“人造生命”的三项基本要素:生命必须有一个容器;生命能进行新陈代谢;生命可以被储存和复制。在一个星期五,克雷格・文特尔研究所的科学家们在离开实验室之前,将一百多万对人造DNA碱基对注入到山羊支原体细胞中。
合成的丝状山羊支原体和野生丝状山羊支原体的表型图片
示意图:酵母中人造丝状山羊支原体的组成
文特尔在实验室
新闻事件
世界首例“人造生命”诞生
把无生命的化学物质变成有生命的有机体,首例“人造生命”近日在美国诞生震惊世界。
科学家克雷格・文特尔表示,他们合成了全新的基因组,将其植入一个内部被掏空遗传物质的单细胞细菌(山羊支原体),使这个受体细菌“起死回生”,并开始在实验室的培养皿中繁殖。新生命叫“辛西娅”。此次植入的DNA片段包含约850个基因,而人类的DNA图谱上共有约20000 个基因。
“人造生命”的研究工作在国际上引起了激烈争论。美国总统奥巴马要求评估此研究在医学、环境、安全等领域的影响。不少科学界和伦理界的专家呼吁停止该技术的开发,因为它可能给人类带来灾难,比如用作制造生物武器或变种生物,违反自然规律。
科学定义
“人造生命”不同于克隆“复制”
“人造生命”是从其它生命体中提取基因,建立新染色体,随后将其嵌入已经被剔除了遗传密码的细胞之中,最终由这些人工染色体控制这个细胞,发育变成新的生命体,称之为“人造生命”。
生命是如何被创造出来的?此次成功,让科学家创造生命的思路更为清晰。他们将“人造生命”分为三步走:首先制造4个DNA碱基A、G、C和T,这4个碱基可重复配对58万次,合成数百万DNA片段;第二步,将这些片断“组装”成DNA链,并形成完整基因图谱;最后一步,尝试将合成的基因组注入剔除了遗传物质的细胞中,从而激活细胞。只要第一个人造生命体成功存活,人类创造生命体、发明新生物的可能性便将得到证明。
“人造生命”的三项基本要素:生命必须有一个容器;生命能进行新陈代谢;生命可以被储存和复制。
“人造生命”与克隆技术不一样。克隆技术是把基因从细胞里面挖出来复制,而这次形成的基因,是通过4种“原料” 一步一步合成而来。可以说,前者是“复制”生命,后者是“合成”生命。
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研究过程
人造DNA注入山羊支原体细胞
中国科学院院士、深圳华大基因研究院理事长杨焕明用“借鸡生蛋”来形容这种创造新生命的方式。
在一个星期五,克雷格・文特尔研究所的科学家们在离开实验室之前,将一百多万对人造DNA碱基对注入到山羊支原体细胞中。当星期一回到实验室时,他们发现这些细胞正生长成一个个细胞群。
科学家选取名为丝状支原体的细菌,将它的染色体解码,利用化学方法重新排列DNA;将重组的DNA碎片放入酵母液中,令其慢慢地重新聚合;将人造DNA 放入另一个受体细菌中。通过生长和分离,受体细菌产生两个细胞,一个带有人造DNA,一个带有天然DNA;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。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。
从实验结果看来,研究小组似乎成功制造出了一个人造细胞。但实际上,这些实验中的生物反应器并不能说是“活着”,因为这些合成囊只能生活在配置好的化合物中,仅仅存活数天而已。但是,这项研究距离合成生物仅一步之遥,目的是制成新的生命体。
前景展望
制造生物燃料缓解全球变暖
一些支持者认为,这项生物技术有着巨大的潜能:
比如创造出具有特殊功能的新微生物,用作替代石油和煤炭的绿色燃料;
清除危险化学物质或辐射,帮助消除过多二氧化碳,从而缓解全球变暖;
利用“人造生命”的人造细菌制造新药物和疫苗;
可以从岩石和工业废料中提取金属;
可以将泄漏的石油转化为无毒物质……
中国科学院北京生命科学研究院副院长高福表示,此次科研成果只是理论上的突破,证明了体外合成基因组是可能的,但我们离“人造生命”还非常遥远。
人工合成了一个基因组,但还需要合适的细胞,提供一个环境进行培育和生长。在这次的实验中,“山羊支原体”就是这个环境。但它并非由人类制造,它只是一个被掏空了遗传物质的细胞。“山羊支原体” 细胞里的环境是什么样的,谁也不知道。这就好比我们“合成”了一条鱼,要把它放到水池中养起来。但现在,这个水池怎么制造,用什么样的水,我们还无法探知。对于“人造生命”来说,合成了基因组固然重要,但制造合适的细胞环境更为关键,也更难。
技术风险
生化武器或科学 “怪胎”
反对此技术的科学家指出,“人造生命”会为人类的生存带来巨大风险。这种不遵守生命进化自然规则的“人造生命”,极有可能摧毁自然界中的粮食作物,甚至摧毁人类自身。在实验室里制造新型微生物时,很可能某些环节出错,造出一些意想不到的“怪胎”。
从社会伦理角度,“人造生命”技术是对人类发展的干预,可能影响人种的自然构成和自然发展。从家庭伦理角度,会加剧家庭多元化倾向,瓦解正常的人伦秩序,丧失基本的归属感。
因为目前没有生物合成的相关监管规定,将来生物恐怖主义分子很可能利用这一技术制造致命病毒或生化武器,而实验室中的人造细菌是否会给环境和人类带来风险更让人忧心忡忡。
科学家同时提出,该技术对传统生命定义提出挑战。人造细菌是有生命的还是无生命的?这种人造细菌未经过达尔文进化过程(这是人类对生命定义的一个基本元素),但它比任何病毒更具“生命”特征。
哈佛大学实践伦理学教授列库斯对此成果评价说,文特尔的实验成果打开了人类历史的大门,窥探它的未来,创造自然界中从没存在过的生命。虽然这种可能远在未来,但却是真实的,意义重大。同时,它所要面对的风险也将是前所未有的。高欣然张田勘
链接
“人造人”几乎不可能
假如文特尔在“人造生命”的道路上继续前进,最终会发展到“人造人”的阶段吗?未来世界的父母们真的可以向科学家口述对孩子的具体要求?金发碧眼、音乐天才、超级聪明?
这种情况几乎不可能发生。且不说伦理问题,单从技术角度讲,目前的“人造生命”还局限于最初级的生命阶段:只有一条染色体的细菌,只有一个细胞的支原体……文特尔本人也分析得很清楚,“人造生命”造的是微生物,而不是人,至少在可预见的未来是这样。
即便是目前流行的“设计婴儿”理念,从理论分析和技术实现来看,也还只是“海市蜃楼”。举例来说,一对忙于事业的年轻夫妇,想生一个运动天才出来。这就需要某些特定的与运动能力相关的基因。目前医学研究已知的运动基因中,有一种名为ACTN3。研究发现,95%的赛跑选手都携带ACTN3基因的某个变异版本,能合成一种蛋白质,使肌肉更能帮助选手有速度爆发力。但问题是,这个基因只是可能与运动能力相关的数以百计基因中的一个,而实际上,对于其他的大多数的基因,科学家们还没鉴别出来。所以,即便试管授精的婴儿被植入了这个“跑得快”基因,也并不能保证将来他就是个运动健将。
简言之,改变一个基因,可不是像在word 文档中改一个字符那么简单。
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