中國日?qǐng)?bào)網(wǎng)環(huán)球在線消息:在世界各國的神話傳說里，都有一個(gè)制造世間萬物的造物主。生物學(xué)家在證明它也許并不存在之后，又嘗試由自己來扮演這一角色。美國科學(xué)家日前宣布，他們首次實(shí)現(xiàn)了完整的基因組在物種間的移植，這一“里程碑式”技術(shù)的成功為首個(gè)“人造物種”的降生奏響了序曲。
***試驗(yàn)成功：細(xì)菌大“變心”
綜合英美媒體報(bào)道，負(fù)責(zé)實(shí)施首例“細(xì)菌基因組移植”的是曾在破解人類基因組計(jì)劃中起到重要作用的美國科學(xué)家克雷格?文特爾和他領(lǐng)導(dǎo)的研究小組。他們先利用特殊生物酶將一種名為Mycoplasma
mycoides的蛋白質(zhì)破壞，得到其完整的“裸DNA”。然后將這個(gè)基因組注入另一種剔出了遺傳物質(zhì)的近親細(xì)胞Mycoplasma
capricolum中，并加入一種化學(xué)物質(zhì)幫助“裸DNA”與它的“寄主”更好地融合。
29日發(fā)表在美國《科學(xué)》雜志上的報(bào)告指出，研究人員在“移植手術(shù)”后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過改造的capricolum細(xì)胞開始在植入的基因組的控制下，產(chǎn)出其特定的蛋白質(zhì)，具有了與mycoides完全相同的生物特性。
文特爾說：“我們不能確定被植入的基因組是如何發(fā)揮作用的，但唯一清楚的是這個(gè)技術(shù)成功了。”為了這項(xiàng)試驗(yàn)，文特爾和同事們進(jìn)行了長達(dá)10年的研究，期間該項(xiàng)目數(shù)次因接受主管機(jī)構(gòu)的審查而暫停。
《科學(xué)》雜志編輯稱贊這是“生物工程領(lǐng)域的里程碑”。從上世紀(jì)70年代開始的“遺傳工程”只是從某種生物體提取攜帶特定指令的基因，然后植入另一種生物體內(nèi)，進(jìn)行基因改造，但這次的技術(shù)是首次將完整地遺傳指令系統(tǒng)——包含著數(shù)百萬DNA片段的基因組——在物種間進(jìn)行移植。
***造物關(guān)鍵：合成基因組
文特爾說，這次成功讓他向著制造出首個(gè)“人造物種”又邁進(jìn)一步，他將在“幾個(gè)月內(nèi)”利用人工合成的基因組展開類似的移植試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)科研史上零的突破。如果試驗(yàn)成功，文特爾就能宣布他造出了全球第一個(gè)“合成生命”形式。
科學(xué)家們表示，人造生命在本質(zhì)上應(yīng)該具備以下三個(gè)方面的基本要素：第一，必須有一種細(xì)胞膜來容納細(xì)胞物質(zhì)；第二，要能進(jìn)行新陳代謝，即細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的補(bǔ)充及更新能力；第三，具有自己的基因。如果說1953年DNA雙螺旋分子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)讓分子生物學(xué)家意識(shí)到，基因與細(xì)胞的關(guān)系就像計(jì)算機(jī)的軟件和硬件，那么文特爾等合成生物學(xué)正在做的就是“編程”，然后進(jìn)行安裝和啟動(dòng)，也就是造物三部曲，合成、移植然后激活。
這次細(xì)菌間的DNA移植試驗(yàn)的成功為后面兩步掃清了技術(shù)障礙，剩下就是合成基因組的工作了。據(jù)悉，文特爾領(lǐng)導(dǎo)的人工合成基因組的工作已經(jīng)接近完成。在此前的研究中，他的小組找到了激活Mycoplasma
genitalium細(xì)菌的最小、最簡(jiǎn)單基因組——58萬個(gè)DNA片段，他們目前正在利用化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行合成。
***前景無限：醫(yī)學(xué)+環(huán)保
文特爾表示，他的最終目標(biāo)是制造出一種合成微生物，它可以吸取大氣中二氧化碳的細(xì)胞，并排放出可以當(dāng)作燃料用途的甲烷。這種成就將有助於降低人類對(duì)化石燃料的依賴，并幫助減少全球變暖問題。文特爾說：“我們期盼10年內(nèi)，或甚至只要一半的時(shí)間，就能從合成生物學(xué)中取得這種燃料。”
在此之前，合成生物學(xué)已經(jīng)取得了一些令人矚目的成就，并讓人看到這一領(lǐng)域廣闊的前景，最值得一提的莫過于在制造特效抗瘧藥方面取得的突破了。瘧疾是人類的老冤家，現(xiàn)在每30秒鐘就有1名兒童死于瘧疾，每年死亡人數(shù)多達(dá)300萬。西方最早發(fā)現(xiàn)的抗瘧藥是喹寧。但由于長期使用，這種藥的療效一降再降。1972年，中國在中藥青蒿中提取出了有效物質(zhì)青蒿素。但由于植物提取成本高，無法大規(guī)模普及。
加州大學(xué)伯克利分校的杰伊?凱阿斯林運(yùn)用生物合成的方法使青蒿素增產(chǎn)降價(jià)成為可能。2003年，杰伊將一個(gè)青蒿基因植入大腸桿菌，改造后的大腸桿菌制造出一種中間化合物，這種化合物經(jīng)過數(shù)步處理就能成為青蒿素的原料——青蒿酸。2005年，杰伊把一種特殊的酶植入酵母后，酵母把前面提到的中間化合物改造成了青蒿酸�？梢哉f，通過微生物工業(yè)生產(chǎn)青蒿素的技術(shù)鏈條已經(jīng)基本成形，只剩下最后一層“窗戶紙”了。杰伊在2006年的《自然》雜志上說，這一目標(biāo)將在2009年實(shí)現(xiàn)，屆時(shí)青蒿素的成本將從1美元/克降至10美分/克，下降90％。
加州大學(xué)舊金山分校的克里斯?沃伊特領(lǐng)導(dǎo)的小組則在設(shè)計(jì)一種能隨著血流游走并發(fā)現(xiàn)身體里癌變腫瘤的微生物。這種微生物將植入4種功能不同的“生物部件”，一種負(fù)責(zé)氧氣水平低的腫瘤區(qū)，一種向癌細(xì)胞發(fā)起進(jìn)攻，一種產(chǎn)生能殺死癌細(xì)胞的毒素，一種則負(fù)責(zé)保衛(wèi)勝利果實(shí)，觀察癌細(xì)胞是否會(huì)發(fā)起反擊。這一切都在病人毫無察覺的情況下進(jìn)行，最終，這種“細(xì)胞衛(wèi)士”將能夠監(jiān)控并調(diào)節(jié)血液中葡萄糖和膽固醇等重要物質(zhì)的水平。這一研究目前正處于初期階段。
合成生物學(xué)、人造物種究竟有怎樣的前景？生物機(jī)器人？還是實(shí)驗(yàn)室中有控制的進(jìn)化？恐怕連狂熱的預(yù)言家也無法想象！這就像指望上世紀(jì)60年代的計(jì)算機(jī)先驅(qū)們預(yù)測(cè)出后世的互聯(lián)網(wǎng)和Youtube一樣。“有一天，我們現(xiàn)在思考的事情將顯得如此短視，”麻省理工學(xué)院的薩曼莎?薩頓說。
***質(zhì)疑并存：倫理+生化
然而與計(jì)算機(jī)技術(shù)根本不同的是，合成生物學(xué)的大門后面不是一個(gè)虛擬世界，它通向的或許是造物主的后花園。雖然從零起步創(chuàng)立新生命形式的實(shí)現(xiàn)面臨許多問題，但不少人已經(jīng)表達(dá)了倫理上的擔(dān)憂，并發(fā)出“叫�！钡暮粲�。他們認(rèn)為，這是在試圖縮短幾百萬年的進(jìn)化歷程，創(chuàng)立自己的生物起源版本。
普林斯頓的韋斯教授對(duì)這種看法嗤之以鼻，他認(rèn)為，生命并非魔法，懷有宗教情結(jié)的老一代生物學(xué)家已經(jīng)跟不上科學(xué)的發(fā)展。而大多數(shù)合成生物學(xué)家也持有這種唯物的生命觀。而DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)者沃森教授說得更加大膽：“如果我們不扮演上帝的角色，誰能扮演呢？”
而更多的科學(xué)家擔(dān)心的是潛在的生物恐怖和環(huán)境問題，因?yàn)槟壳斑�沒有生物合成監(jiān)管的相關(guān)規(guī)定。生物恐怖主義分子完全可能利用生物合成技術(shù)制造致命病毒或生化武器，而實(shí)驗(yàn)室中炮制的人造細(xì)菌是否會(huì)給環(huán)境和人類帶來更大的風(fēng)險(xiǎn)也令人憂心忡忡。2004年，研究人員曾人工合成了1918年造成全世界上千萬人死亡的流感病毒，這一生物學(xué)壯舉更加深了世人的焦慮。
對(duì)這一點(diǎn)，文特爾教授反駁得很輕松。他認(rèn)為，恐怖分子不會(huì)借助于復(fù)雜的分子生物學(xué)來實(shí)施生物恐怖行為，他們可以從任何一家醫(yī)院獲得傳染性試劑，可以從任何一家農(nóng)場(chǎng)獲得炭疽病菌；至于環(huán)境就更不用擔(dān)心，因?yàn)檫@些實(shí)驗(yàn)室合成的細(xì)菌極其脆弱，流失到野外將難以生存。
（康娟）
（編輯：夏亞）