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[新知] 鬼花飄香

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發表於 5 天前 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2019 年第 206 期 04 月號】




這些夏威夷植物滅絕了一個多世紀,如今透過基因工程,我們可以聞到它們的氣味。
撰文/賈可布森(Rowan Jacobsen)
翻譯/王心瑩

1912年,在夏威夷的茂伊島上,有棵垂死的樹木獨自屹立在哈里阿卡拉火山(Haleakala)的古老熔岩原上。它約有4.5公尺高,樹皮覆蓋著地衣,衰弱到只剩最後一朵花。

夏威夷人稱這種樹為「hau kuahiwi」,意為山木槿。比較常見的夏威夷木槿生長在潮濕的山谷和曠野,廣泛用於「阿羅哈」歡迎場合,山木槿則只生長於乾燥且排水良好的夏威夷火山熔岩原。這棵植物的五片木槿花瓣只展開兩片,其他繼續默默閉合於彎曲的管狀構造裡,那是為了茂伊島的吸蜜鳥而設計,這種吸食花蜜的鳴禽擁有彎曲的嘴喙,是山木槿最佳的播粉者。


但這棵樹已經好幾年沒有繁殖。大多數吸蜜鳥在19世紀末至20世紀初消失了。哈里阿卡拉火山的熔岩原成為養牛場,牛隻磨掉了這棵樹的樹皮,老鼠吃掉了它的種子。


有位植物學家爬上山坡,他穿戴義勇騎兵團的騎兵帽和卡其服裝,肩上掛著採集袋。他名叫魏爾德(Gerrit Wilder),正在進行1910年鑑定出這種樹木的初次探險,這種樹後來便以他的姓氏命名為魏氏岳槿(Hibiscadelphus wilderianus)。發現之時,這棵樹是這個物種的唯一個體,顯得病懨懨,因此魏爾德折返回來,摘下最後一朵花和一些細枝及樹葉,妥善收進採集袋中,轉過身,逕自慢慢走下山坡。


在那之後不久,這棵樹屈服於牛隻和老鼠,落盡了最後的幾片葉子。魏氏岳槿滅絕了。「滅絕」理應持續到永遠,是吧?


然而,近來DNA定序技術的突破性進展,使研究人員越來越容易判讀死去已久的生物基因,並且「重新啟動」那些DNA片段。運用定序技術嘗試讓旅鴿和猛?象復活的計畫正如火如荼地進行,所仰賴的生物工程先進技術還要一些時日才能發展出來,但2018年,在美國波士頓蓬勃發展的海港區一間位於八樓的實驗室,那株死去已久的山木槿的重要部份重獲生機。


在「銀杏生物科技」(Ginkgo Bioworks)工作的一群基因工程師,能從花朵重新製作出氣味基因。他們重建出產生花朵獨特氣味的遺傳物質,置於酵母菌上重新運作,人類便能聞到一個多世紀以前從地球上消失的氣味。這如同奧德修斯在冥界喚醒死者且不斷逼問他們,在活人和死者之間進行某種溝通。研究室沒有花朵也沒有花瓣,但這些植物過往在茂伊島確實是以這些DNA序列吩咐細胞製造出大量氣味分子,然後人類的鼻子吸入這些分子,再傳送訊息到大腦。這是最明確的跡象,顯示滅絕的定義逐漸軟化了。這個新發現的漏洞引發一個奇異的問題:我們能不能重新啟動足夠多的基因,得以宣稱某種生物再也不算滅絕?


滅絕香水之夢


說來有趣,這項復活計畫的開端是2014年在義大利羅馬舉辦的「國際精油及香料貿易協會」(IFEAT)年會,銀杏生技的執行長凱利(Jason Kelly)希望在那裡招攬生意。2008年,凱利和銀杏生技的共同創辦人畢業於美國麻省理工學院,是該校最早取得合成生物學博士學位的一群人。他的公司高度專業,如果其他公司需要新的微生物來製造有商業價值的分子,用於燃料、纖維、香氛、藥品等,銀杏生技會在自家的生物工廠內設計並測試數百種原型,然後交出表現最佳的微生物。


銀杏生技最頂級的客戶有很多是香精和香料產業,他們有些原料十分昂貴。芳香分子由植物細胞的酵素產生出來,而酵素的藍圖編寫成基因的DNA編碼。這種編碼就像軟體,可以在任何相容的平台上運作,而讓人驚奇的是,生命在所有平台上都能運作。所有生物都使用的DNA語言包含四個鹼基,即稱為A、T、C、G的構件,而且酵母菌和植物使用的基因有很多是相同的。只要把香味基因插入特別設計過的釀酒酵母菌株,銀杏生技就可以在燒瓶裡釀造出氣味分子,像釀啤酒一樣。


凱利在貿易會場遇到瑞士香水巨擘奇華頓公司(Givaudan)的一位顧問,他對凱利談起奇華頓的「香氣行旅」(Scent Trek)計畫。他們派遣探險人員進入全世界的雨林,收集稀有花朵周圍的空氣,鑑定出香氣分子的種類。凱利對此深感興趣。如果銀杏生技可以取得那些植物的樣本,就能定序基因,合成出產生那些氣味的酵素。兩人正在腦力激盪時,凱利想到更瘋狂的點子。如果他不只關注那些稀有植物,而是重現已經不存在花朵的氣味呢?


他心想,這會是把大量無用的生物材料逆轉回來的第一步。凱利說:「地球花了30億年,透過『演化』過程試驗各種DNA序列,今天的生物就是這樣而來。但在過程中,很多生物因為某種隨機的原因而消失,例如隕石等駭人事件。地球花了數億年演化DNA,而我們只能任憑它消失?對生物設計師來說,想到要失去那麼多優良的編碼就感到很挫折。」


凱利最初打算即興演出「侏羅紀公園」,讓北極永凍土的冰期花朵恢復生機,定序其基因再合成出產生香氣的基因,置入酵母菌細胞,待基因指揮細胞製造出香氣分子,凱利就能釀製出一點點「滅絕五號」香水。......

                           
                                                                                                                           


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