■能夠適應環境、隨環境而改變，是生命一大重要的特徵。圖中為在加拿大找到的多種菌類，展現出生物在適應環境發展的多樣性。 網上圖片之前一直跟大家分享科學家們在製造人工細胞方面的成果，不過好像都比較偏向硬件方面的討論：如何組成原始的人造細胞、怎樣為這些人工細胞提供能量來源等問題。今次就和大家討論一下軟件方面的問題：怎樣將運作人造細胞必需的「程式」輸進這些細胞中？
指示真實細胞如何運作的程式，大家應該早已耳熟能詳：那就是藏於細胞核中的DNA（當然不是每一枚細胞都有細胞核）。DNA就如同食譜，指示身體製造哪些蛋白質；這些蛋白質可以是操控身體內各種生化反應的酵素或荷爾蒙，因而控制了細胞如何運作。現今的基因排序技術發達，我們已經知道許多生物的完整基因密碼了。
不過，以前就跟各位提過，我們還是不十分了解每一個基因的功用。這個問題對製造人工細胞尤其重要：我們當然可以嘗試將某一種生物的完整基因「一字不改」地放進人造細胞中，但假如我們想減少需要處理的基因數目，究竟哪幾條基因是必需的？
尋必需基因 令細菌生長
John Glass是美國J. Craig Venter Institute的合成生物學家。他和同事們選了絲狀黴漿菌（Mycoplasma mycoides）為研究對象，嘗試回答以上的問題。絲狀黴漿菌的基因組相對簡單，Glass的團隊就有系統地修改每一條基因，藉此觀察每一條基因對這種細菌的影響，從而判斷哪些基因是必需的：結論是當中的473條基因，大約是這種細菌原來的基因數量的一半。他們把這些基因植入另一些細菌中，發現它們真的能令細菌繼續生長。倘若將當中的任何一條基因拿走，這些細菌不是馬上死亡就是停止生長。其中大約100條的基因，Glass還是未能找到它們的確切功能。
然而，能夠生存及成長，是否就足夠代表生命？有些科學家認為，能夠適應環境、隨環境而改變，才是生命最重要的特徵。Glass和他的研究夥伴將他們研製的「擁有最少基因的細胞」放進營養液中，再觀察它們如何成長。結果這些細胞在進行大約400次細胞分裂後，部分細胞的生長速度，比原來基因沒有被修改的高15%。他們也發現一些基因排序的改變，不過還沒有證據證明這些細胞在進化、在自我改變細胞的功能來提升競爭力。
改思想模式 重新看課題
美國學者庫恩（Thomas Kuhn）在上世紀60年代提出「典範改變（paradigm shift）」這個概念，指出科技發展許多時候會經歷重大的思想模式改變，人們會從一個不同的角度來觀看本來的研究課題。這幾次談到的人工細胞合成，也有人認為代表了生物學的一個典範改變。
良久以來，我們一直受制於對生命的有限認識，因而只能夠以從上而下（top-down）的方法去研究生命：我們從大自然中找到各種各樣的生命形態，再步步進逼，逐步探索基本層次的生命奧秘。
相反地，人工合成的細胞卻容許我們以從下而上（bottom-up）的方法，研究生命是如何運作的：究竟需要什麼樣的「零件」和設計，才能造出運作正常、有能量來源、能根據我們的安排操作的細胞？科學家們相信，對這些問題的進一步了解，將可以幫助我們找到更好的方法對抗疾病，或探究生命在其他星球出現的可能。
■張文彥博士 香港大學理學院講師
短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
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