美國生物學(xué)家克雷格文特爾制造生命的過(guò)程

世界首個(gè)“人造生命”“辛西婭”

“辛西婭”顯微圖

為單細胞生物,能自我生長(cháng)繁殖,人們擔心會(huì )不會(huì )被用來(lái)合成生化武器

世界首個(gè)“人造生命”日前在美國誕生,現在人類(lèi)的能力已經(jīng)拓展到可以“操縱”自然界。不過(guò)這一科技突破也引來(lái)不少詬病,批評人士說(shuō)人類(lèi)怎能堪當“造物主”之職,而美國總統奧巴馬也下令在下周舉行聽(tīng)證會(huì ),討論這一問(wèn)題。

合成DNA讓細菌“起死回生”

項目的負責人J·克雷格·文特爾將“人造生命”起名為“辛西婭”(Synthia,意為“人造兒”)。他表示:“‘辛西婭’其實(shí)是一個(gè)人工合成的基因組,是第一個(gè)人工合成的細胞,也是第一種以計算機為父母的可以自我復制的生物�！�

項目組其他成員表示,這僅僅是一個(gè)更宏大工程的一小步,未來(lái)他們甚至可以根據客戶(hù)需求提供“定制”的有機物。此外,未來(lái)科學(xué)家還可以制造出能夠產(chǎn)出石油或專(zhuān)以二氧化碳為食的環(huán)境友好型“人造生命”。文特爾自信地說(shuō),“人造生命”將成為非常強大有用的生物學(xué)工具。

實(shí)驗中,科研人員先將“山羊支原體”的內部挖空,再向其中注入“蕈狀支原體”的DNA(脫氧核糖核酸),最后新的支原體終于開(kāi)始自我繁殖,成為世界首個(gè)“人造生命”。

雖然實(shí)驗原理聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單,但是科研人員在15年間花費4000萬(wàn)美元才得以成功,其中的難點(diǎn)就在于如何讓人造基因序列生成人造染色體�？茖W(xué)家經(jīng)過(guò)多年反復的實(shí)驗,終于攻克了所有技術(shù)難題,制造出了“人造生命”。此次植入的DNA片段包含約850個(gè)基因,而人類(lèi)的DNA圖譜上共有約20000個(gè)基因。

奧巴馬下令評估風(fēng)險

文特爾稱(chēng)在實(shí)驗開(kāi)始前他已經(jīng)請教過(guò)許多倫理領(lǐng)域的專(zhuān)家,并向白宮匯報過(guò)此事。然而實(shí)驗成功的消息公布后,還是招致許多人的批評,有人稱(chēng)無(wú)論如何人類(lèi)都不可以充當“造物主”,更沒(méi)有資格像“上帝”或諸神一樣創(chuàng )造生命;更多人則擔心此研究成果會(huì )被用來(lái)合成大量生化武器,造成恐怖威脅。

不過(guò)也有人稱(chēng)贊文特爾的研究具有劃時(shí)代的意義。賓州大學(xué)的生物倫理學(xué)家亞瑟·卡普蘭說(shuō):“研究成果可以徹底平息有關(guān)生命到底需不需要特殊力量才能被創(chuàng )造和生存下來(lái)的爭論,甚至可以顛覆人類(lèi)長(cháng)久以來(lái)對于生命本質(zhì)的看法,讓人們重新審視自身和人類(lèi)在宇宙中的地位,其深遠意義堪比伽利略、哥倫布、達爾文和愛(ài)因斯坦等先賢對人類(lèi)發(fā)展做出的貢獻�！�

目前,奧巴馬已經(jīng)敦促生物倫理委員會(huì )督察此事,“評估此研究將給醫學(xué)、環(huán)境、安全等領(lǐng)域帶來(lái)的任何潛在影響、利益和風(fēng)險,并向聯(lián)邦政府提出行動(dòng)建議,保證美國能夠在倫理道德的界限之內、以最小的風(fēng)險獲得此研究成果帶來(lái)的利益”。

這是世界上第一個(gè)人造細胞。我們稱(chēng)它為‘人造兒’,因為這個(gè)細胞完全來(lái)自于合成的染色體,用4瓶化學(xué)物質(zhì)在一個(gè)化學(xué)合成器下制造出來(lái)的。這是地球上第一個(gè)父母是電腦、卻可以進(jìn)行自我復制的物種。 ”——克雷格·文特爾

克雷格是誰(shuí)?

克雷格·文特爾是一名具有爭議的生物學(xué)家,同時(shí)也是一名財產(chǎn)過(guò)十億的企業(yè)家�？茖W(xué)界一些人質(zhì)疑他將基因組研究活動(dòng)變成一種相互競爭的比賽。他1946年出生,曾在越南服役,在照顧傷兵時(shí)決心從醫。1992年成立了私人的基因組研究所。約3年后,成功分析出一種導致幼兒腦膜炎的生物體的基因組序列。2005年他成立了一家Synthetic公司,期望研究出能生產(chǎn)可替代燃料的生命形式。在2007年和2008年入選《時(shí)代》影響世界的100人。

如果實(shí)驗室出現了怪物

我們該怎么辦?

最新一期《經(jīng)濟學(xué)人》封面文章認為,生物科學(xué)既能為人類(lèi)造福,也能造孽。在各種科技手段迅猛進(jìn)步之下,合成生物學(xué)(syntheticbiology)會(huì )變得更普及,它也會(huì )成為家庭作坊的活動(dòng)內容。人們必須提高警惕,因為與電腦病毒不同的是合成生物物質(zhì)的可怕自我繁衍能力。

在面對生物科學(xué)進(jìn)步之時(shí),人造生命看起來(lái)更令人驚奇。實(shí)際上,比“創(chuàng )造”一詞更貼切的字眼是“干預”。不少人質(zhì)疑科學(xué)家究竟是否能掌控這門(mén)科學(xué),有誰(shuí)能保證它會(huì )被理性地應用,從實(shí)驗室中會(huì )不會(huì )演變出可怕的怪物。

由于人類(lèi)染色體組項目的完成,分析生命的DNA序列速度極大地提高,分析成本迅速下降。以往需要數年并花費數百萬(wàn)英鎊的工作,現在只需數天和數千英鎊便能解決問(wèn)題。當今數據庫中存有包括小到細微細菌,大到參天林木的各種生物的染色體組。這意味著(zhù)未來(lái)很快幾乎任何人都能定制DNA,不可避免的是,一些想法可能是邪惡的。創(chuàng )造邪惡生物帶來(lái)的問(wèn)題與槍炮和炸藥不相同,一旦前者出籠便能自我快速繁衍。

截至目前,還無(wú)人了解如何能讓人類(lèi)現有病原體大爆發(fā),以及讓其他動(dòng)物感染并快速跨越物種傳播的辦法。但人類(lèi)最終還是會(huì )找到這種辦法,現在很難了解如何避免這種威脅。然而,合成生物學(xué)界的觀(guān)察家們贊同開(kāi)放這門(mén)科學(xué),阻止邪惡者的最好辦法是讓自己一方有更多智者。若病原體能通過(guò)電腦設計出來(lái),那么,防治的疫苗同樣也能如法炮制。

當然,這個(gè)行當要監管,特別是需要隨時(shí)保持警惕。密切關(guān)注新疾病很有意義,即使一些疾病看起來(lái)發(fā)生得很自然,對生物制品需求監控的努力還要增強和協(xié)調。鼓勵好想法,消除邪念,人們最終能阻止厄運發(fā)生。

【延伸閱讀】

人造生命原理圖示

1.科學(xué)家選取一種名為絲狀支原體的細菌，將它的染色體解碼。然后利用化學(xué)方法一點(diǎn)一點(diǎn)地重新排列DNA。

2.將重組的DNA碎片放入酵母液中，令其慢慢地重新聚合。

3.將人造DNA放入另外一個(gè)受體細菌中。通過(guò)生長(cháng)和分離，受體細菌產(chǎn)生兩個(gè)細胞，一個(gè)帶有人造DNA，另外一個(gè)帶有天然DNA。

4.培養皿中的抗生素將帶有天然DNA的細胞殺死，只留下人造細胞不斷增生。

5.幾個(gè)小時(shí)之內，受體細菌內原有DNA的所有痕跡全部消失，人造細胞不斷繁殖。新的生命誕生了。

應用前景廣闊

盡管這種技術(shù)目前仍處于實(shí)驗階段，但研究人員相信其運用前景廣闊。

研究小組計劃，先合成出可供生命存在的最小數量的基因，然后通過(guò)向其中彌補其他基因，制造一系列新的微生物，比如可生產(chǎn)生物燃料的細菌、有用的藥品、可以從空氣中吸收二氧化碳和其他污染物的細菌或是制造合成疫苗所需的蛋白質(zhì)。