与“摩尔定律”类似，“卡尔森曲线”作为生物学界发展的趋势，正在描绘DNA合成效率的蓝图。基因工程的前景是对
遗传密码进行组合、改写，甚至创造出尚且不存在的新物种。那么———
基因能像“标准件”一样被组装吗？沈英甲
40年前，除了在硅谷，外界很少有人听说过戈登•摩尔这个人，甚至根本没人听说过硅谷。但那时摩尔已经胸有成竹了，因为正是1965年，他在一篇
论文中提出了著名的“摩尔定律”，预测计算机的运算能力每18个月左右将提高一倍。
40年后，同样几乎没有人听说过罗布•卡尔森这个名字。这位华盛顿大学研究员在几年前画过一些关于DNA合成效率增长的图表，这些图表起初看上去就像一个生物学界的“摩尔定律”一样令人怀疑。但到21世纪最初10年快结束时，如果实际情况继续照目前趋势发展下去，合成一个与人类基因组同样大小的DNA链将仅需一天的时间。不过就目前而言，基因工程所做的工作像是在浪费时间。这些工作只是把某些物种的基因逐一转移到另一些物种中去，一项一项的缓慢改变生物的性状以适应人类的需要。真正的基因工程应当包括对基因进行一些根本性修改。“卡尔森曲线”正在使这一切成为可能。
目前而言，真正的基因工程意味着要对取自不同物体的基因进行组合，形成新的代谢途径。长期而言，它可能还包括对遗传密码进行整体改写，创造出尚不存在的新物种。与今天的那些不足挂齿的基因工程相比，这样的工作才更配得上“基因工程”这个名称。
标准化的基因元件
合成生物学界最有胆量的学者是美国麻省理工学院的德鲁•恩迪博士，他在进入该领域之前研究的不是生物学，而是工程学。在他看来，生命就是一台拼装电脑。
恩迪博士发展了他的一位同事———麻省理工学院奈特博士———提出的“生物砖”理论。他的灵感来自于一种名为“莱戈”的儿童玩具。这种玩具的任何一部分都可以用一个万能连接器与其他部分相连。生物砖就是末端带有万能连接器的DNA，因此生物砖可以连接到一起，组成更高级的成分，也能够插入进某种细胞的DNA中，从而控制细胞活动。
恩迪博士之所以对生物砖感兴趣，是因为生物砖使合成生物学家拥有了一套标准化元件，摩尔定律背后的电子工程师们的优势之一正是拥有这样的元件。如果一位工程师希望得到用于一项工作的特定元件，他可以查阅目录，找到参数相符的那种元件，然后订购。他不需要自己设计，甚至不需要知道工作原理。有了生物砖，生物学家就可以这样工作。
生物砖的DNA中携带着很多基因信息，它们可以起到标准化元件的作用。当这种基因整合到某个细胞的DNA中并被翻译成蛋白质时，它会让这个细胞完成某些工作，令恩迪博士更感兴趣的是这些工作通常不仅仅是“制造更多的某种蛋白质”，而是对其他基因进行系统的
管理控制。
新的合成理念
标准化基因元件构想的最坚定支持者之一是伯克利加州大学的杰伊•凯瑟琳，她也认为，如果要使合成生物学繁荣起来，就必需采用标准化的特殊元件，她正尝试通过一项实践计划来实现这个目标。该实践计划目的是制造乙醇。目前，不管是红酒、啤酒还是燃料中的乙醇都是利用酵母菌对糖或淀粉进行发酵而成的。由于酵母菌无法消除植物主干中的纤维或木质素等分子，即使以甘蔗和玉米等高产农作物作为生产原料，也会有很大程度的浪费。然而一些细菌和其他种类的
真菌却可以生产消化纤维或木质素的酶，找到这些酶的基因，对其进行修改，并把它们加入到新的代谢途径中去，这样就能制造出能消化整棵植物并把它们转化成乙醇的生物系统了。
合成生物学成功的不会只是一种人工代谢途径，而是一种人工生物体。这正是克雷格•文特尔的理想，文特尔博士是第一位对某种细菌的整个基因组进行排序的人，他随后成立了一家私人公司，与政府出资支持的人类基因工程研究展开竞争。三年前，他用现有的化学物质制造出第一个可以生存的合成
微生物。如今，他的目标是制造某种细菌的基因组。文特尔博士认为，他能够在两年内用淀粉合成一种有效的细菌基因组。更复杂的一些基因组则需要更长时间。他认为，这些都能在十年内实现。
好处大于风险
对于合成生物学来说，制造出的基因组有几个好处。首先，因为它很小，所以更容易生产。其次，即使它逸出实验室，也无法在外面广阔而恶劣的环境中生存。第三，它会减少生物化学在一些不重要的工作上做的无用功。
麻省理工学院的彼得•卡尔和哈佛大学医学院的法伦•艾塞克斯想对大肠杆菌的全部遗传密码重新编排，去掉那些多余的密码。他们认为，经过清理后，这种细菌能发挥更大的作用。两位聪明的设计者能否比长久以来的自然选择做得更好仍存在疑问。
所有人都在猜想，这将会把人类带向何方。但合成生物学家自己却很清楚风险所在，合成生物学的问题在于，它的错误可以进行复制。最明显的一个问题就是，是否会有“生物黑客”或是政治恐怖分子利用这些技术来做坏事。还有一个风险是，是否会有一些生物体意外地逃出实验室，从而对外界环境造成不可逆的影响。然而，没有一项技术是没有风险的。
作者：
2007-8-1