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扮演上帝:将要创造人工生命的人

已有 2558 次阅读 2013-3-11 09:44 |系统分类:科普集锦| 人造生命, 生命伦理

扮演上帝:将要创造人工生命的人 

    克雷格·文特尔(美国基因研究专家,对人类基因组计划的完成做出了重大贡献,在美国科学界素以“科学怪人”闻名)想创造新的生命形式,来解决日益紧迫的环境问题。

在美国科学界倍受争议的实业家克雷格·文特尔(Craig Venter)领导下,研究人员们第一次制造出了一个自由存活的微生物的完整的DNA基因组。这意味着,“人造生命”在试管中几乎被创造出来。

这个巨大的DNA分子代表构成生殖器支原体(Mycoplasma genitalium目前已知的自然界中基因组最小的生物体,它含有生物体生存所需要的最基本的基因,仅仅表达485种蛋白质,所以成为科学家们用来人工合成基因组DNA的首选模式生物——译者注)的完整基因组的染色体。生殖器支原体是一种寄生在生殖道内的微生物。文特尔博士和他的同事们用化学合成的582, 970个脱氧核苷酸单元按照正确的顺序进行拼接,制造出了它的染色体。

科学家们的最终目标是,将合成的基因组插入到一个无生命的细胞空壳中,看看它们能否创造出一个可以进行完全复制的人造生物体。在尝试这个终极目标之前,文特尔博士等所取得的上述成就是必不可少的最后一步。

文特尔博士说,这项研究的目的是创造出新的人工生命形式,这种人造生命能有助于解决全球日益紧迫的环境问题,例如利用它们生产绿色生物燃料,分解有毒废物,甚至吸收大气中的二氧化碳。

他强调说,用这种过程创造的任何新的微生物都不会传染其他生物体——特别是人。并且,离开了实验室的条件,它们将不能存活,因为它们的DNA中都包含有自我毁灭机制。

文特尔博士将目前取得的成果与电脑操作系统软件程序创建的结果进行了比较。下一步将把操作系统移入“电脑硬件”——空的细胞中,看看它能否被“启动”。

“要强调的是,目前我们还不能启动这些合成的染色体……仍有一些问题需要解决,但是我们确信它们将被解决。”文特尔博士说,“如果在2008年还不能启动,我将感到非常惊讶。”

这项研究工作已经发表在近期的《科学》杂志上,是由位于马里兰州洛克维尔市(Rockville)的克雷格·文特尔研究所的一个团队完成的。该团队的成员包括分享1978年诺贝尔生理或医学奖的汉密尔顿·史密斯(Hamilton Smith),他因发现了用一种称作“限制性内切酶”的化学物质可以将DNA切成片段的方法而获奖。

史密斯博士说,这项研究创建了101DNA片段或称为“盒式磁带”(cassette),每个“盒式磁带”由50007000DNA单元或称为碱基对组成,这覆盖了支原体染色体的全部长度。这些“盒式磁带”首先在活的细菌细胞内被克隆,然后再转移进酵母细胞中,以便制造出最终的、组成完整的染色体。

“我们用化学方法全合成了生殖器支原体的完整的染色体,它的长度是大约58万个核苷酸。并且,我们也成功地在酵母中克隆了这个染色体。”史密斯博士说。

为什么要选择生殖器支原体呢?这是因为它是目前已知的自然界中基因组最小的生物体之一,科学家们很想知道创造一个自由存活的生物体所必需的基因最少是多少。1995年对生殖器支原体的基因组进行了首次测序,这项工作由包括文特尔博士和史密斯博士在内的一个团队完成。

1999年,文特尔博士说他打算开始一项基于支原体的最小基因组计划,目的是要看看哪些基因对生命来说是必不可少的,哪些基因是多余的。

“这项计划的目标是得到一个细胞,这个细胞中的每一个基因都是绝对必不可少的。因此,在不杀死细胞的情况下,你不能让任何一个基因发生变异。”史密斯博士说。

“我喜欢将这种情形跟电脑类比。你有一个操作系统,单独的一个操作系统不会干任何事情。但是,当你把它安装在电脑上,你就拥有了一台可工作的电脑系统。”

“这与基因组一样。对细胞来说,基因组就是操作系统,细胞质就是使基因组运转所必需的硬件。二者有机结合就能制造出活的、可自我繁殖的细胞。因此当我们化学合成出基因组后,基因组放在试管里是没什么用的,你必须要把它移入可接受的细胞质中。一旦你做到了这点,那么基因组就可以被表达,你就有了分裂细胞。”

他说,合成的基因组将被移入合适的细胞质中,以检测他的理论是否正确。

长期以来,科学家们一直想构建含有很多特别基因的人造基因组。这些基因能够“完成”一些有益的任务,例如制造新的生物燃料(如纯氢,这是最清洁的能源之一)。

汉密尔顿·史密斯博士说:“当几年前开始这项工作的时候,我们就知道这项工作将很困难。目前我们已经证明,构建大的基因组是可行的,因此重要的应用(如生物燃料)应能够发展起来。”

    文特尔博士没有理会关于创建人造生命形式的伦理学问题。他说,他不知道现代科学的领域有多大,“第一个实验完成之前,伦理学的争论就开始了”。


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2 刘洋 韦鵾

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