去年12月，DISCOVER杂志表彰了三位在改变世界和我们自身位置方面做出卓越贡献的研究人员。我们将合成生物学先驱Jay Keasling评为年度科学家；神经科学家John Donoghue和遗传学家Svante Pääbo则获得了亚军。当我们最近与他们重新联系时，他们每个人都已将自己的工作推向了新的、更大胆的领域。
Jay Keasling 获得DISCOVER杂志奖项时，Keasling正在改造微生物的DNA，以生产廉价有效的疟疾治疗药物。现在，美国能源部又给了Keasling一项拯救世界的任务：改造类似的微生物，以生产环保燃料。作为加州劳伦斯伯克利国家实验室新成立的美国能源部联合生物能源研究所（DOE Joint BioEnergy Institute）的所长——该研究所是三个即将成立的国家生物能源研究中心之一——Keasling将领导该研究所的工作，以支持布什总统在10年内将美国汽油消耗量减少20%的目标。“我们可以利用我实验室已经开发出的技术，生产出类似于您目前加到油箱里的汽油，”Keasling说，“只是它来自于可再生能源。”
将埋藏的有机物转化为燃料需要数百万年不懈的热量和压力，但Keasling希望在发酵罐中仅用几个小时就能完成同样的基本壮举。他只需要合适的物质和微生物组合。在他的研究所里，农艺师将致力于识别或创造未来的燃料作物，而生物勘探者将寻找能够快速将难以消化且坚韧的纤维素转化为糖的酶。Keasling的贡献是改造微生物，使它们能够将这种糖转化为交通燃料。他已经能够制造出一些分子——如烷烃和长链醇——这些分子看起来可能很好地作为优质汽油替代品的组成部分。
与此同时，Keasling与疟疾的斗争仍在继续。去年，他的团队发现酵母作为生产青蒿素（一种强效抗疟疾药物）的微生物化工厂比E. coli更有效。Keasling目前正在筛选制药公司提出的利用新技术生产该药物的提案。获胜的合作伙伴将放弃实验室的摇瓶和加热板，转而使用巨大的发酵罐。一台相当于单间公寓大小、全天候运行的发酵罐就足以生产出治疗全球所需的青蒿素。
John Donoghue | 图片由布朗大学提供
John Donoghue 2005年，一名四肢瘫痪的男子利用Donoghue设计的脑芯片操纵了一个机械臂，抓起了一块糖果。该芯片是迄今为止在人体上测试过的最先进的脑机接口。2007年，该设备正在朝着无线化发展。接受芯片辅助的患者将不再需要一根粗黑的电缆从头颅伸出，连接到一个雪茄盒大小的放大器。在Donoghue的布朗大学衍生公司Cyberkinetics Neurotechnology Systems，工程师们已将放大器缩小到厚邮票大小，并将其植入头皮下方。该放大器将大脑的电脉冲转化为闪烁的光，这些光会透过头皮，被一个微小的磁性接收器接收。
Donoghue还利用该芯片检测大脑信号，从而获得有关大脑功能的详细信息。通过在患者进行无关的神经外科手术时将芯片植入大脑的不同部位，他正在“窃听”大脑活动，寻找可能导致癫痫发作的线索。他梦想着微型药物泵或植入式电极，可以在癫痫发作前“安抚”大脑，使其恢复正常。
Svante Pääbo 去年，Pääbo宣布了一项计划，目标是在2008年前完成对整个尼安德特人基因组的测序，并将其与黑猩猩和人类的基因进行比较。然而，对4万年前的生物进行研究是非常困难的。实验室技术人员的一声咳嗽就可能污染洞穴人的DNA，导致我们的基因组看起来错误地相似。长期埋藏的基因可能已经分解，导致我们的基因组看起来错误地不同。来自德国马克斯·普朗克进化人类学研究所的Pääbo报告说，他在这两个方面都取得了进展。
在过去的一年里，考古学家们穿着防护服、戴着手套和口罩，开始直接从西班牙的一个化石挖掘现场采集DNA，大大降低了污染的可能性。回到实验室，Pääbo发现尼安德特人的遗传物质仅在DNA的边缘发生了退化，因此区分进化变化和物理损伤是可能的。5月，由美国和欧洲12个团队组成的36名科学家聚集在纽约的冷泉港实验室。到目前为止，他们已测序了3000万个碱基对，高于去年的100万个。还剩下29.7亿个碱基对需要完成。他们能在明年年底前完成吗？Pääbo说，“大概能完成一个草稿。”
