“人造生命”的三項基本要素:生命必須有一個容器;生命能進行新陳代謝;生命可以被儲存和復制。在一個星期五,克雷格?文特爾研究所的科學家們在離開實驗室之前,將一百多萬對人造DNA堿基對注入到山羊支原體細胞中。
合成的絲狀山羊支原體和野生絲狀山羊支原體的表型圖片
示意圖:酵母中人造絲狀山羊支原體的組成
文特爾在實驗室
新聞事件
世界首例“人造生命”誕生
把無生命的化學物質變成有生命的有機體,首例“人造生命”近日在美國誕生震驚世界。
科學家克雷格?文特爾表示,他們合成了全新的基因組,將其植入一個內部被掏空遺傳物質的單細胞細菌(山羊支原體),使這個受體細菌“起死回生”,并開始在實驗室的培養皿中繁殖。新生命叫“辛西婭”。此次植入的DNA片段包含約850個基因,而人類的DNA圖譜上共有約20000 個基因。
“人造生命”的研究工作在國際上引起了激烈爭論。美國總統奧巴馬要求評估此研究在醫學、環境、安全等領域的影響。不少科學界和倫理界的專家呼吁停止該技術的開發,因為它可能給人類帶來災難,比如用作制造生物武器或變種生物,違反自然規律。
科學定義
“人造生命”不同于克隆“復制”
“人造生命”是從其它生命體中提取基因,建立新染色體,隨后將其嵌入已經被剔除了遺傳密碼的細胞之中,最終由這些人工染色體控制這個細胞,發育變成新的生命體,稱之為“人造生命”。
生命是如何被創造出來的?此次成功,讓科學家創造生命的思路更為清晰。他們將“人造生命”分為三步走:首先制造4個DNA堿基A、G、C和T,這4個堿基可重復配對58萬次,合成數百萬DNA片段;第二步,將這些片斷“組裝”成DNA鏈,并形成完整基因圖譜;最后一步,嘗試將合成的基因組注入剔除了遺傳物質的細胞中,從而激活細胞。只要第一個人造生命體成功存活,人類創造生命體、發明新生物的可能性便將得到證明。
“人造生命”的三項基本要素:生命必須有一個容器;生命能進行新陳代謝;生命可以被儲存和復制。
“人造生命”與克隆技術不一樣。克隆技術是把基因從細胞里面挖出來復制,而這次形成的基因,是通過4種“原料” 一步一步合成而來。可以說,前者是“復制”生命,后者是“合成”生命。
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研究過程
人造DNA注入山羊支原體細胞
中國科學院院士、深圳華大基因研究院理事長楊煥明用“借雞生蛋”來形容這種創造新生命的方式。
在一個星期五,克雷格?文特爾研究所的科學家們在離開實驗室之前,將一百多萬對人造DNA堿基對注入到山羊支原體細胞中。當星期一回到實驗室時,他們發現這些細胞正生長成一個個細胞群。
科學家選取名為絲狀支原體的細菌,將它的染色體解碼,利用化學方法重新排列DNA;將重組的DNA碎片放入酵母液中,令其慢慢地重新聚合;將人造DNA 放入另一個受體細菌中。通過生長和分離,受體細菌產生兩個細胞,一個帶有人造DNA,一個帶有天然DNA;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。幾個小時之內,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。
從實驗結果看來,研究小組似乎成功制造出了一個人造細胞。但實際上,這些實驗中的生物反應器并不能說是“活著”,因為這些合成囊只能生活在配置好的化合物中,僅僅存活數天而已。但是,這項研究距離合成生物僅一步之遙,目的是制成新的生命體。
前景展望
制造生物燃料緩解全球變暖
一些支持者認為,這項生物技術有著巨大的潛能:
比如創造出具有特殊功能的新微生物,用作替代石油和煤炭的綠色燃料;
清除危險化學物質或輻射,幫助消除過多二氧化碳,從而緩解全球變暖;
利用“人造生命”的人造細菌制造新藥物和疫苗;
可以從巖石和工業廢料中提取金屬;
可以將泄漏的石油轉化為無毒物質……
中國科學院北京生命科學研究院副院長高福表示,此次科研成果只是理論上的突破,證明了體外合成基因組是可能的,但我們離“人造生命”還非常遙遠。
人工合成了一個基因組,但還需要合適的細胞,提供一個環境進行培育和生長。在這次的實驗中,“山羊支原體”就是這個環境。但它并非由人類制造,它只是一個被掏空了遺傳物質的細胞。“山羊支原體” 細胞里的環境是什么樣的,誰也不知道。這就好比我們“合成”了一條魚,要把它放到水池中養起來。但現在,這個水池怎么制造,用什么樣的水,我們還無法探知。對于“人造生命”來說,合成了基因組固然重要,但制造合適的細胞環境更為關鍵,也更難。
技術風險
生化武器或科學 “怪胎”
反對此技術的科學家指出,“人造生命”會為人類的生存帶來巨大風險。這種不遵守生命進化自然規則的“人造生命”,極有可能摧毀自然界中的糧食作物,甚至摧毀人類自身。在實驗室里制造新型微生物時,很可能某些環節出錯,造出一些意想不到的“怪胎”。
從社會倫理角度,“人造生命”技術是對人類發展的干預,可能影響人種的自然構成和自然發展。從家庭倫理角度,會加劇家庭多元化傾向,瓦解正常的人倫秩序,喪失基本的歸屬感。
因為目前沒有生物合成的相關監管規定,將來生物恐怖主義分子很可能利用這一技術制造致命病毒或生化武器,而實驗室中的人造細菌是否會給環境和人類帶來風險更讓人憂心忡忡。
科學家同時提出,該技術對傳統生命定義提出挑戰。人造細菌是有生命的還是無生命的?這種人造細菌未經過達爾文進化過程(這是人類對生命定義的一個基本元素),但它比任何病毒更具“生命”特征。
哈佛大學實踐倫理學教授列庫斯對此成果評價說,文特爾的實驗成果打開了人類歷史的大門,窺探它的未來,創造自然界中從沒存在過的生命。雖然這種可能遠在未來,但卻是真實的,意義重大。同時,它所要面對的風險也將是前所未有的。高欣然張田勘
鏈接
“人造人”幾乎不可能
假如文特爾在“人造生命”的道路上繼續前進,最終會發展到“人造人”的階段嗎?未來世界的父母們真的可以向科學家口述對孩子的具體要求?金發碧眼、音樂天才、超級聰明?
這種情況幾乎不可能發生。且不說倫理問題,單從技術角度講,目前的“人造生命”還局限于最初級的生命階段:只有一條染色體的細菌,只有一個細胞的支原體……文特爾本人也分析得很清楚,“人造生命”造的是微生物,而不是人,至少在可預見的未來是這樣。
即便是目前流行的“設計嬰兒”理念,從理論分析和技術實現來看,也還只是“海市蜃樓”。舉例來說,一對忙于事業的年輕夫婦,想生一個運動天才出來。這就需要某些特定的與運動能力相關的基因。目前醫學研究已知的運動基因中,有一種名為ACTN3。研究發現,95%的賽跑選手都攜帶ACTN3基因的某個變異版本,能合成一種蛋白質,使肌肉更能幫助選手有速度爆發力。但問題是,這個基因只是可能與運動能力相關的數以百計基因中的一個,而實際上,對于其他的大多數的基因,科學家們還沒鑒別出來。所以,即便試管授精的嬰兒被植入了這個“跑得快”基因,也并不能保證將來他就是個運動健將。
簡言之,改變一個基因,可不是像在word 文檔中改一個字符那么簡單。
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