美国生物学家克雷格文特尔制造生命的过程

世界首个“人造生命”“辛西娅”

“辛西娅”显微图

为单细胞生物,能自我生长繁殖,人们担心会不会被用来合成生化武器

世界首个“人造生命”日前在美国诞生,现在人类的能力已经拓展到可以“操纵”自然界。不过这一科技突破也引来不少诟病,批评人士说人类怎能堪当“造物主”之职,而美国总统奥巴马也下令在下周举行听证会,讨论这一问题。

合成DNA让细菌“起死回生”

项目的负责人J·克雷格·文特尔将“人造生命”起名为“辛西娅”(Synthia,意为“人造儿”)。他表示:“‘辛西娅’其实是一个人工合成的基因组,是第一个人工合成的细胞,也是第一种以计算机为父母的可以自我复制的生物。”

项目组其他成员表示,这仅仅是一个更宏大工程的一小步,未来他们甚至可以根据客户需求提供“定制”的有机物。此外,未来科学家还可以制造出能够产出石油或专以二氧化碳为食的环境友好型“人造生命”。文特尔自信地说,“人造生命”将成为非常强大有用的生物学工具。

实验中,科研人员先将“山羊支原体”的内部挖空,再向其中注入“蕈状支原体”的DNA(脱氧核糖核酸),最后新的支原体终于开始自我繁殖,成为世界首个“人造生命”。

虽然实验原理听起来很简单,但是科研人员在15年间花费4000万美元才得以成功,其中的难点就在于如何让人造基因序列生成人造染色体。科学家经过多年反复的实验,终于攻克了所有技术难题,制造出了“人造生命”。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。

奥巴马下令评估风险

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。

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做出的贡献。”

目前,奥巴马已经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”。

这是世界上第一个人造细胞。我们称它为‘人造儿’,因为这个细胞完全来自于合成的染色体,用4瓶化学物质在一个化学合成器下制造出来的。这是地球上第一个父母是电脑、却可以进行自我复制的物种。 ”——克雷格·文特尔

克雷格是谁?

克雷格·文特尔是一名具有争议的生物学家,同时也是一名财产过十亿的企业家。科学界一些人质疑他将基因组研究活动变成一种相互竞争的比赛。他1946年出生,曾在越南服役,在照顾伤兵时决心从医。1992年成立了私人的基因组研究所。约3年后,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年他成立了一家Synthetic公司,期望研究出能生产可替代燃料的生命形式。在2007年和2008年入选《时代》影响世界的100人。

如果实验室出现了怪物

我们该怎么办?

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,也能造孽。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。人们必须提高警惕,因为与电脑病毒不同的是合成生物物质的可怕自我繁衍能力。

在面对生物科学进步之时,人造生命看起来更令人惊奇。实际上,比“创造”一词更贴切的字眼是“干预”。不少人质疑科学家究竟是否能掌控这门科学,有谁能保证它会被理性地应用,从实验室中会不会演变出可怕的怪物。

由于人类染色体组项目的完成,分析生命的DNA序列速度极大地提高,分析成本迅速下降。以往需要数年并花费数百万英镑的工作,现在只需数天和数千英镑便能解决问题。当今数据库中存有包括小到细微细菌,大到参天林木的各种生物的染色体组。这意味着未来很快几乎任何人都能定制DNA,不可避免的是,一些想法可能是邪恶的。创造邪恶生物带来的问题与枪炮和炸药不相同,一旦前者出笼便能自我快速繁衍。

截至目前,还无人了解如何能让人类现有病原体大爆发,以及让其他动物感染并快速跨越物种传播的办法。但人类最终还是会找到这种办法,现在很难了解如何避免这种威胁。然而,合成生物学界的观察家们赞同开放这门科学,阻止邪恶者的最好办法是让自己一方有更多智者。若病原体能通过电脑设计出来,那么,防治的疫苗同样也能如法炮制。

当然,这个行当要监管,特别是需要随时保持警惕。密切关注新疾病很有意义,即使一些疾病看起来发生得很自然,对生物制品需求监控的努力还要增强和协调。鼓励好想法,消除邪念,人们最终能阻止厄运发生。

【延伸阅读】

人造生命原理图示

1.科学家选取一种名为丝状支原体的细菌，将它的染色体解码。然后利用化学方法一点一点地重新排列DNA。

2.将重组的DNA碎片放入酵母液中，令其慢慢地重新聚合。

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。

应用前景广阔

尽管这种技术目前仍处于实验阶段，但研究人员相信其运用前景广阔。

研究小组计划，先合成出可供生命存在的最小数量的基因，然后通过向其中弥补其他基因，制造一系列新的微生物，比如可生产生物燃料的细菌、有用的药品、可以从空气中吸收二氧化碳和其他污染物的细菌或是制造合成疫苗所需的蛋白质。