人造生物

標籤: 暫無標籤

34

更新時間: 2013-09-04

廣告

  百科名片人造生命是指從其它生命體中提取基因,建立新染色體。隨後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。2007年10月8日,美國科學家克雷格·文特爾表示,他目前已經在實驗室成功地製造出一個合成的人造染色體。2010年5月20日,美國私立科研機構克雷格·文特爾研究所宣布世界首例人造生命——完全由人造基因控制的單細胞細菌誕生,並將「人造生命」起名為「辛西婭」。這項具有里程碑意義的實驗表明,新的生命體可以在實驗室里「被創造」,而不是一定要通過「進化」來完成。

  目錄

  意義深遠 物種影響 失去對新物種的控制 人造生命的三項基本要素 複製和取得進化 困擾科學界的謎團遙不可及 「囊」內發生了生化反應 「這還遠不是生命!」 更多的嘗試 合成生命意義深遠 現在還不到考慮風險的時候克隆 克隆的早期研究 克隆羊「多莉」的意義和引起的反響 近3年來克隆研究的重要成果 克隆技術的應用前景 克隆技術存在的問題世界首個 前景 質疑 美國政府回應 人造原理 反對者稱「打開潘多拉魔盒」 背景介紹 人造生命對經濟和政治的影響 專訪《人造生命》雜誌主編馬克·貝多 人造生命的水印意義深遠物種影響 失去對新物種的控制 人造生命的三項基本要素 複製和取得進化 困擾科學界的謎團遙不可及 「囊」內發生了生化反應 「這還遠不是生命!」 更多的嘗試 合成生命意義深遠 現在還不到考慮風險的時候克隆 克隆的早期研究 克隆羊「多莉」的意義和引起的反響 近3年來克隆研究的重要成果 克隆技術的應用前景 克隆技術存在的問題世界首個前景質疑美國政府回應人造原理反對者稱「打開潘多拉魔盒」背景介紹 人造生命對經濟和政治的影響 專訪《人造生命》雜誌主編馬克·貝多 人造生命的水印展開
人造生物 -編輯本段意義深遠

  克雷格·文特爾在接受記者採訪時表示,他成功地製造出人類歷史上首個人造染色體,將是一個極具里程碑意義的歷史性事件,這表明人類目前不僅可以 「讀懂」自己的基因組,而且還可以成功地通過人工手段進行複製。

廣告

人造生物



  克雷格·文特爾稱,他將在數周時間內,向外界公布這項最新研究成就的詳細情況,但也有可能在8 日舉行的美國科學年會上,正式予以公布。克雷格·文特爾表示,整個研究小組共由20名基因領域最頂尖的科學家組成,新合成的人造染色體共有381個基因片斷和 58萬對基因密碼組成,實驗觀測表明,新的人造染色體已經具備了自我複製的能力,這標誌著實驗已經取得了圓滿地成功。

  克雷格·文特爾稱,在漫長的研究過程中,科學家們首先得到一種支原體細胞的染色體組,將其植入到一種近親支原體中,隨後被植入的染色體組開始複製生長,最終將長成一個新的支原體。實驗
人造生物



  中,科研人員先將「山羊支原體」的內部挖空,再向其中注入「蕈狀支原體」的DNA(脫氧核糖核酸),最後新的支原體終於開始自我繁殖,成為世界首個「人造生命」。執行首次「染色體移植」項目的科學小組成員成功地製造出一個人造的染色體組,並仍在進行類似的試驗,以便實現科研史上零的突破。此次試驗獲得成功,表明科學家們已經創造出一種新的人造生命的形式。與此同時,科學家還希望能製造出新的細菌種類,充當綠色能源以替代石油和煤、分解有毒廢物、吸收二氧化碳氣體和大氣中其他溫室氣體。但是事情往往具有雙面性,這種開創性的研究也引起科學界的疑慮。有科學家擔心,也許有一天這項技術被作為製造新一代生化武器的途徑。

  克雷格·文特爾對記者表示,人造染色體工作涉及一種名為Mycoplasma genitalium(一種通過性傳播、感染人類的寄生蟲)的簡單細菌,這種細菌已經被美國馬里蘭州的一家研究所研究多年,他們早期的目標是確定維持生命的最少基因,並在1999年取得了一定的進展。在實驗中,美國的基因組學研究的大師、先鋒級人物克雷格·文特爾還展示了他的最新技能——「細菌鍊金術」,即利用「基因組移植」方法將一個細菌種變成另外一種細菌。這項進展是向著克雷格·文特爾教授的創造合成生命形式的目標前進的又一重要步驟。在過去的幾年裡,克雷格·文特爾和同事確定出,一種最小的基因組至少需要含有400個基因來維持一個自由生活的細胞。他們通過系統地剔除簡單細菌Mycoplasma genitalium的基因達到了。

  美國科學家表示,人造生命與克隆存在著質的區別,克隆是利用現有遺傳信息「複製」生命,而人造生命則是利用核苷等組成脫氧核糖核酸的基本要素創造新生命。克雷格·文特爾說,「這將是一個大新聞,每個人都將知道它,我們所說的是一項能從本質上改變我們世界的技術。創造樣品細胞使宇宙中出現新的生命形式成為可能,也能夠解釋生命起源的奧秘。製造人造生命有許多關鍵要素,如細胞膜,它將允許人造生命細胞篩選出對生命成長有用的分子,為細胞分裂提供營養。此外還需要一個基因體系,以控制細胞的功能,使細胞能根據外界環境變化而繁殖或變異。最後,人造生命還需要一個新陳代謝系統,以從外界環境中吸收營養,並將營養轉化為能量。人造生命將會在未來解決一系列目前人類難以克服的問題,其中包括抵禦疾病、吸收溫室氣體以及處理垃圾等。」

  人造生命的研究引發了許多道德倫理方面的爭論,有科學家認為,這是在試圖縮短几百萬年來的進化歷程,創立自己的生物起源版本。此外,很多科學家還擔心潛在的生物恐怖和環境問題。有科學家提出,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製造致病毒或生化武器,而實驗室中的人造細菌是否會給環境和人類帶來更大的風險也讓人憂心忡忡。對此,支持生物合成的科學家表示,生命並不是魔法,懷有宗教情結的老一代生物學家已跟不上科學的發展。克雷格·文特爾表示:「當這些生命被創造出來時,它們將非常脆弱。讓它們在實驗室里存活一個小時將是一項巨大的成就。但如果說它們會走出實驗室、甚至主宰我們,這是絕對不可能的。」
人造生物 -編輯本段物種影響

  科學家們意外發現,脊髓灰質炎病毒能夠在試管中的化學合成物中自動複製。由此,美國洛克菲勒大

廣告

項目的負責人J·克雷格·文特爾項目的負責人J·克雷格·文特爾
項目的負責人J·克雷格·文特爾

  學的生物學家埃爾伯特·里勃切特得到啟發,希望藉助某種化學反應,製造出像活細胞一樣可以自己生長的生命形式。

  當地時間2004年12月21日,里勃切特博士領導的研究小組宣布,他們嘗試創造人造生命已經進入實驗階段。這種人工生物叫做「囊生物反應器」(vesicle bioreactors),它很像某種低級的生物細胞,組成部分來自不同的生物材料:柔軟的細胞壁是用蛋清中的脂肪分子製成的,細胞構成是從諸如大腸桿菌之類的活著的生物中得到的。
失去對新物種的控制

  很多科學家擔心人類最終可能失去對新物種的控制

  美國科學家正在製造具有工業和醫學價值的「人造細胞」,這預示著人類探索人造生命邁出重要一步。 克雷格·文特爾開啟了合成生物學全面人工設計與合成基因組的人工生物系統開發新時代。

  眾所周知,要想成為一種生命體,就必須有一套生物系統來生成蛋白質,這是生命必不可少的特徵之一。據報道,美國洛克菲勒大學的科學家將能夠生產蛋白質的生物分子混合物懸浮在油中,形成微小的顆粒。然後,他們在這些顆粒外包裹住兩層肥皂膜狀的磷脂分子,像細胞膜一樣將生物分子混合物顆粒包裹在其中。

  經過觀察發現,用分子膜包裹之後,生物分子持續生產蛋白質的時間比原來延長了一倍。為了進一步延長時間,科學家還在「細胞」中加入了一種細菌基因,這種基因可以控制生成一種名為α-溶血素的蛋白質。該蛋白質形狀類似於桶,能夠插入細胞膜形成小孔,環境中的營養物質便通過這些小孔進入「人造細胞」,自動補充製造蛋白質的原材料,這樣,「細胞」就可以連續數日生成蛋白質。研究人員稱,這種「人造細胞」可以像一個微型「工廠」,生成具有工業和醫學價值的蛋白質。關於這項研究的細節,將發表在近期的美國《國家科學院學報》上。

廣告

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;生命可以被儲存和複製。

  從實驗結果看來,里勃切特研究小組似乎成功製造出了一個人造細胞。但實際上,這些實驗中的生物反應器並不能說是「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這個新領域只有一步之遙,合成生物的目的是製成新的生物體。里勃切特在接受英國BBC採訪時說:「如果這一切成為可能,我們就該重新思考一下生命究竟是什麼。與其說這是個科學上的問題,不如說是一個哲學問題。對我來說,生命就像一個機器,一個由電腦程序控制的機器,僅此而已。」

  像核技術一樣,此項新技術既有巨大潛在利益也有許多風險。一旦這樣的有機體被製造出來,就可以讓它們去做自然界從未見過的事情。例如,可以把這種有機體投放到被原油污染的海水中,它們可以吃掉所有原油並把它分解成無害的成分,等海水中的原油被消化完,它們也就隨即死去。風險來自這樣一個事實:它們是人造物,但它們卻是活的,它們可以從其環境中獲取材料構 。

廣告

複製和取得進化

  建起它們自身,並進行自我複製和取得進化。

  

人造生物



  應該說,里勃切特通過實驗製造出的一些生命物質,只是生物大分子的基本構成單元,它們還遠不是生命。那麼,怎樣才算是生命?儘管目前科學家對生命定義的一些細節還存有爭議,但他們都同意生命至少要具備3個特徵:第一,生命必須有一個容器,如細胞的細胞膜、人的身體等;第二,生命能進行新陳代謝,可在酶的催化作用下跟環境做物質和能量的交換;第三,生命具有可以被儲存和複製的化學指令,這些指令控制著生命活動,並且能複製遺傳。

  目前,這三項基本要素已經在實驗室里分別模擬成功,儘管模擬實驗解決的是一些最基本的單項問題,但科學家們還是宣稱他們已經做好創造人造生命的一切準備工作。不久前,歐盟為開展這方面的研究曾撥專款900萬美元。在此項研究的計劃框架內,他們還在義大利威尼斯專門成立了世界上首家人造生命研究所,它被稱作歐洲生命工程中心。美國馬薩諸塞綜合醫院的微生物學家馬丁·漢澤克認為,現在是開始實踐性研究和著手全面實驗的時候了。此項實驗一旦取得成功,它將開闢人類生命工程的新紀元。

  任何人造生命都有可能演化成跟地球上現有生命形式完全不同的生命,成為無人類法控制的生物。按照達爾文進化論的觀點,當今五彩繽紛的生物世界,都是由一個共同祖先即原始生命體演化而來。
困擾科學界的謎團

  原始生命體是怎樣產生的?這一直是一個困擾科學界的謎團。

  近50多年來,科學家們為了解開這個謎,一直進行「人造生命」的探索。

  早在2001年11月21日,世界著名的基因大師、美國塞萊拉公司前總裁克雷格·文特爾就宣布開展一項新的研究,目標是利用人工合成的遺傳物質,在實驗室里製造一種在自然界中並不存在的新物種。文特爾的合作者包括遺傳學家漢密爾頓·史密斯,史密斯是1978年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者,是一位公認的DNA操作高手。美國能源部也慷慨解囊,為他們的研究劃撥了總額300萬美元的資金。

  新研究計劃拿生殖支原體作為研究對象,這種寄生在人體內卻不引發疾病的細菌只有一條染色體,其中包含517個基因,是已知的基因組最小的生物。文特爾等準備首先將天然生殖支原體細胞內的遺傳物質全部去除,然後合成出含有細菌生存所需最少基因數目的人造染色體。人造染色體最終將注入去除遺傳物質的中空生殖支原體細胞,以進一步研究這種人造細胞能否存活與繁殖。

  文特爾解釋說,他們的研究純粹是基礎性的,不是徹底人工製造一個全新的生物,而是在更大程度上對一種對生命體的改造。他認為,這項研究可以從根本上加深對細胞生存最關鍵條件的理解。如果初步實驗取得成功,他們更長遠的設想,是不斷為其添加新功能,比如分解火力發電廠排放的二氧化碳,或生產可用作燃料的氫等,從而為低成本、高效率製造生物能源找到一條新出路。據說,美國能源部之所以願意掏錢,主要是看中了研究的長遠潛力。

  儘管專家們從這種新技術中看到了無窮的好處,但很多人對於它可能給人類倫理觀念帶來的衝擊,以及人類最終可能失去對新物種的控制等問題感到擔擾。因為任何人造生命都有可能演化成跟地球上現有的生命形式完全不同的生命,成為無法控制的生物。

  對此,美國加利福尼亞大學分子生物學教授戴維·迪默卻認為,人類製造的任何東西都不可能與那些在自然界中進化了30億年的生物競爭。而且科學家們還在設計另一層保護措施:所有人造生命都將依賴自然界不存在的化學物質,這些關鍵性的化學物質一旦消除,人造生命便即死亡。因此,人造生命失控的風險極其微小。

  文特爾本人倒是承認,研究中涉及的技術,從理論上來說有可能用於製造新的致病細菌,甚至用於研製生物武器。但他說將慎重考慮該公布那些研究細節,而且在實驗中也會採取特定措施,以確保新造出的細菌只能在實驗室「溫暖的培養液」中生存,不會成為「魔鬼細菌」。

廣告

人造生物 -編輯本段遙不可及

  用純粹的化學方法製造生命是如此之難,人類才剛剛邁出第一步。

  2002年,美國一個科學小組利用從網路上下載的基因序列編碼,在實驗室中成功合成出小兒麻痹病毒。這被當時的一些科學家認為是人工合成生命的開端。

  現在,一些科學家更進一步,打算製造具有工業和醫學價值的「人造細胞」——更高等的人造生命。2004年12月21日,美國洛克菲勒大學的生物學家埃爾伯特·里勃切特博士領導的研究小組宣布,他們嘗試創造人造生命已經進入實驗階段——藉助化學反應,他們製造出了像活細胞一樣可以自己生長的生命形式。

「囊」內發生了生化反應

  根據里勃切特在接受英國BBC採訪時的介紹,他們將能夠生產蛋白質的生物分子混合物懸浮在油中,形成微小的顆粒。然後,他們用兩層肥皂膜狀的磷脂分子——如同細胞膜一樣——將生物分子混合物顆粒包裹在其中。里勃切特等人把這種人工生物叫做「囊生物反應器」(vesicle bioreactors),組成部分來自不同的生物材料:「細胞膜」用蛋清中的脂肪分子製成,內部的細胞器則取自諸如大腸桿菌之類的生物體中。

  里勃切特說,他們經過觀察發現,用分子膜包裹之後,生物分子持續生產蛋白質的時間比原來延長了一倍;並且,其反應速度也快了很多。為了進一步延長時間,科學家還在「細胞」中加入了一種細菌基因,這種基因可以控制生成一種名為α-溶血素的蛋白質。這種蛋白質形狀類似於桶,能夠插入細胞膜形成小孔,環境中的營養物質便通過這些小孔進入「人造細胞」,自動補充製造蛋白質的原材料,這樣,「細胞」就可以連續數日生成蛋白質。

  研究人員稱,這種「人造細胞」可以像一個微型工廠,生成具有工業和醫學價值的蛋白質。

廣告

「這還遠不是生命!」

  從實驗結果看來,里勃切特的研究小組似乎成功製造出了一個人造細胞。有報道說,這項研究距離合成生命——即人工製成新的生物體——已只有一步之遙。

  但實際上,這些實驗中的生物反應器並不能說是「活著」,因為這些「囊生物反應器」只能生活在配置好的化合物中,僅僅存活數天而已。

  「它還遠不是一個生命體,」中國科學院微生物研究所研究員周培瑾告訴本刊記者,「一種生物必須有遺傳物質的存在和遺傳功能的表達,從這個意義上來說,現在他們製造出來的還遠不是一個物種,只是一些有機高分子、生命物質的聚合物體,它還不能自我複製。」周培瑾說,即使是最原始的生命形態如元病毒,它也有嚴格、完整的自我複製功能。

  周培瑾強調,用化學方法合成生命的難度大到讓一般人無法想像的地步。一個單獨的細胞類似於一個完美的、各部分相互協調的社會,其微觀結構異常複雜。「一個SARS病毒就如此複雜,以致於要科學家花那麼多時間去研究其結構。而一個細胞比病毒要複雜不知道多少倍。」一個普通細胞中擁有數量眾多的細胞器(組成細胞的構件),僅僅是一個細胞器,大多種類的都比一個病毒要複雜。即使是2002年那次人工合成小兒麻痹病毒,科學家依然還得部分藉助於生物技術。

  周培瑾說,要人工合成細胞生物,起碼現在還遠遠辦不到。

  在接受BBC採訪之後,里勃切特也開始對有關他們成果的發言表示謹慎。在接受本刊採訪時,他僅表示,BBC新聞對他們成果的描述是準確的,但對很多更詳細具體的問題,他說現在還不能回答。

更多的嘗試

  里勃切特並不是研製「人工生命」的第一人,他們的研究小組更不是惟一做這項研究的團隊,有人甚至已經比他們走得更遠。

  據周培瑾介紹,日本有一個科學小組多年前就在嘗試做一種「人造」紅細胞,他們把豬、羊、牛等生物的紅細胞分離出來,去除裡面的蛋白質和細胞器等物質,留下一個碳架結構,然後把人體血紅細胞中的物質加入進去,而造出一個類似人類紅細胞的東西,期望它能替代紅細胞。

  這個課題已經做了好多年,現在還在努力,並且打算成功后申請諾貝爾獎,但目前還是有很多問題不能解決,比如其引起的免疫反應。

  「應該說,日本這個研究小組的工作比現在里勃切特他們的工作要走得遠,以後繼續努力下去還是有希望做成功的,但現在離成功還很遙遠。」周培瑾說,他們製造的這種「類紅血球」還只是一個固定化的活性物體,其中一些酶能夠發生作用,還遠不是一個個體生物,因為它還不能遺傳,不能自我複製。

  其它國家的科學家,採用類似於上述的方法——把某一種細胞蛋白質去除,留下一個碳架結構的模型,然後加入其它種類細胞物質重新組裝成一個某種活性物質的反應小體——進行的工作,有很多人都在做。但他們都沒有揚言要做成新的生命。

  美國基因科學家、塞萊拉公司前總裁克雷格·文特爾等人正在開展一項研究,目標是利用人工合成的遺傳物質,在實驗室里製造一種在自然界中並不存在的新物種。文特爾等人首先將天然生殖支原體細胞內的遺傳物質全部去除,然後在其中空構架中注入人工合成的染色體,再進一步研究這種人造細胞能否存活與繁殖。

  文特爾說,他們並不是徹底人工製造一個全新的生物,而是在更大程度上對一種生命體進行改造。他認為,這項研究可以從根本上加深對細胞生存最關鍵條件的理解。

合成生命意義深遠

  按照科學家長遠的設想,一旦人工合成生命成為現實,那麼,這些地球上從來沒有存在過的生命就可以被科學家賦予其它生命所不具備的功能。

  例如,人造有機體可以輕易地清理被原油污染的海水,因為它們可以吃掉所有原油並把它分解成無害的成分;它們還可以分解今天讓環保工作者頭痛的塑料和橡膠等垃圾、污染物,甚至還可以分解二氧化碳,或生產可用作燃料的氫,等等。

  人工合成生命一旦成功,它還有一個很大的意義,那就是它可能將幫我們解決生命的起源問題。里勃切特在接受英國BBC採訪時說:「如果這一切(指的是人工合成生命)成為可能,我們就該重新思考一下生命究竟是什麼……在我看來,生命就像一個機器,一個由電腦程序控制的機器,僅此而已。但目前更多的人卻不這麼認為。」

  但事實上,生命的起源、生命的本質並沒有里勃切特說的那麼簡單,它現在對我們來說還是一個謎:有人認為生命物質來源於太空,有人認為地球生命最初產生於海洋,等等,但這些都還是停留在猜測中。

  「如果我們真的完全用化學方法合成了生命,那麼,我們在這個過程中就已經了解、甚至解決了生命起源的問題。」周培瑾說。

現在還不到考慮風險的時候

  早在2002年人工合成病毒時,科學家就曾經表示擔憂:人造全新的病毒將變得很容易,這也就意味著人類隨時要面對新的病毒的攻擊,我們沒有任何針對它們的疫苗;一旦這種技術為恐怖分子所掌握,後果不堪設想。現在,如果更高級的細胞生命被製造出來,我們還得擔心人類最終可能失去對新物種的控制等問題——人造生命有可能演化成跟地球上現有的生命形式完全不同的生命,成為無法控制的生物。

  對此,美國加利福尼亞大學分子生物學教授戴維·迪默認為,人類製造的任何形式的生命都不可能與那些在自然界中進化了30億年的生物相競爭,也就是說,它們可能造成的危害不可能超過已有物種造成的危害。

  「現在離成功製造生命還早,還不到擔憂其後果的時候。科學的發展總是伴隨著一定的風險,但總會又有相應的科學手段來對付已經出現或將要出現的問題。」周培瑾說。

人造生物 -編輯本段克隆

克隆的早期研究

  克隆一詞是英文單詞clone的音譯,作為名詞,c1one通常被意譯為無性繁殖系。同一克隆內所有成員的遺傳構成是完全相同的,例外僅見於有突變發生時。自然界早已存在天然植物、動物和微生物的克隆,例如:同卵雙胞胎實際上就是一種克隆。然而,天然的哺乳動物克隆的發生率極低,成員數目太少(一般為兩個),且缺乏目的性,所以很少能夠被用來為人類造福,因此,人們開始探索用人工的方法來生產高等動物克隆。這樣,克隆一詞就開始被用作動詞,指人工培育克隆動物這一動作。

  目前,生產哺乳動物克隆的方法主要有胚胎分割和細胞核移植兩種。克隆羊「多莉」,以及其後各國科學家培育的各種克隆動物,採用的都是細胞核移植技術。所謂細胞核移植,是指將不同發育時期的胚胎或成體動物的細胞核,經顯微手術和細胞融合方法移植到去核卵母細胞中,重新組成胚胎並使之發育成熟的過程。與胚胎分割技術不同,細胞核移植技術,特別是細胞核連續移植技術可以產生無限個遺傳相同的個體。由於細胞核移植是產生克隆動物的有效方法,故人們往往把它稱為動物克隆技術。

  採用細胞核移植技術克隆動物的設想,最初由漢斯·施佩曼在1938年提出,他稱之為「奇異的實驗」,即從發育到後期的胚胎(成熟或未成熟的胚胎均可)中取出細胞核,將其移植到一個卵子中。這一設想是現在克隆動物的基本途徑。

  從1952年起,科學家們首先採用青蛙開展細胞核移植克隆實驗,先後獲得了蝌蚪和成體蛙。1963年,中國童第周教授領導的科研組,首先以金魚等為材料,研究了魚類胚胎細胞核移植技術,獲得成功。

  哺乳動物胚胎細胞核移植研究的最初成果在1981年取得——卡爾·伊爾門澤和彼得·霍佩用鼠胚胎細胞培育出發育正常的小鼠。1984年,施特恩·維拉德森用取自羊的未成熟胚胎細胞克隆出一隻活產羊,其他人後來利用牛、豬、山羊、兔和獼猴等各種動物對他採用的實驗方法進行了重複實驗。1989年,維拉德森獲得連續移核二代的克隆牛。1994年,尼爾·菲爾斯特用發育到至少有120個細胞的晚期胚胎克隆牛。到1995年,在主要的哺乳動物中,胚胎細胞核移植都獲得成功,包括冷凍和體外生產的胚胎;對胚胎幹細胞或成體幹細胞的核移植實驗,也都做了嘗試。但到1995年為止,成體動物已分化細胞核移植一直未能取得成功。

克隆羊「多莉」的意義和引起的反響

  以上事實說明,在1997年2月英國羅斯林研究所維爾穆特博士科研組公布體細胞克隆羊「多莉」培育成功之前,胚胎細胞核移植技術已經有了很大的發展。實際上,「多莉」的克隆在核移植技術上沿襲了胚胎細胞核移植的全部過程,但這並不能減低「多莉」的重大意義,因為它是世界上第一例經體細胞核移植出生的動物,是克隆技術領域研究的巨大突破。這一巨大進展意味著:在理論上證明了,同植物細胞一樣,分化了的動物細胞核也具有全能性,在分化過程中細胞核中的遺傳物質沒有不可逆變化;在實踐上證明了,利用體細胞進行動物克隆的技術是可行的,將有無數相同的細胞可用來作為供體進行核移植,並且在與卵細胞相融合前可對這些供體細胞進行一系列複雜的遺傳操作,從而為大規模複製動物優良品種和生產轉基因動物提供了有效方法。

  在理論上,利用同樣方法,人可以複製「克隆人」,這意味著以往科幻小說中的獨裁狂人克隆自己的想法是完全可以實現的。因此,「多莉」的誕生在世界各國科學界、政界乃至宗教界都引起了強烈反響,並引發了一場由克隆人所衍生的道德問題的討論。各國政府有關人士、民間紛紛作出反應:克隆人類有悖於倫理道德。儘管如此,克隆技術的巨大理論意義和實用價值促使科學家們加快了研究的步伐,從而使動物克隆技術的研究與開發進入一個高潮。

近3年來克隆研究的重要成果

  克隆羊「多莉」的誕生在全世界掀起了克隆研究熱潮,隨後,有關克隆動物的報道接連不斷。1997年3月,即「多莉」誕生后1個月,美國、中國台灣和澳大利亞科學家分別發表了他們成功克隆猴子、豬和牛的消息。不過,他們都是採用胚胎細胞進行克隆,其意義不能與「多莉」相比。同年7月,羅斯林研究所和PPL公司宣布用基因改造過的胎兒成纖維細胞克隆出世界上第一頭帶有人類基因的轉基因綿羊「波莉」(Polly)。這一成果顯示了克隆技術在培育轉基因動物方面的巨大應用價值。

  1998年7月,美國夏威夷大學Wakayama等報道,由小鼠卵丘細胞克隆了27隻成活小鼠,其中7隻是由克隆小鼠再次克隆的後代,這是繼「多莉」以後的第二批哺乳動物體細胞核移植後代。此外,Wakayama等人採用了與「多莉」不同的、新的、相對簡單的且成功率較高的克隆技術,這一技術以該大學所在地而命名為「檀香山技術」。

  此後,美國、法國、荷蘭和韓國等國科學家也相繼報道了體細胞克隆牛成功的消息;日本科學家的研究熱情尤為驚人,1998年7月至1999年4月,東京農業大學、近畿大學、家畜改良事業團、地方(石川縣、大分縣和鹿兒島縣等)家畜試驗場以及民間企業(如日本最大的奶商品公司雪印乳業等)紛紛報道了,他們採用牛耳部、臀部肌肉、卵丘細胞以及初乳中提取的乳腺細胞克隆牛的成果。至1999年底,全世界已有6種類型細胞——胎兒成纖維細胞、乳腺細胞、卵丘細胞、輸卵管/子宮上皮細胞、肌肉細胞和耳部皮膚細胞的體細胞克隆後代成功誕生。

  2000年6月,中國西北農林科技大學利用成年山羊體細胞克隆出兩隻「克隆羊」,但其中一隻因呼吸系統發育不良而早夭。據介紹,所採用的克隆技術為該研究組自己研究所得,與克隆「多莉」的技術完全不同,這表明中國科學家也掌握了體細胞克隆的尖端技術。

  在不同種間進行細胞核移植實驗也取得了一些可喜成果,1998年1月,美國威斯康星一麥迪遜大學的科學家們以牛的卵子為受體,成功克隆出豬、牛、羊、鼠和獼猴五種哺乳動物的胚胎,這一研究結果表明,某個物種的未受精卵可以同取自多種動物的成熟細胞核相結合。雖然這些胚胎都流產了,但它對異種克隆的可能性作了有益的嘗試。1999年,美國科學家用牛卵子克隆出珍稀動物盤羊的胚胎;中國科學家也用兔卵子克隆了大熊貓的早期胚胎,這些成果說明克隆技術有可能成為保護和拯救瀕危動物的一條新途徑。

克隆技術的應用前景

  克隆技術已展示出廣闊的應用前景,概括起來大致有以下四個方面:(1)培育優良畜種和生產實驗動物;(2)生產轉基因動物;(3)生產人胚胎幹細胞用於細胞和組織替代療法;(4)複製瀕危的動物物種,保存和傳播動物物種資源。以下就生產轉基因動物和胚胎幹細胞作簡要說明。

  轉基因動物研究是動物生物工程領域中最誘人和最有發展前景的課題之一,轉基因動物可作為醫用器官移植的供體、作為生物反應器,以及用於家畜遺傳改良、創建疾病實驗模型等。但目前轉基因動物的實際應用並不多,除單一基因修飾的轉基因小鼠醫學模型較早得到應用外,轉基因動物乳腺生物反應器生產藥物蛋白的研究時間較長,已進行了10多年,但目前在全世界範圍內僅有2例藥品進入3期臨床試驗,5~6個藥品進入2期臨床試驗;而其農藝性狀發生改良、可資畜牧生產應用的轉基因家畜品系至今沒有誕生。轉基因動物製作效率低、定點整合困難所導致的成本過高和調控失靈,以及轉基因動物有性繁殖後代遺傳性狀出現分離、難以保持始祖的優良勝狀,是制約當今轉基因動物實用化進程的主要原因。

  體細胞克隆的成功為轉基因動物生產掀起一場新的革命,動物體細胞克隆技術為迅速放大轉基因動物所產生的種質創新效果提供了技術可能。採用簡便的體細胞轉染技術實施目標基因的轉移,可以避免家畜生殖細胞來源困難和低效率。同時,採用轉基因體細胞系,可以在實驗室條件下進行轉基因整合預檢和性別預選。在核移植前,先把目的外源基因和標記基因(如LagZ基因和新黴素抗生基因)的融合基因導入培養的體細胞中,再通過標記基因的表現來篩選轉基因陽性細胞及其克隆,然後把此陽性細胞的核移植到去核卵母細胞中,最後生產出的動物在理論上應是100%的陽性轉基因動物。採用此法,Schnieke等(Bio Report,1997)已成功獲得6隻轉基因綿羊,其中3隻帶有人凝血因子IX基因和標記基因(新黴素抗性基因),3隻帶有標記基因,目的外源基因整合率高達50%。Cibelli(Science,1997)同樣利用核移植法獲得3頭轉基因牛,證實了該法的有效性。由此可以看出,當今動物克隆技術最重要的應用方向之一,就是高附加值轉基因克隆動物的研究開發。

  胚胎幹細胞(ES)是具有形成所有成年細胞類型潛力的全能幹細胞。科學家們一直試圖誘導各種幹細胞定向分化為特定的組織類型,來替代那些受損的體內組織,比如把產生胰島素的細胞植入糖尿病患者體內。科學家們已經能夠使豬ES細胞轉變為跳動的心肌細胞,使人ES細胞生成神經細胞和間充質細胞和使小鼠ES細胞分化為內胚層細胞。這些結果為細胞和組織替代療法開闢了道路。目前,科學家已成功分離到人ES細胞(Thomson等1998,Science),而體細胞克隆技術為生產患者自身的ES細胞提供了可能。把患者體細胞移植到去核卵母細胞中形成重組胚,把重組胚體外培養到囊胚,然後從囊胚內分離出ES細胞,獲得的ES細胞使之定向分化為所需的特定細胞類型(如神經細胞,肌肉細胞和血細胞),用於替代療法。這種核移植法的最終目的是用於幹細胞治療,而非得到克隆個體,科學家們稱之為「治療克隆」。

  克隆技術在基礎研究中的應用也是很有意義的,它為研究配子和胚胎髮生,細胞和組織分化,基因表達調控,核質互作等機理提供了工具。

克隆技術存在的問題

  儘管克隆技術有著廣泛的應用前景,但離產業化尚有很大距離。因為作為一個新興的研究領域,克隆技術在理論和技術上都還很不成熟,在理論上,分化的體細胞克隆對遺傳物質重編(細胞核內所有或大部分基因關閉,細胞重新恢復全能性的過程)的機理還不清楚;克隆動物是否會記住供體細胞的年齡,克隆動物的連續後代是否會累積突變基因,以及在克隆過程中胞質線粒體所起的遺傳作用等問題還沒有解決。

  在實踐中,克隆動物的成功率還很低,維爾穆特研究組在培育「多莉「的實驗中,融合了277枚移植核的卵細胞,僅獲得了「多莉」這一隻成活羔羊,成功率只有0.36%,同時進行的胎兒成纖維細胞和胚胎細胞的克隆實驗的成功率也分別只有1.7%和1.1%,即使是使用「檀香山」技術,以分化程度較低的卵丘細胞為核供體,其成功率也只有百分之幾。

  此外,生出的部分個體表現出生理或免疫缺限。以克隆牛為例,日本、法國等國培育的許多克隆牛在降生后兩個月內死去;到2000年2月,日本全國已共有121頭體細胞克隆牛誕生,但存活的只有64頭。觀察結果表明,部分犢牛胎盤功能不完善,其血液中含氧量及生長因子的濃度都低於正常水平;有些牛犢的胸腺、脾和淋巴腺未得到正常發育;克隆動物胎兒普遍存在比一般動物發育快的傾向,這些都可能是死亡的原因。

  即使是正常發育的「多莉」,也被發現有早衰跡象。染色體的末端被稱為端粒,它決定著細胞能夠分裂的次數:每一次分裂端粒都會縮短,而當端粒耗盡后細胞就失去了分裂能力。1998年,科學家發現「多莉」的細胞端粒比正常的要短,即其細胞處於更衰老的狀態。當時認為,這可能是用成年綿羊的細胞克隆「多莉」造成的,使其細胞具有成年細胞的印記,但這一解釋目前受到了挑戰,美國馬薩諸塞州的醫生羅伯特·蘭扎等用培養的衰老細胞克隆牛,得到6頭小牛,出生5~10個月後發現這些克隆牛的端粒比普通同齡小牛要長,有的甚至比普通新生小牛的端粒還長。現在還不清楚這一現象的原因,也不清楚為何與「多莉「的情況有巨大差別。但這一實驗說明,在一些情況下克隆過程能改變成熟細胞的分子鐘,使其「恢復青春」,關於這種變化對克隆動物壽命的影響,還有待於進一步觀察。

  換一種說法,克隆動物的壽命格外的長,但你能保證可以控制住他們嗎?也許有一天從克隆試驗室里,跑出一種比狼還兇猛,人還聰明,可以飛翔還能潛水的生物,到處攻擊人……那是又該怎麼辦?

  除了以上的理論和技術障礙外,克隆技術(尤其是在人胚胎方面的應用)對倫理道德的衝擊和公眾對此的強烈反應也限制了克隆技術的應用。但幾年來克隆技術的發展表明,世界各科技大國都不甘落後,誰也沒有放棄克隆技術研究。這一點上英國政府的態度非常具有代表性,在1997年2月底宣布中止對「多莉」研究小組投資后不到1個月,英國科技委員會就對克隆技術發表專題報告,表明英國政府將重新考慮這一決定,認為盲目禁止這方面的研究並不是明智之舉,關鍵在於建立一定的規範利用它為人類造福。

人造生物 -編輯本段世界首個

  2010年5月世界首個「人造生命」在美國誕生在美國誕生,現在人類的能力已經拓展到可以「操縱」自然界。不過這一科技突破也引來不少詬病,批評人士說人類怎能堪當「造物主」之職,而美國總統奧巴馬也下令在下周舉行聽證會,討論這一問題。

名為「人造兒」的人造細菌內核名為「人造兒」的人造細菌內核
名為「人造兒」的人造細菌內核

  項目的負責人J·克雷格·文特爾將「人造生命」起名為「辛西婭」(Synthia,意為「人造兒」)。他表示:「『辛西婭』其實是一個人工合成的基因組,是第一個人工合成的細胞,也是第一種以計算機為父母的可以自我複製的生物。」

  項目組其他成員表示,這僅僅是一個更宏大工程的一小步,未來他們甚至可以根據客戶需求提供「定製」的有機物。此外,未來科學家還可以製造出能夠產出石油或專以二氧化碳為食的環境友好型「人造生命」。文特爾自信地說,「人造生命」將成為非常強大有用的生物學工具。

  實驗中,科研人員先將「山羊支原體」的內部挖空,再向其中注入「蕈狀支原體」的DNA(脫氧核糖核酸),最後新的支原體終於開始自我繁殖,成為世界首個「人造生命」。

  雖然實驗原理聽起來很簡單,但是科研人員在15年間花費4000萬美元才得以成功,其中的難點就在於如何讓人造基因序列生成人造染色體。科學家經過多年反覆的實驗,終於攻克了所有技術難題,製造出了「人造生命」。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。
人造生物 -編輯本段前景

  對人造生命持積極態度的科學家們包括文特爾等人都認為,人造生命將「大有作為」。待到技術成熟的那一天,實驗室就可根據人們提出的不同需求,「量身定製」細菌等人造生命,用以完成各種各樣的任務。例如,用人造生命製造藥物和燃料,把這些特殊設計出來的人造生命植入體內,用作生物感測器。

人造生物 -編輯本段質疑

  科學界把人造生命界定到一個新的學科——合成生物學。

  有人稱無論如何人類都不可以充當「造物主」,更沒有資格像「上帝」或諸神一樣創造生命;更多人則擔心此研究成果會被用來合成大量生化武器,造成恐怖威脅。更有人預言,這項技術如果運用得不好,可能導致一場人類浩劫。

  英國牛津大學的倫理學教授朱利安·薩烏萊斯庫認為:「凡特推開了人類歷史上最重要、最基礎的那扇大門———窺視生命的本質。他直接扮演了上帝的角色———創造出自然界原本不存在的新生命。」

  一個名為「人類基因學警告」的團體負責人戴維·金說:「凡特的研究無異於打開了潘多拉的魔盒。」反對者認為,人造的有機體如果擴散到自然界,引發生物基因變化,有可能造成環境災難,它們還有可能被用來製造生物武器。

人造生物 -編輯本段美國政府回應

  奧巴馬已經敦促生物倫理委員會督察此事,「評估此研究將給醫學、環境、安全等領域帶來的任何潛在影響、利益和風險,並向聯邦政府提出行動建議,保證美國能夠在倫理道德的界限之內、以最少的風險獲得此研究成果帶來的利益」。

人造生物 -編輯本段人造原理

  1. 科學家選取一種名為絲狀支原體的細菌,將它的染色體解碼。然後利用化學方法一點一點地重新排列DNA。

人造生物人造生命合成
人造生命合成

  2. 將重組的DNA碎片放入酵母液中,令其慢慢地重新聚合。

  3. 將人造DNA放入另外一個受體細菌中。通過生長和分離,受體細菌產生兩個細胞,一個帶有人造DNA,另外一個帶有天然DNA。

  4. 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。

  5. 幾個小時之內,受體細菌內原有DNA的所有痕迹全部消失,人造細胞不斷繁殖。新的生命誕生了。
人造生物 -編輯本段反對者稱「打開潘多拉魔盒」

  「創造生命」再次激起了古老的爭論:人類是否可以扮演上帝的角色?

  英國牛津大學的倫理學教授朱利安·薩烏萊斯庫認為:「凡特推開了人類歷史上最重要、最基礎的那扇大門———窺視生命的本質。他直接扮演了上帝的角色———創造出自然界原本不存在的新生命。」

  一個名為「人類基因學警告」的團體負責人戴維·金說:「凡特的研究無異於打開了潘多拉的魔盒。」反對者認為,人造的有機體如果擴散到自然界,引發生物基因變化,有可能造成環境災難,它們還有可能被用來製造生物武器。

  2010年,生命終於結束了單一的「如其所能」階段,進入到「如吾所識」的新紀元。在蘇格拉底「認識你自己」的無解命題面前,人類以標新立異的方式實現了破解:創造你自己。

  創造生命不再是上帝、女媧、普羅米修斯們的特權。涉入這個神聖的領域,也許意味著人類已自封為神。

  作為神話定律,神靈總是與魔鬼相伴而生;作為人間定律,當人類承擔起越來越大的責任時,往往意味著危機的出現、逃避責任的開始。在成功創造了生命的同時,人類創造了怎樣的魔鬼?人類可做好了承擔創造生命后的責任的準備?

  危機還是宿命?判斷已不再重要,人造生命已經誕生。指望倫理道德或法律制度進行有效約束,不過人類的自欺:科學怪人何曾在意過世俗的眼光。

  值生命新篇章揭開之際,平凡的人們能做的也許只剩下祈禱:即使覆亡的命運終會來臨,但願我們不是自取滅亡。

人造生物 -編輯本段背景介紹

  支原體(mycoplasma):又稱霉形體。在支原體細胞中,唯一可見的細胞器是核糖體(支原體是原核細胞,原核細胞的細胞器只有核糖體)。支原體的發現是在1898年,也是到目前為止,人類發現的最小最簡單的原核生物。其大小介於細菌和病毒之間,結構也比較簡單,多數成球形,沒有細胞壁,只有三層結構的細胞膜,故具有較大的可變性。 克雷格·文特爾(John Craig Venter)是一名極具爭議的生物學家,同時也是一名財產過十億的企業家。科學界一些人質疑他將基因組研究活動變成一種相互競爭的比賽。他1946年出生,曾在越南服役,在照顧傷兵時決心從醫。1992年成立了私人的基因組研究所。約3年後,成功分析出一種導致幼兒腦膜炎的生物體的基因組序列。2005年他成立了一家Synthetic公司,期望研究出能生產可替代燃料的生命形式。在2007年和2008年入選《時代》影響世界的100人。

  科學界的「壞小子」克雷格·文特爾又有驚人之舉。他創立的J。克雷格·文特爾研究近日中心宣布:世界首例人造生命——完全由人造基因控制的單細胞細菌誕生。 這麼說,人類已經具備造物能力了?這個念頭讓不少人心慌慌。英國小說家阿道司·赫胥黎曾在1932年的長篇科幻小說《美麗新世界》中描述道:由於社會與生物控制技術的發展,人類從基因和胎兒階段就開始淪為壟斷基因公司和政治人物手中的玩偶。

  將來真會有個叫「弗蘭肯斯坦」的科學怪人出現嗎?

  人造兒「辛西婭」

  文特爾給這個人造生命體取名「辛西婭」(Synthia)——取「合成」(Synthetic)的意思。「辛西婭」其實是將人工合成的基因組植入另一個內部被掏空的細胞內,最終實現自我複製。文特爾自豪地稱,這是世界上首個「血統」繼承自一台電腦、並可以自我複製的細胞體。

  文特爾把這一重大突破比喻成為細胞創造了新「軟體」。他說:「把合成基因植入受體細胞中,新『軟體』一進入,細胞就會解讀它,然後轉變成那個基因代碼所指定的種類。」這是人類首次創造出完全由人造DNA控制的細胞。

  從理論上講,如果這項研究可以繼續深入下去,就有可能創造出更加複雜的生命體,例如植物或者動物,但是需要科學家花更多時間來研究。文特爾和他的團隊現在還處於設計、創造支原體細胞階段。

  支原體細胞是最簡單的生物,只有1條染色體和517個基因,同時也沒有細胞核,所以容易注入DNA分子;而人類的每個細胞都有23對染色體和約3萬個基因,並且人類染色體的組織成分也比細菌的複雜得多,要想把人工合成基因組技術應用到複雜的生物身上非常困難。

  文特爾和同事希望最終能造出有實際功能的新細菌。文特爾甚至把前景描述成「新的工業革命」:「如果我們真的能讓細胞實現我們希望的功能,它們將清除油污,並且捕捉二氧化碳減少對環境的破壞。」

  文特爾研究機構已經與一些製藥公司和石油公司合作研發能生產石油和新型疫苗的細菌核糖體。誠如文特爾所想,能按照電腦程序的設置隨心所欲創造出新型的人造生命,那麼眼下墨西哥灣上的大面積浮油就不會那麼令人無措了。

  但是,在這個新的科技領域,「創造」與「干涉」始終是糾結不清的,更何況涉及生命。批評者認為,人造生命體的潛在效益被過分誇大了。

  英國生物學家、「英國基因觀察」(GeneWatch UK)發言人海倫·華萊士表達了自己的擔憂。「如果新的生命體進入自然環境,會帶來弊大於利的後果。(帶著治理污染的目的)把它們播散出去,實際上是釋放了一種新的污染物。我們不了解這些生命體在自然環境中會有什麼反應。」華萊士覺得,文特爾欺瞞了潛在危險性。「他不是上帝。他實際只是個普通人,試圖從中獲利,並規避可能限制他的技術投入使用的一切規定。」

  「人類是否可以扮演上帝的角色?」美國科學家在人類歷史上首次「創造生命」,再次激起了這個古老的爭論。日前美國科學家克雷格·文特爾宣布培育出第一個由人工合成基因組控制的細胞,被認為是地球上首個人造生命形式。對這一成果,有人看到未來解決品短缺、能源危機的希望,但更多的人擔心這打開了「潘多拉盒子」。有網民在《紐約時報》的報道后留言稱,「這是繼原子彈後人類又一個可以毀滅自己的。」近年來,隨著技術、技術和基因工程等飛速發展,基因糧食和藥物與人類越來越近,「人造生命」引發的有關倫理道德和人類存在的危機爭論越來越激烈。類似於《生化危機》等描寫人類幾乎被自己製造的「非生物」滅種的影片在全球流行深深地反映出人類的恐懼。

人造生命對經濟和政治的影響

  克雷格·文特爾的「人造生命」撼動的已不只是科學界,更有美國的政治中心。 他挂帥的研究所宣布「人造生命」問世沒幾天,美國國會眾議院能源和商務委員會即要求文特爾出席特別聽證會。日前,文特爾來到華盛頓國會山,為其引發巨大的「倫理擔憂」的人造生命研發作證。

  科學家為研究成果上國會接受質詢在美國罕見。

  不僅如此,美國總統奧巴馬在「人造生命」消息一出,即要求美國生物倫理委員會「督察此事」。顯然完全預估到此事將掀起怎樣軒然而複雜的波瀾,奧巴馬顯得很講究「進退有據」,奧巴馬的指示是:「評估此研究將給醫學、環境、安全等領域帶來的任何潛在影響、利益和風險,並向聯邦政府提出行動建議」。文特爾自信地表示:「人造生命」的技術價值「超過萬億美元」,將成為非常強大有用的生物學工具。推出由人工基因與自然細胞合成的「辛西婭」僅僅是一個更宏大工程的一小步,未來他們可以根據客戶需求提供「訂製」的有機物。

  文特爾從不掩飾他科研工作的「商業指向」。當初因為人類基因組圖譜「專利計劃」落空,不但令他自己錢包大損,甚至後來還被塞萊拉的董事們踢出公司,當時文特爾情緒低落到選擇逃到他那艘95英尺長的新遊艇「魔法師二號」去自我療傷。但這一次文特爾應該不再失手了,「人造生命」成果由文特爾自己的研究所一手掌控。

  據美國媒體報道,文特爾已經和石油巨頭埃克森美孚達成協議,要製造可以吸收二氧化碳並將其轉化為燃料的水藻——一種能賺大錢的有機物。

專訪《人造生命》雜誌主編馬克·貝多

  問:這項成就是否真的代表著新生命的創造?

  答:出於兩個原因,不該稱這項成就為「新」生命的創造。首先,它所創造的生命形式並不是新的。在此過程中大致完成的,是對現有細菌的生命形式的重塑,只不過它被賦予了一個經修復(在實驗室里合成)的基因組,該基因組又被植入種類略為不同的細胞質而已。

  從先前不曾存在過的意義上來說,這種方法可以較為簡便地用來生產某種「新」的物質。那就是引入足夠的新基因(或者剔除足夠的現有基因)。這一點在技術上是切實可行的,而最終利用這種潛質,原先也是創造「合成細胞」的主要動機。然而,應該強調指出:創造全新的生命形式也許是非常困難的。這是因為,甚至連最簡單的生命形式也是非常複雜的,所以要預測你在大幅度改變它們的基因組時會發生什麼是非常困難的。

  如今,即使合成基因組和任何現有的生命形式存在本質區別,人們也依然可以對新生命的創造這一說法提出質疑,因為合成細胞是通過改造現有的生命形式而構建的。合成細胞中的所有物質,幾乎都源自於先前存在的生命形式,只有基因組是合成的。從這個意義上可以說,只有在整個細胞經合成的條件下,合成細胞才有資格稱為「新」的生命。世界各地有少數研究團隊致力於用僅僅購自化學品供應公司的物質來創造完全的合成細胞(有時候稱為「原始細胞」)。當然,即使是活生生的原始細胞也無法從零開始創造,因為它是由預先存在的物質構成的。

  問:這項目技術有助於延長人類壽命嗎?它能治癒糖尿病和癌症等頑疾嗎?

  答:雖然這項成就是合成基因組的一個里程碑,但在利用合成生物學來增進健康和治療疾病方面僅僅邁出了一小步。接下來,這個研究團隊將試圖研製攜帶有指令、促使細菌變成流感疫苗的合成基因組,但是邁出那一步究竟有多麼艱難,誰也無法知曉。

  問:合成細胞能複製嗎?如果這樣的話,它的子細胞能獨立生存嗎?

  答:帶有植入基因組的細胞是會複製的,就像最終形成的子細胞一樣。事實上,在研究人員能將細胞經冷凍存檔前,菌落已經歷了10億次的複製。

  問:如果細菌細胞偶然傾棄於環境會發生什麼不測?是否可以採取預防措施?

  答:在這個領域工作的研究人員都充分意識到:創造僅存在於研究實驗室的合成細胞與創造傾棄於環境的合成細胞,兩者之間有著巨大的倫理差異。傾棄於環境會招致不容忽視的風險。由於這個原因,任何傾棄於環境的行為只有在相應苛嚴的條件下才可以考慮。不過,偶然發生意外和並非蓄意地傾棄於環境的可能性依然是存在的。在這種情況下,有兩點是應該引起重視的。

  首先,即使在實驗室的理想條件下,要讓合成細胞存活也不是一件易事。所以,合成細胞偶然傾棄於環境只會導致它們迅速消亡。

  其次,目前正在展開有關的討論,計劃對合成細胞建立多重保護。其中包括賦予它們嚴格限制的壽命、安裝通/斷開關,使它們對環境中天然不存在的食物或條件產生依賴性,或是採取措施阻止它們進化。除此之外,重要的還在於建立幫助追究責任的獨特辨識標誌。值得注意的是,文特爾團隊合成的細胞就融入了這種「水印」。

人造生命的水印

  人造基因組中加入的「水印」是為了將其與天然基因組區別開來。文特爾此前在接受採訪時曾表示:「這些『水印』中包含著一些加密信息。如果要破譯這個信息,首先要確定『水印』中暗含的氨基酸序列。」雖然文特爾拒絕透露這些加密信息究竟是什麼,但他的話也給破解這個謎團提供了線索。

  有人對文特爾研究所提交的基因組進行了分析。由於每三個相鄰鹼基可以決定一個氨基酸,並可以用一個字母代碼來表示,將幾條水印中氨基酸字母代碼組合起來后發現,原來這是一句如詩般的名言,作者是愛爾蘭的作家和詩人詹姆斯·喬伊斯。「去活著,去犯錯,去跌倒,去勝利,去從生命中創造新生命。」這個經典的句子第一次有了新的載體——蛋白質。這句話本身就是對這個事件和人造生命的寫照和祝福。不知道天上的喬伊斯如果知道自己的詩句會有如此進步且革命性的應用,會作何感想?

  或許,這條水印將跟隨人類第一個完整的人造生命寫入歷史。

廣告

廣告