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人造生命:迈入基因2.0时代?

时间:2010-05-28 00:00来源:第一财经日报 作者: 阅读:
  5月21日出版的《科学》杂志宣布了世界首例“人造生命”——完全由人造基因控制的单细胞细菌诞生,并将它命名为“辛西娅(Synthia,合成体)。”这项具有里程碑意义的实验表明,新的生命体可以在实验室里“被创造”,而不是一定要通过“进化”来完成



  一直被称为科学狂人的美国人约翰·克雷格·文特尔(Craig  Venter)和他的实验室如今在科学界名声大噪。自从上周五《科学》杂志宣布其“人造生命”的科学成果以来,整个世界就像浓硫酸浇上水一样瞬间炸沸起来。生物科学界开始描绘未来人造生命的美妙蓝图,生命伦理学家为这一举动争论不休,梵蒂冈教廷跳出来指责文特尔想做“上帝”的愚妄,奥巴马亦立即出动白宫势力评估科学风险……



  早在1828年德国化学家维勒已人工合成了生物体有机物——尿素,开启了合成生物学的序幕。自从1953年詹姆斯·沃森与弗朗西斯·克里克发现了DNA双螺旋结构开始,合成生物学飞速前进。后来人类基因组草图的完成,又为人类认识基因组结构和功能提供了至关重要的信息。如今文特尔的发现仿佛炼金术中的贤者之石一般,最终为人工生物合成打开了一扇巨大的真理之门。



  对此,麻省理工学院人工智能实验室汤姆·奈特(Tom  Knight)教授说:“合成生物学现在的目标是有意识地设计、模仿、建造、调试和测试人造有机体。基因密码已有36亿年的历史,现在到了重写之时。”



  你好!我叫辛西娅



  “这是第一个人造细胞。也是地球上第一个父母是电脑,却可以进行自我复制的物种。”领导研究的文特尔向媒体宣布这个奋斗了15年、花费了4000万美元的科技项目实验成功。



  文特尔是一名颇具争议的美国生物学家,同时也是一名财产过10亿美元的企业家。科学界一直有人质疑他将基因组研究活动变成一种相互竞争的比赛。1946年出生的他,曾在越南服役,在照顾伤兵时决心从医。1992年成立了私人基因组研究所。约3年后,他成功分析出一种导致幼儿脑膜炎的生物体的基因组序列。2005年文特尔成立了Synthetic公司,期望研究出能生产可替代燃料的生命形式,并在2007年和2008年入选《时代》影响世界的100人。



  从几年前开始,文特尔与公司就开始着手一项空前的技术壮举,他们在实验室链接起100万碱基对,并成功创建了一个完整的基因组。其神奇之处不仅在于此,还在于他们如有神助般地让细胞接受了DNA。



  辛西娅的诞生固然需要复杂到匪夷所思的技术支持,但是在文特尔的表述下,整个过程出人意料的简单易懂。1.科学家选取一种名为丝状支原体(Mycoplasma  mycoides)的细菌,将它的染色体解码,然后重新排列DNA。2.将重组的DNA碎片放入酵母液中,令其慢慢聚合。3.将人造DNA放入另外一个受体细菌中。通过生长和分离,受体细菌产生两个细胞,一个带有人造DNA,另外一个带有天然DNA。4.培养皿中的抗生素将带有天然DNA的细胞杀死,只留下人造细胞不断增生。5.几个小时之内,受体细菌内原有DNA的所有痕迹全部消失,人造细胞不断繁殖。新的生命诞生了。



  文特尔称,尽管人类“创造”生命的实验只是开始,但研究解放了思想禁锢,印证了假设,“带领我们跨越边界,进入一个新世界”。



  然而,对于人类的这项成就,并不是每个人都欣喜若狂。消息公布之后,马上有研究者对该“合成细胞”的有效性提出质疑。因为整个过程只是对现有生命体的修改,而非全新意义上的创造。“事实上,我不认为这是‘人造生命’,因为这不是从无到有的过程,只能算是改造生命,”北京生命伦理学专家邱仁中教授说,“但是这个事件给整个生命科学界带来的无限可能和重大意义是毋庸置疑的。”今年8月在昆明举行的生命伦理学专业委员会第4届年会上,邱教授将组织业内专家集中讨论“人造生命”的课题。



  “如此一来,我们在街上看到走失的细菌时就可以把它们送回实验室啦!”英国《卫报》的专栏作家查理·布鲁克(Charlie  Brooker)认为这是世界上“最自命不凡的细菌”。他甚至将文特尔的实验所需谑称为“四瓶两机一堆菌”,因为文特尔实验室公布的信息中,只提到了一台计算机、一台DNA合成仪、一些细菌以及四瓶化学试剂。



  引爆生命伦理危机?



  文特尔称在实验开始前他已经请教过许多伦理领域的专家,并向白宫汇报过此事。然而实验成功的消息公布后,还是招致许多人的批评,有人称无论如何人类都不可以充当“造物主”,更没有资格像“上帝”或诸神一样创造生命;更多人则担心此研究成果会被用来合成大量生化武器,造成恐怖威胁。



  对于文特尔“人造生命”的科学成果,甚至有不少国外媒体称其“扮演了上帝角色(playing  God)。”对于这样的噱头,梵蒂冈宗座生命学院(Pontifical  Academy  for  Life)的负责神官雷诺·菲斯切拉(Monsignor  Rino  Fisichella)日前发言称,这是一个“伟大的科学发现,但并不意味着可以与上帝造物相提并论”。



  “现在我们必须要了解的是,在未来这项技术将会被如何应用?”他说,“如果我们确认这项发现能令世间环境以及世人蒙荫恩惠,我们将继续保持现在的判断。而一旦这项发现的使用与人类生命的尊严存在矛盾,我们将立即改变态度。”



  “这项研究所带来的可能性非常大,这意味着人类很有可能改造并控制一个基因组的每个基因‘字符’创造出新的物种。”邱仁中教授说,“但是从目前的一小步要跨越到这种理想的控制状态,所需要花费的时间显然不能与短短15年相提并论。”



  不过也有人称赞文特尔的研究具有划时代的意义。宾州大学的生物伦理学家亚瑟·卡普兰(Arthur  Caplan)说:“研究成果可以彻底平息有关生命到底需不需要特殊力量才能被创造和生存下来的争论,甚至可以颠覆人类长久以来对于生命本质的看法,让人们重新审视自身和人类在宇宙中的地位,其深远意义堪比伽利略、哥伦布、达尔文和爱因斯坦等先贤对人类发展作出的贡献。”不过,这位曾经在多利绵羊诞生之初就预言7年内将出生克隆婴儿的学者显然是个热血派。



  目前,奥巴马已经表示,这项新进展让其产生了“切实的担忧”,并敦促生物伦理委员会督察此事。“评估此研究将给医学、环境、安全等领域带来的任何潜在影响、利益和风险,并向联邦政府提出行动建议,保证美国能够在伦理道德的界限之内、以最小的风险获得此研究成果带来的利益。”奥巴马要求白宫生物伦理委员会在6个月内完成一份有关人造生物学引发的问题的研究报告,并向他汇报调查结果。



  上海大学生命伦理学的专家陈蓉霞教授认为,这次的“人造生命”事件虽然在生命伦理方面引发了诸多讨论,但是恐慌之情大可不必,因为“目前的研究只是打开了人类控制生命DNA的可能性,仅仅处于初级阶段。这个可能性固然如同科幻小说一般天马行空,但在这项技术投入应用之前暂时还不会发生生命伦理危机。关键在于跟进管理体系。”



  未来应用的无限可能



  “也许我们99%的实验都失败了。”文特尔在谈到他们十余年的漫长探索时总结道,“从一开始,这就是一个不断调试、不断解决问题的过程,因为我们没有现成的蓝图。”尽管如此,克雷格·文特尔还是凭借此次突破在这一领域跨出了一大步。



  这项突破的生物性意义在于它广泛的应用前景,因为它本质上打开了一道通往生物工程的大门,可以让科学家在实验室“为所欲为”。最新一期《经济学人》封面文章认为,生物科学既能为人类造福,也能带来巨大的威胁。在各种科技手段迅猛进步之下,合成生物学(syntheticbiology)会变得更普及,它也会成为家庭作坊的活动内容,如果不能加以合理而严格的管理,将导致难以挽回的后果。



  现在,文特尔的研究人员已经开始为埃克森美孚(Exxon  Mobil)石油公司创造一种特别设计的藻类,能够捕捉二氧化碳并将其转换为生物燃料,其他的应用领域可能包括医药制造、环境清理和能源生产。埃克森美孚这家国际石油巨头曾于去年7月14日宣布,它将为迄今为止投资规模可能是最大的、旨在开发新一代生物燃料的项目投资3亿美元,而且如果一切顺利的话,还将再加码3亿美元。



  文特尔提出工业化规模培植转基因单细胞藻类,以便生产出即用燃料的碳氢化合物。在文特尔的设想中,他所“设计创造”出的藻类将具备在阳光下把二氧化碳转化为藻类油并能够排放出体外的特性。也就是说,如果这一进程能真正切实有效的话,那么二氧化碳就会从一个污染废物变为一种宝贵的原材料,甚至可能值得为此建造二氧化碳的捕获系统及传输管道。(责任编辑:glia)
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