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  • 首个人造生命细胞

    在实验室“制造”生命?对于克雷格·温特尔来说,这并非一项不可能完成的任务。2001年,他成功合作绘制了人类基因组图谱。在进行这项壮举时,这位基因绘图师很想知道,自己能否将DNA连接在一起,从无到有创造出类似细菌的生命。带着这种疑问,他开始利用现货供应的化学制品研究,就像是一个生物学界的垒高建筑师。经过15年漫长艰苦的测试和遭受一系列挫折之后,他最终“重建”了一个细菌的基因组。这个细菌可以分裂和复制,就像其他任何细菌一样。他希望类似这样的合成生命能够让培育新型人造生物燃料成为一种可能,同时通过培育大量在特定季节传播的流感病毒毒株加速疫苗生产步伐。

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    简介/首个人造生命细胞 编辑

    首个人造生命细胞首个人造生命细胞

     5月20日,美国科学家克雷格·文特尔的研究团队宣布,他们创造了世界上首个人造细胞。有人称,这是世界上首例人造生命。那么,人造生命究竟是科幻还是现实?它会给我们的生活带来怎样的改变?它给人类带来的到底是福音,还是灾难?

    理论上,人造生命是可以的。要创造一个生命,首先是要有“原料”,即4个DNA碱基A、G、C 和T,然后通过化学方法排列组合,形成新的基因组,最后“组装”成各种生物,例如简单的病毒、动物,甚至复杂的人。这样创造出来的新生命,与克隆有着质的区别,克隆利用现有的遗传信息“复制”生命,而不是“合成”生命。

    “人造细胞”的成功,之所以在世界上引起较大的轰动,其重大的科学意义在于,我们可以在体外合成基因组,但事实上,“人造生命”离我们还十分遥远,任重而道远。

    基因组自己没有生存能力,它必须依赖于活细胞,因此,我们还需要制造一个合适的细胞环境,让人工合成的基因组,能在这个环境中自我繁殖生长。在克雷格·文特尔的实验中,这个细胞环境并不是人工制造的,而是科研人员将“山羊支原体”细胞的内部遗传物质掏空,再将基因组注入进去。

    至于“山羊支原体”细胞里是什么样的环境,谁也不清楚,我们目前还无法制造出这样一个环境。就好像我们对试管婴儿赖以生存的子宫里边的羊水成分,到现在也没弄明白,所以,试管婴儿还是必须代孕。

    人造生命,属于合成生物学范筹,是21世纪刚刚出现的新兴学科,它主要受两个学科影响,一是系统生物学,二是生物信息学。系统生物学的概念好比盲人摸象,先闭着眼睛摸,摸完以后再把它“拼装”起来,变成一个大象,摸完获得的数据要如何拼装,这就是生物信息学要研究的问题。

    人造生命一旦成形,它将给人类带来机遇。比如,我们可以建立微生物“制造厂”,专门生产微生物药剂、微生物燃料,以及分解污染物的微生物“清洁工”。甚至有一天我们制造可以吸收二氧化碳的微生物,如果天气太热了,我们就把这些微生物放到户外,专门吸二氧化碳。

    人造生命也是一把“双刃剑”,它也将给人类带来挑战。比如生物伦理、生物安全,生物恐怖主义等一系列问题,有可能为未来制造生化武器奠定基础,而实验室一个微小的失误,就可能产生新的瘟疫,夺去数百万人的生命,这些都是非常值得我们关注的,其重要性一点也不比我们本身强调的技术问题差。当然,我们不能因此就停止研究,因为科学本身没有错,关键是要有合理的管理措施。

    合成生命,不光是科学家的研究,在科普上,也值得鼓励新一代的年轻人关注。比如,一年一度的国际遗传工程机器大赛,应鼓励大学生、中学生参与,目前,北京大学、清华大学、中国科学技术大学、天津大学、香港科技大学等国内高校,每年都派学生去参加竞赛。 [1]

    评估风险/首个人造生命细胞 编辑

    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。 [2]

    相关文献

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    参考资料
    [1]^引用日期:2010-11-26
    [2]^引用日期:2010-11-26
    开放分类 我来补充
    科学

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