 0:12:58.520,0:13:00.570 也許完全沒有 DNA 的東西。 0:13:01.120,0:13:02.376 克:在你心中, 0:13:02.400,0:13:05.736 那可能性空間有多大? 0:13:05.760,0:13:09.416 我們知道嗎?大部分的東西[br]都會看起來像 DNA 分子? 0:13:09.440,0:13:12.376 或是非常不同的東西[br]也能夠自我繁殖, 0:13:12.400,0:13:14.336 且有可能創造出活的有機體? 0:13:14.360,0:13:16.856 佛:我個人的意見是,[br]如果我們找到新生命, 0:13:16.880,0:13:19.096 我們可能也不會認出它。 0:13:19.120,0:13:22.056 克:所以,這種對於[br]尋找適居帶行星的迷戀, 0:13:22.080,0:13:24.496 一定要找到有水和其他東西的地方, 0:13:24.520,0:13:26.816 也許這樣的假設太狹礙了。 0:13:26.840,0:13:30.256 佛:如果你想要找到能說話的人,[br]也許這假設不算狹礙, 0:13:30.280,0:13:33.176 但如果你是要找到任何形式的生命, 0:13:33.200,0:13:36.986 那,沒錯,我想是太狹隘了,[br]你只想在容易找的地方找。 0:13:37.120,0:13:40.456 克:謝謝你帶來這些驚喜。[br]非常謝謝,佛洛伊德。 0:13:40.480,0:13:43.120 (掌聲)