在加利福尼亞長大的克雷格·文特爾(Craig Venter)不是個傳統的好學生,他對學校的學習不感興趣,甚至對完成學業都沒有動力。由于曾被征入伍,加入了越南的海軍醫療隊,這激發了他對科學和醫學的興趣,他很快得到高學歷,并且成為一個有天賦、直言不諱的科學家。在國家衛生研究院,他引進新式技術迅速發現基因,并于1995年在他自己的研究所,測序了歷史上第一個活物種流感嗜血桿菌的基因組。這次成功激勵了他繼續向更加宏偉的整個人類基因組的目標前進——數十億的遺傳密碼字母將測試人類自身和計算能力的極限。文特爾不僅給自己設定了這個幾乎不可想象的宏偉目標,并挑戰由六國科學家組成的“國際人類基因組計劃”,宣稱將先于“人類基因組計劃”完成測序。《解碼生命》一書正是“科學怪人”及“科學大牛”文特爾的自傳,講述了這位桀驁不馴的“問題少年”如何成長為“科學斗士”。
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《解碼生命》
[美] J. 克雷格·文特爾 著
趙海軍 周海燕 譯
湖南科學技術出版社·原力
撰文 | 李大光(中國科學院大學人文學院教授)
2026年4月29日,美國著名科學家克里格·文特爾(Craig Venter)在圣地亞哥去世,享年79歲,這一消息由他創立的克雷格·文特爾研究所發布。據報道,他因癌癥治療的副作用短暫住院,最終離世。
文特爾是一位具有遠見的科學領軍人物,他的工作幫助奠定了現代基因組學根基,并開辟了合成生物學全新領域。他通過組建跨學科團隊,推動大膽理念和更快的方法,堅持科研發現必須落地轉化為現實社會價值,推動了科學和技術的變革。他還是強有力的聯邦科學資金支持者,推動了政府、學術界和產業界加速進步的合作伙伴關系。
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克里格.文特爾(Craig Venter,1947-2026)
一
奇特的科學家,驚人的成果
進入 21 世紀后,最著名的科學事件之一大概就是文特爾團隊所謂“人造生命”的奇跡了。他們在2010年5月的《科學》雜志上宣布將人工合成的基因組植入了細菌細胞,得到表達人工基因組的新支原體。
關于研究過程,在各個語種的網站上都有非常詳盡的介紹。大概程序是:第一步,他們首先利用化學方法制備DNA堿基原料,并合成數百萬DNA片段;第二步,將這些片段組裝成DNA鏈,并形成完整的基因組;第三步,將合成的基因組注入剔除了遺傳物質的細菌中,激活細菌,最終構建出由人工合成基因組調控的細菌生命體。
《紐約時報》評價稱,這一成果標志著合成生物學這一新興科學領域取得了重大進展。一些支持者認為,這項生物技術有著巨大潛能,比如創造出具有特殊功能的新微生物,用作替代石油和煤炭的綠色燃料,或用來幫助清除危險化學物質或輻射,或合成能消除過多二氧化碳的細菌以緩解全球變暖問題等。
其中,藻類曾被文特爾形容為是“用太陽光捕捉二氧化碳并將其轉化為燃料的終極生物系統。”藻類生物燃料被環境學家稱為“燃料藻”(oilgae),對解決人類能源問題有巨大潛在價值。這類燃料從藻類中提取,可加工為與傳統液體燃料兼容的碳氫化合物,直接適配現有能源使用體系。
文特爾的發現引起了質疑和爭論,甚至懷疑。但是他自己認為,他的發現是可靠的,并樂觀地預測他的技術不久之后就可以投入使用,那時,人類將用他的技術生產生物能源,所有的能源問題將徹底解決,地球的污染和環境問題將不復存在。人類將開始新的,從未有過的生活方式。目前,小規模的相關實驗已在挪威和荷蘭等國家完成驗證,但是距離大規模普及仍需時日。
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相較于他的生物能源技術,文特爾的“人造生命”技術給對人類社會倫理與認知的沖擊更為震撼。在2007年5月的美國《時代周刊》上,文特爾成為封面人物,其形象儼然一個生命創造者。
他的發現不僅僅引起學術界的爭論,更大爭議來自倫理界和宗教界。他宣布“人造生命”問世沒幾天,美國國會眾議院能源和商務委員會即要求文特爾出席特別聽證會。科學家為研究成果上國會接受質詢在美國罕見。不僅如此,美國總統奧巴馬更是要求美國生物倫理委員會督察此事。奧巴馬顯得很講究“進退有據”,他的指示是:“評估此研究將給醫學、環境、安全等領域帶來的任何潛在影響、利益和風險,并向聯邦政府提出行動建議。”
二
“科學壞小子”
文特爾被稱為“科學壞小子”(Badboy of Science),不僅僅是因為他膽子大,不拘傳統學術規矩。他的越戰服役經歷、社區大學出身的學歷背景,以及公然挑戰國際人類基因組計劃的舉動,早已引發全球關注。更關鍵的是,1998 年他引入風險投資,募資超 3 億美元創辦塞萊拉基因公司,高調宣布塞萊拉將用三年時間完成人類全基因組測序工作。
他采用的測序技術是把一個細胞的所有基因粉碎成無數DNA小片段,供測序機“破譯”。計算機處理由此生產的瑣碎數據,并把密碼拼接成基因組序列。這種名為“全基因組散彈槍測序法(Whole-Genome Shotgun Sequencing)”的技術,把巨量工作交給計算機完成,更高效、廉價、快速,但最初曾遭到學界主流批評質疑。
文特爾毫不避諱自身商業訴求,搶在公共科研項目之前完成人類基因組測序,搶占技術先機并申請基因圖譜專利。他押注全新測序技術可大幅提速基因解碼進程,以民營商業機構身份,正面抗衡多國政府聯合主導的人類基因組計劃,并最終實現同臺領跑。文特爾身上桀驁不馴的性格、自幼養成的開拓闖蕩精神,在科學界大放異彩,也為全球科研模式發展留下了深刻思考。
文特爾的科研生涯始于學術和政府部門的實驗室,在那里他研發出了一種能夠發現功能基因的方法,這是自動化 DNA 測序技術的首批應用之一。1992 年,他與微生物基因組學家克萊爾·弗雷澤共同在馬里蘭州蓋瑟斯堡創立了基因組研究所(TIGR),二人結為伴侶并相伴 23 年。
1995 年,他們的團隊首次完成了自由生活生物體的基因組序列測定,即細菌嗜血流感桿菌的基因組序列,其包含 180 萬個堿基對的完整基因序列。1998 年,賽萊拉公司將新開發的全基因組散彈槍測序法用于人類基因組。而公共研究項目人類基因組計劃是按固定分段進行有序測序,文特爾強烈批評其進展緩慢、浪費資源且成本高昂。
2000 年,美國總統比爾·克林頓出面斡旋,促成了這兩個項目之間的和解協議。隨后,6月26日在白宮宣布達成一致,并于次年分別于《自然》(Nature)和《科學》(Science)雜志公布了覆蓋大部分人類基因組的初步草圖序列。
縱觀文特爾在生物技術領域的一系列超前布局,核心驅動力離不開商業價值與產業收益。他曾樂觀直言,他的技術具備價值萬億美元市場的潛力,一旦全面產業化,他就能建立起自己的科學帝國。
三
科學商人
據《紐約時報》報道,文特爾稱自己“摸索出了一套獲取科研經費的獨特路徑”。他獲得經費的嘗試是成立“合成基因組”(Synthetic Genomics)公司,以商業化實體承載合成生物學研究,依托產業資本支撐基礎科研。
文特爾的研究方向吸引了大量投資。投資公司包括微軟、埃克森石油公司、英國石油公司(BP)、馬來西亞一家從事礫巖開發的公司以及墨西哥幾家工業公司。在蓋茨投資之前,“拱創業伙伴”(Arch Venture Partners)、維康基金會(Wellcome Trust)以及溫洛克公司(Venrock companies)也投入了大筆資金。
藻類能源可以通過太陽光轉化為無碳能源平臺,具備無可估量的經濟與生態價值。從產能效率來看,每英畝藻每年可以轉化2000加侖燃料,而棕櫚樹僅能產生650加侖,甘蔗僅能產生450加侖燃料,而玉米僅能產出250加侖燃料。藻類能源對任何能源企業都是巨大的商機。就是這種技術未來的感召力吸引了大量的工業界人士。與此同時,盡管這項技術前景十分廣闊,但以研發該技術為名義注冊成立、并承諾三年內即可實現商業化落地的公司卻寥寥無幾。
為吸引投資創建他的基因組研究所(The Institute for Genomic Research),他成立了三個基金會:基因組促進基金會(The Center for the Advancement of Genomics,即TCAG)、生物替代能源基金會(the Institute for Biological Energy Alternatives,即IBEA)以及克里格文特爾基金會(the J. Craig Venter Science Foundation)。全球權威媒體《時代周刊》曾這樣評價文特爾:他始終被科研突破、成果發表、學術榮譽乃至諾貝爾獎的榮譽期許所驅動,商業運作只是推進科學研究、取得科研成果的重要手段。
1992年,他創立了自己的非營利研究機構,采用結合私人資金與共享科學數據訪問的模式。后來成立的塞萊拉公司還成功測序了果蠅和小鼠的基因組,這兩類生物是科學研究中的關鍵模式動物。在2000年代初的技術危機之前,其公司在市場上的估值已處于高位。2002年,文特爾繼續布局前沿科學項目開發,重點推動合成生物的創造,并推動合成生物學領域的研究。他創辦了多家公司和研究中心,打造出了科學、技術和商業活動相結合的職業生涯。
盡管學界不少人對他以商業資本運作支撐公立科研、創辦私人研究機構的模式存有爭議,但也有大量業內人士認可這種新型科研路徑。多數人習慣將慈善捐贈與商業投資嚴格割裂,但任何資金投入,都存在助力人類文明發展或造成負面風險的雙向可能。有人認為,很少有人像文特爾一樣,對未來的技術具有遠見卓識的洞察力和預見,他在沒有政府支持的情況下,能夠通過自己的激情感動企業與他分享未來前景。
2005年到2010年,由于奧巴馬政府對合成生物技術感興趣,美國政府在這項技術上的投資達到4.3億美元,遠遠超過歐洲各國政府同期1.6億美元投資總和。文特爾的成功不僅僅在于他出色的商業運作能力,更重要的是,美國政府科研政策轉變也給他的研究帶來了重要機會。
2010年我邀請康奈爾大學科學史和科學傳播教授布魯斯·萊溫斯坦(Bruce Lewenstein)到中科院研究生院(現“中國科學院大學”)講課的時候,正是文特爾的“人造生命”鬧得沸沸揚揚的時候。席間,我與萊溫斯坦談起此事,他說文特爾是一個“好科學家,但不是一個偉大的科學家”(“He is a good scientist,but not a great scientist. ”)。意思大概是說,“人造生命”核心成果并非文特爾親自實驗完成,而是他憑借出色的統籌能力與商業運作能力,從僅有科研構想起步,通過資源整合、資本對接,一步步落地研究、創辦機構;既獲得商界資本鼎力支持,又推動美國政府調整科研政策、投入財政資助,最終建成擁有 400 余名科研人員的大型研究所。文特爾堪稱新時代科研組織與發展模式的開拓者。
在文特爾等人推動個人基因組測序商業化之后,2007年,DNA雙螺旋結構共同發現者詹姆斯·沃森(James Watson)公布了自己的個人基因組序列。當時一次完整個人基因組測序成本仍高達約100萬美元。2009年,這一領域迎來了重大突破。斯坦福大學生物工程師斯蒂文·奎克(Stephen Quake)利用其創辦公司研發的單分子測序儀,僅耗時四周、花費約4.8萬美元便完成了對自己全基因組的測序。值得一提的是,奎克是自掏腰包支付了這筆測序費用。這臺體積如同大冰箱般的儀器,證明了個人基因組測序的成本可以大幅降低。
為了普及個人基因圖譜解讀,美國X Prize基金會宣布拿出1000萬美元尋求技術突破,在2019年前將個人基因圖譜解讀成本下降到1000美金。雖然這一計劃后來沒有完全按照最初設想推進,但它反映了當時科學界和民眾對于“千美元基因組時代”即將到來的強烈期待,比如普通家庭可通過完成家族基因測序,提前篩查遺傳病史與基因缺陷。隨著測序成本持續下降,個人基因組研究也開始逐漸進入醫學和公眾視野。
那么,X Prize Foundation是個什么組織呢?它既不是政府組織也不是研究所,而是純粹的NGO(非政府組織)。這個基金會成立于1995年,主要目的是鼓勵為了人類的福祉而進行基礎創新研究工作。這個基金會是非營利組織,主要工作是發起世界范圍內的大型國際獎勵競賽,以促進對研究和發展領域的投資。激勵投資的主要領域有:教育和全球發展;能源與環境;生命科學以及太空和海洋探索。
如今各國政府都非常重視科學和技術的重大影響,因此是科學技術研究的主要投資方。但是在發達國家,科研投資已形成多元的投資模式。除政府投資以外,私人、慈善機構、企業等投資已占有巨大的比例。這些投資渠道彌補了政府投資必然會帶來的忽略多元需要的傾向,在彌補科研缺口和在激勵最初不受重視、沒有預見前景的領域,以及在遭遇倫理、政治或者某個領導人的偏見的時候,都會發揮不可替代的作用。
參考文獻
[1] “A Life Decoded: My Genome: My Life”, Craig Venter, Penguin Publishing Group, September 30, 2008
[2] “The Genome War: How Craig Venter Tried to Capture the Code of Life and Save the World”, by James Shreeve, Ballantine Books, December 18, 2007
[3] “Genome pioneer Craig Venter dies: here’s how he transformed science”, by Ewen Callaway, Nature, 30 April 2026
[4] “The rich but complicated legacy of genome pioneer Craig Venter”,New Scientist, by Michael Marshall, 30 April 2026
[5] “克里格.文特爾的科研經費”, 李大光,《科學時報》,2011-06-23
[6]《解碼生命》作者: [美] 克雷格·文特爾,譯者: 趙海軍 / 周海燕,出版社: 湖南科學技術出版社,出版: 2009-4
[7]《生命的未來:從雙螺旋到合成生命》,作者: [美] J.Craig Venter,譯者: 賈擁民浙江人民出版社,出版年: 2016-6
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