小農經濟時代 第二十一章 分子機器即將誕生

作者 ︰ 南非閑人

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「像組裝電路一樣組裝生命」,只是合成生物學研究思路的形象喻。合成生物學是建立在基因組學、生物信息學、系統生物學等學科基礎之上的現代生物科學,在它的發展過程中借鑒了電子工程的研究思路,如生命的遺傳物質dna,可以看作生命體的軟件,生物膜等細胞器可以看作生命體的硬件。可以仿照計算機編程的方法,通過操作dna來控制生命的遺傳性狀。也可以仿照利用電子原件組裝計算機的方法,使用可以替換的生物磚(bo-brck)組裝生命。

但是,實際上細胞內部基因的表達調控、代謝絡如同蜘蛛一樣繁雜精細,往往是牽一發而動全身。功能基因的表達遠不像電路板上晶體管開關那樣的簡單,細胞代謝絡的復雜程度也非電路板可。正因如此,即便,生命科學高度發達的今天,使用已經精簡的「最基因組」,移植到掏空遺傳物質的支原體體內,實驗進展也不是一帆風順。在後基因組時代,基因測序和dna合成成本已經低廉,所以,一直到組裝細菌人工染色體都沒有問題。問題就是出在,正確的dna序列植入到「空宿主」體內後卻不正常工作。這一問題,最終通過「甲基化修飾」得以成功。甲基化就是有保護基因序列的功能,這種序列正確的dna組裝成結構正確的染色體,在胞內發生沉默,其實已經涉及到表觀遺傳學、系統生物學的研究內容。此外,外源基因的插入表達,還會造成細胞原有代謝途徑的改變,等等。創造人工生命遠不像拼接電路、壘積木那樣簡單。這也正是人類基因組破譯十年後,其研究成果不能直接應用于醫療的原因。

從科學的意義上,人工生命的誕生,標志著合成生物學已經可以簡單地改造生命。人類從讀取基因序列躍升至編碼基因的階段。但合成生物學遠沒有發展到可以任意創造生命的程度。合成生物學的進一步應用還有賴于系統生物學的長足發展。「任意創造生命」既不是目前合成生物學發展程度所能企及的,也不是發展該學科的最終意義。科學家真正關心的是,如何利用改造的生命體為人類服務。

早在上世紀七十年代,生物學家就可以利用「dna重組技術」,將長鏈dna切割成有功能的基因片段,並把它在模式菌株中表達。如今,無論是原核生物、真核生物都可以高效地表達異源蛋白,並開始產業化應用。如利用大腸桿菌生產胰島素、利用動物細胞生產疫苗抗體、利用轉基因動物充當生物乳腺反應器。本世紀初,「細胞工廠」的觀念逐步深入人心。

以上抄自新聞,修正了我覺得是錯誤的地方,還有我覺得還較通俗易懂的,所以就不解釋了。)

王石自從公司重組後,一直在搭設夢想科技公司的整個框架,從某方面來講,王石是個天才,但絕對不包括組織能力。對于公司來講,最重要的還是組織能力,由于王石一直以來都是宅男一個,當然也不可能有多少管理公司的經驗。所以公司的組建磕磕踫踫,跌跌撞撞。

雖然由于公司已經基本規劃好分成生物技術和微電子技術兩個研發部門,但是對于這種實驗室的運作流程卻是沒有什麼經驗。所以王石在花大價錢招收到這些高端人才後,自動退居二線,作為名義上的管理者,實際上助手一類的角色。開什麼玩笑,王石不管怎麼,也只是個外行罷了。主力當然要由正規軍來擔任啦。

生物技術部部長叫李輝杰,李輝杰北京大學生命科學學院教授。在生物分子設計方面有突出成就,包括完成我國首例蛋白設計實驗在內的一大批成果。王石現在就在他的底下混。現在他和他的團內就在按照計劃書的要求進行部分分子部件的實現。得益于夢想工業旗下其他公司的強大贏利能力,生物部在設備上的投入就達到了15億。按照規模在世界上也是屈指可數的,但是由于技術封鎖等原因,所有設備並不是那些最領先的設備,這也是沒有辦法的事。

當然,這個計劃書就是由夢想規劃起草的,王石在這方面也就是半吊子。所以這份計劃書王石沒有改動一個字,就批準執行了。王石不是不想改,實在沒那方面能耐,也可以改個一個字兩個字什麼的,以顯示權威,王石也沒那麼厚臉皮。畢竟不是公務員嘛。

前段時間,夢想完成了分子機器的模擬推演,包括各個動作部件、動力傳輸部件、通信通道部件等分子模型。也完成了其中動力傳輸部件的基因表達。也就是,把這樣一串基因序列插入原核生物之類的細胞中,經過培養後就有機會得到這樣的蛋白質分子團。為了保證能達到這個目的,夢想設計了n多的基因序列串(n大于等于100),很顯然,夢想設計出來的序列串在現實中不一定能夠實現,因為在模擬的時候,不可能考慮所有因素,對于從基因序列到折疊成所設計的蛋白質為止,就象新聞所的,各種因素象蜘蛛一樣復雜。雖然虛擬微觀世界考慮了絕大部分因素,完成了細胞活動整個全過程的,但畢竟不是現實,需要實驗室來驗證和實現。實驗室對這些基因序列串進行實際操作,由于序列串相對較多,所以可以同時並行進行好幾個測試,只要設備和人員跟得上,完全可以越多越快。

對于微電子實驗室的任務,那就較簡單了,那就設計制造與分子機器相配套的各類電路,包括產生動力的電磁波發生裝置,以及可以精確控制序列電磁波信號通信裝置。要知道這個序列是對應分子機器上的相應動作的,所以精確度要求非常高,這是一個非常重大的挑戰。當然還有那個工作面基板,這是原子級別的觸模屏啊,這也是非常困難的,但是相對于前兩項來,還是較容易克服的。畢竟微電子部團隊有制造cpu的經驗,而基板設計相對簡單而有規律,與cpu制造的復雜程度不是在一個級別,所以會容易不少。當然為了達到這個目的,實驗室的工藝還需要大大改進,現在實驗室是45納米的制造工藝,與國外先進技術還有一定差距。但是就算國外先進的32納米還是完不成這些任務的,要知道一個原子的尺寸在1納米左右。所以實際室在原有工藝的基礎上,還要增加一步工工藝,那就是先用正常工藝完成工作平基板,然後通過實驗室升級後的隧道顯微鏡,對它進行原子級加工。

當然這個任務對于普通的隧道顯微鏡顯然是不可能的,要知道普通隧道顯微鏡是只有一根探針的,這樣一個一個原子的搬運,畢竟工作量太大了,所以實驗室對探針部分進行了升級,做成了探針陣列,而且規模相當大,這樣對原基板進行改造時,就可以大大加快加工過程,當然,這顯微鏡有一個缺點,就是不能掃描凹凸不平的表面了,很顯然,這個工作面恰恰是平的,天然的非常合作。

王石現在的設想就是,通過生物部制造出各種部件,而微電子部制造出相應配套的電子設備。然後夢想通過原子力顯微鏡的操作,對這些部件進行組裝,組裝完成後置放于工作面基板上,進行測試。

這樣,一個傳中的分子機器誕生了。

ps︰實話,這寫真不是個好主意,不過我很開心。請大家多多支持哦,祝大家開心!

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