发布时间:2010-06-02 15:01 原文链接: 从无生命中创造生命

  克雷格·文特尔团队培育出首个人造基因组后引起强烈反响,不少人通过网站、E-mail等途径提出了大量问题。《科学》杂志特邀请科学记者伊丽莎白·彭尼西和俄勒冈里德大学科学哲学家兼《人造生命》杂志主编马克·贝多给予解答。本刊摘译其中部分内容,供读者参考。

  问:这项成就是否真的代表着新生命的创造?  

  答:出于两个原因,不该称这项成就为“新”生命的创造。首先,它所创造的生命形式并不是新的。在此过程中大致完成的,是对现有细菌的生命形式的重塑,只不过它被赋予了一个经修复(在实验室里合成)的基因组,该基因组又被植入种类略为不同的细胞质而已。  

  从先前不曾存在过的意义上来说,这种方法可以较为简便地用来生产某种“新”的物质。那就是引入足够的新基因(或者剔除足够的现有基因)。这一点在技术上是切实可行的,而最终利用这种潜质,原先也是创造“合成细胞”的主要动机。然而,应该强调指出:创造全新的生命形式也许是非常困难的。这是因为,甚至连最简单的生命形式也是非常复杂的,所以要预测你在大幅度改变它们的基因组时会发生什么是非常困难的。 

  如今,即使合成基因组和任何现有的生命形式存在本质区别,人们也依然可以对新生命的创造这一说法提出质疑,因为合成细胞是通过改造现有的生命形式而构建的。合成细胞中的所有物质,几乎都源自于先前存在的生命形式,只有基因组是合成的。从这个意义上可以说,只有在整个细胞经合成的条件下,合成细胞才有资格称为 “新”的生命。世界各地有少数研究团队致力于用仅仅购自化学品供应公司的物质来创造完全的合成细胞(有时候称为“原始细胞”)。当然,即使是活生生的原始细胞也无法从零开始创造,因为它是由预先存在的物质构成的。  

  问:这项目技术有助于延长人类寿命吗?它能治愈糖尿病和癌症等顽疾吗?  

  答:虽然这项成就是合成基因组的一个里程碑,但在利用合成生物学来增进健康和治疗疾病方面仅仅迈出了一小步。接下来,这个研究团队将试图研制携带有指令、促使细菌变成流感疫苗的合成基因组,但是迈出那一步究竟有多么艰难,谁也无法知晓。 

  问:合成细胞能复制吗?如果这样的话,它的子细胞能独立生存吗? 

  答:带有植入基因组的细胞是会复制的,就像最终形成的子细胞一样。事实上,在研究人员能将细胞经冷冻存档前,菌落已经历了10亿次的复制。  

  问:如果细菌细胞偶然倾弃于环境会发生什么不测?是否可以采取预防措施?  

  答:在这个领域工作的研究人员都充分意识到:创造仅存在于研究实验室的合成细胞与创造倾弃于环境的合成细胞,两者之间有着巨大的伦理差异。倾弃于环境会招致不容忽视的风险。由于这个原因,任何倾弃于环境的行为只有在相应苛严的条件下才可以考虑。不过,偶然发生意外和并非蓄意地倾弃于环境的可能性依然是存在的。在这种情况下,有两点是应该引起重视的。  

  首先,即使在实验室的理想条件下,要让合成细胞存活也不是一件易事。所以,合成细胞偶然倾弃于环境只会导致它们迅速消亡。  

  其次,目前正在展开有关的讨论,计划对合成细胞建立多重保护。其中包括赋予它们严格限制的寿命、安装通/断开关,使它们对环境中天然不存在的食物或条件产生依赖性,或是采取措施阻止它们进化。除此之外,重要的还在于建立帮助追究责任的独特辨识标志。值得注意的是,文特尔团队合成的细胞就融入了这种“水印”。  

  问:这样做是否仅仅是取代细胞内核中的DNA或线粒体DNA?我们是否离以合成方法创造细胞不远了?  

  答:细菌细胞缺乏内核和线粒体。探索生命起源的研究人员经过多年努力后,才从头构建起自我复制的细胞并取得一些进展。但是,如何创造精致复杂到能解读和执行合成染色体指令的细胞尚不清楚。这是一个鸡与蛋孰先孰后的难定问题,需要很长的时间才能揭开谜底。  

  问:这个发现是否对有关生命创造的宗教观和精神观念提出了挑战? 

  答:从无生命(完全合成的细胞)中创造生命很可能会对一些宗教和文化观带来冲击。文特尔团队的成就生动地表明:简单生命形式的基因组无非是一个复杂的分子结构,无非是由某些化学物质所构成。(当然,大多数分子生物学家对此已信奉了好几代人。)这个结果强有力地昭示着完全合成的细胞同样只是非常复杂的化学结构而已,无非是由经适当组织的化学成分所构成。解释简单的细菌生命,并不需要诉诸“精神”观念或非化学的“生命火花”。在我看来,这一点反过来也昭示着(而不是证明)更加复杂的生命形式,包括人类在本质上无非是极其复杂的化学结构而已。 

  问:这些合成细胞如何归类?它们属于哪个物种? 

  答:微生物分类学家还没有斟酌合成生命同生命树的关联状况。但合成染色体基本上是蕈状支原体细菌略有变动的副本,因此最终形成的细菌只仅仅是它的新菌株。研究团队从软件开发商那里汲取灵感,将它命名为蕈状支原体JCVI -syn1.0。

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