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工人日报 2010年05月29日 星期一

父母是电脑,可以进行自我复制,世界首例人造单细胞生物近日在美国诞生。这意味着,在未来新的生命体不一定要通过“进化”来完成,也可以在实验室里“被创造”。成果一经公布就引发了强烈反响,许多科学家给予了积极评价,但也不乏忧虑之声——

【热点报道·人造生命】人造生命:是福还是祸?

□本报记者 杨冉冉
《工人日报》(2010年05月29日 007版)

CFP供图

“科学怪人”克雷格·文特尔。

5月20日,美国科学家宣布世界首例人造生命——完全由人造基因控制的单细胞细菌诞生。主持这项研究的美国基因遗传学家克雷格·文特尔将这一细胞起名为“辛西娅”(意为“人造儿”)。这项具有里程碑意义的实验表明,新的生命体可以在实验室里“被创造”,而不是一定要通过“进化”来完成。

这项研究被认为是“向人造生命形式迈出了关键的一步”。成果一经公布,立即引起社会各界的强烈争议。喝彩者称“这项实验意味着一个新时代的到来”;但也有人表示了担忧,认为“这是继原子弹后人类又一个可以毁灭自己的发明” 。由此可见,人造生命相关技术的应用前景广阔,但其双刃剑效应绝不可忽视。

人造生命首诞生

克雷格·文特尔领衔的研究所在最新一期美国《科学》杂志上发布报告称,他们人工合成了一种支原体细菌的脱氧核糖核酸(DNA),并将其植入另一个内部被掏空的、名为山羊支原体的细菌体内。最终,被植入人造DNA的细菌体重新获得生命,并开始在实验室的培养皿中被繁殖。

实验的过程是这样的:研究人员首先从山羊身上取出支原体细菌体,再将该细菌体的内部掏空,剔除遗传物质,备用。之后,研究人员选取一种名为丝状支原体的细菌,将它的染色体解码,利用化学方法一点一点地重新排列DNA。然后将重组的DNA碎片放入酵母液中,令其慢慢地重新聚合,使其重新组合形成人造DNA。

接下来,研究人员再将人造DNA放入备用的支原体细菌体中。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。然后,培养皿中被注入抗生素,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,支原体细菌体中的原有天然DNA被彻底清除,最终由人工DNA支撑其恢复生命机能,自此“人造细胞”得以生成。也就成功地做到了把无生命的化学物质变成有生命的有机体。

科学家们认为,因为细菌也被认为是一种生命形式,带有人工合成的基因组织细菌能够产生出来,存活下来,能够分裂,就可以说明一个生命形式被创造出来了。虽然实验原理听起来很简单,但20多位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”。

英国《经济学家》杂志预测,从1995年人们宣布解开DNA序列至今不过15年,照这个速度,不用很久人们就可以在电脑上设计生命,并让它们按照自己意愿生长,从微生物到植物和动物。  

“科学怪人”终圆梦

文特尔宣布成功制造出人造细胞“辛西娅”之后,引起全世界的震动。而他这个极具争议性的人物也再次引起大众的关注。

文特尔1946年生于美国盐湖城,曾是一名普通的学者,热衷于冲浪。越战爆发之后,他受召加入美国海军,负责照料伤员。在越南,文特尔目睹了很多士兵因枪伤而死去,许多幸存者也要忍受痛苦的伤病折磨,这样的经历激励他下决心成为一名医生。

越战结束后,他重回大学,在接受医学教育的过程中,文特尔表现出众,且很快意识到解构基因的重要性。他先后在加州大学圣地亚哥分校获得了生物化学学士、生理学及药学的博士学位。

1992年,文特尔成立了私人的基因组研究机构,而且与政府的研究计划直接竞争。3年后,他完成了人类基因组草案,并同意与为公共资助计划效力的科学家共同分享。人类基因组公布的时候,他与当时的美国总统克林顿以及英国首相布莱尔携手宣布这项实验结果,可谓前无古人。

文特尔与合伙人在2005年建立了合成基因组公司,致力开发新的生命形式,从而批量生产可替代能源。2007年和2008年,美国《时代》杂志连续将他评为当年的100位全球最有影响力的人物之一。

2008年,文特尔率先宣布制造出合成细菌基因,但该合成细菌基因未能操控细胞。此后,研究小组尝试了各种基因的组合以及移植方法,但无数次的试验都以失败告终。

直到今年3月的一天,来到实验室的研究人员发现,培养皿上一片蓝色的细菌体经过一个周末的时间正在迅速生长。经过确认,研究小组肯定新繁殖的细菌具有人工合成的基因。

历经15年,耗资4000万美元,克雷格·文特尔终于圆了自己的“梦”。

应用前景很广阔

合成的细菌目前仅是一个示范项目,技术处于实验阶段,离真正造出“人造生命”还相去甚远,但研究人员相信这项技术的应用前景广阔。

文特尔认为,这一成果有望在未来为人类解决食品短缺、能源危机等一系列问题。现在,全球人口大约有68亿,在未来30到40年内,可能会达到90亿。目前,我们并没有办法为68亿人提供足够的食物、饮用水、医药等等。所以,人类需要通过科学找到新的办法,生物技术就是其中之一,它可以为能源、食物和药品提供新的来源。文特尔自信地表示,“人造生命”将成为非常强大有用的生物学工具。

文特尔研究团队的计划是:现阶段先合成出有生命存在的最小量基因,然后通过向其中弥补其他基因,制造一系列新的微生物,比如生产生物燃料的细菌、有用的药品、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要的蛋白质等等。研究小组还计划,未来他们甚至可以根据客户需求提供“定制”的有机物。

另外,尽管这一成就的规模很大,造出的生物体原材料却十分普通,文特尔的最终动机是商业性的。他的团队有一个更加雄心勃勃的梦想:创造出不仅是新奇的生物体,而且要有利可图。文特尔已与石油巨头埃克森美孚公司达成协议,要创造出可以吸收大气中的二氧化碳,并把其转化成能源的藻类。他认为这一创新的价值将可能超过1万亿美元。

可以想象,在巨大利益的驱动下,人造细菌可能会快速发展,各国都会加紧破解文特尔的方法,以期在医疗、能源和生物武器等方面有所突破。

如何掌控引担忧

对于这项成果,许多科学家给予了积极评价,但也不乏担忧的声音。很多人更关注的是此类基因技术如何为人类所用,而不伤及人类自身和人世伦理。

人造生命的研究首先引发了许多道德伦理方面的争论。有学者指出,这项成果破坏了人们有关生命属性的基本信念,而这种信念对如何看待人类、如何看待人类在宇宙中的位置都非常重要。

更多人担心,这种能够自我复制的人造生物危险将远超人类的想象。有的科学家认为,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。另外,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。

美国总统奥巴马对此项实验的伦理风险也表示担忧,已下令对该研究成果的伦理风险进行评估。他说,目前需要确定这类技术的合适伦理界限,将其危害控制到最低程度。

对于这些担忧,文特尔也承认,研究中涉及的技术,从理论上来说有可能用于制造新的致病细菌,甚至用于研制生物武器。但他说,要慎重考虑哪些研究细节该公布,而且在实验中也会采取特定措施,以确保新造出的细菌只能在实验室“温暖的培养液”中生存,不会成为“魔鬼细菌”。

5月27日,文特尔在华盛顿出席了美国众议院能源和商业委员会的听证会,回答议员对该研究成果所抱有的疑问。

与核能一样,人造生命同样是具有天使和魔鬼两副面孔,不能因为存在风险而就不去发展,关键是如何做好控制,完善相应的伦理道理研究、立法及监管。

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