在實(shí)驗(yàn)室里制造生命

在世界各國(guó)的神話傳說(shuō)里，都有一個(gè)制造世間萬(wàn)物的造物主?，F(xiàn)代科學(xué)證明，世間的生物是一步一步地由低等向高等進(jìn)化而來(lái)的，因此神造萬(wàn)物的說(shuō)法是錯(cuò)誤的。那么，生命究竟可不可以制造出來(lái)呢?隨著基因科學(xué)的逐步發(fā)展，一些生物學(xué)家也企圖成為造物主，開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)室里制造生命。近年來(lái)，人造細(xì)胞和人造細(xì)菌都獲得成功，基因科學(xué)狂人文特爾甚至開(kāi)始為自己的“造物術(shù)”申請(qǐng)專(zhuān)利。

人造生物不是克隆生物

人類(lèi)正在朝著成為造物主的目標(biāo)前進(jìn)，雖然“人造物種”對(duì)大部分人來(lái)說(shuō)還是一個(gè)新鮮的話題，但在生物學(xué)界已經(jīng)是炙手可熱的新型研究領(lǐng)域。人造物種不同于克隆生物，它是將基因片斷人為地重新組合，并培育成一個(gè)可以自我生存、繁殖的嶄新生命體，可以說(shuō)是一個(gè)完全人為創(chuàng)造的物種。

科學(xué)家們表示，他們認(rèn)為人造生命在本質(zhì)上應(yīng)該具備以下三個(gè)方面的基本要素：第一，必須有一種薄膜型容器(細(xì)胞膜)來(lái)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的補(bǔ)充及更新能力；第三，具有自己的基因，基因是細(xì)胞構(gòu)造必需的生物學(xué)規(guī)則，它必須能夠遺傳給下一代并隨著周?chē)h(huán)境的變化而自我調(diào)整，也就是說(shuō)要具有一定的適應(yīng)性。

到目前為止，科學(xué)界還沒(méi)有公布一個(gè)可以稱(chēng)為人造物種的生物被成功發(fā)明，一切還都處于實(shí)驗(yàn)探索階段，而首先進(jìn)入科學(xué)家視線的目標(biāo)就是那些生命構(gòu)成最簡(jiǎn)單的細(xì)胞和微生物。

有望用人造細(xì)胞治病

近年來(lái)，日本和法國(guó)一個(gè)生物研究小組成功研制成人造細(xì)胞，人造細(xì)胞具有基本生命系統(tǒng)的全部特點(diǎn)，其中包括蛋白質(zhì)合成功能。研究人員能建立人造膜，其結(jié)構(gòu)與真的細(xì)胞膜相類(lèi)似。在人造膜中移植帶有水母的遺傳密碼、氨基酸和其他物質(zhì)的DNA，在37℃溫度下經(jīng)過(guò) 24小時(shí)就形成了人造細(xì)胞結(jié)構(gòu)。這種人造細(xì)胞具有球形結(jié)構(gòu)，能獨(dú)自合成蛋白質(zhì)。但是這種人造細(xì)胞離研制成百分之百的人造細(xì)胞還很遠(yuǎn)，因?yàn)樗鼈冞€不能獨(dú)自攝取營(yíng)養(yǎng)和繁殖。

而美國(guó)洛克菲勒大學(xué)的科學(xué)家們創(chuàng)造出了一種小“水囊”，它是一種在自然界中找不到的低級(jí)生物細(xì)胞，其構(gòu)成成分來(lái)自各種生物的不同部分。該人造細(xì)胞的細(xì)胞壁是用蛋清中的脂肪分子制成的。細(xì)胞構(gòu)成是從諸如大腸桿菌之類(lèi)的活著的生物中得到的。所有的提取物在用于合成水囊之前，它自身所具有的遺傳信息都已經(jīng)被破壞掉了?？茖W(xué)家似乎成功合成了一個(gè)人造細(xì)胞，但是合成水囊只能存活在配置好的化學(xué)藥品中，而且壽命只有短短幾天。然而，該項(xiàng)研究已經(jīng)與合成生物這一新領(lǐng)域只有一墻之隔，科學(xué)家們合成生物的目的就是制造出新的生命體。

最近，美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)械和生物醫(yī)學(xué)工程助理教授菲利普·勒杜克還宣稱(chēng)，人們有望利用人造細(xì)胞開(kāi)創(chuàng)新的疾病治療方法。勒杜克建議使用人體中已經(jīng)存在的分子，并將它們改造成納米級(jí)的系統(tǒng)，以生產(chǎn)人體中缺少的生化物質(zhì)，幫助治療疾病。勒杜克表示：“我們建議利用自然存在的分子構(gòu)建假細(xì)胞工廠，在那里，我們將生產(chǎn)超級(jí)人造細(xì)胞，它有能力尋找和應(yīng)對(duì)任何給身體帶來(lái)疾病的誘因?！币?yàn)榧?xì)胞本身就是一個(gè)十分有效的系統(tǒng)，活細(xì)胞的運(yùn)行如同一個(gè)小的工業(yè)聯(lián)合體，因此可以先用細(xì)胞中的組織如細(xì)胞膜構(gòu)成一個(gè)猶如微小工廠的功能性封閉環(huán)境，然后通過(guò)采取諸如分子捆綁和傳輸?shù)壬锓绞?，讓?jīng)過(guò)改造的細(xì)胞能夠?qū)ふ?、修改和釋放人體正常功能所需的化學(xué)物質(zhì)。勒杜克和研究小組成員計(jì)劃，用細(xì)胞微小的組織結(jié)構(gòu)來(lái)提高醫(yī)治人體疾病的能力。

能減緩氣候變暖的人造細(xì)菌

當(dāng)全球正在為氣候變暖擔(dān)憂的時(shí)候，美國(guó)科學(xué)家克雷格·文特爾號(hào)稱(chēng)他造出一種可以大量消耗二氧化碳的細(xì)菌。文特爾曾在破解人類(lèi)基因組計(jì)劃中起到重要作用，被稱(chēng)為“基因科學(xué)狂人”。目前，文特爾已經(jīng)向100多個(gè)國(guó)家的專(zhuān)利機(jī)構(gòu)為自己的“造物技術(shù)”提出了專(zhuān)利申請(qǐng)。

文特爾和他領(lǐng)導(dǎo)的位于馬里蘭州的研究所一直致力于人工制造新型微生物，他們所采用的是合成生物學(xué)的辦法，就是將攜帶特定遺傳密碼的DNA片段合成為最小、最簡(jiǎn)單的基因組，并將該基因組植入去掉遺傳密碼的細(xì)菌體內(nèi)，形成新的微生物，然后觀察它們是否能激活，進(jìn)行新陳代謝和繁殖。預(yù)計(jì)這種細(xì)菌可以吸收二氧化碳，減輕溫室效應(yīng)，還能產(chǎn)生氫氣和生物能源。

文特爾將這項(xiàng)技術(shù)稱(chēng)為“支原體實(shí)驗(yàn)”。此次合成出的是一個(gè)類(lèi)似于支原體的簡(jiǎn)單細(xì)菌，這種細(xì)菌僅包含500個(gè)左右的最基本基因。文特爾的研究所在申請(qǐng)書(shū)中聲稱(chēng)，他們擁有這些基本基因和一種“可自行生長(zhǎng)、繁殖的合成生物體”的所有權(quán)。當(dāng)被問(wèn)及世界第一種“合成物種”在實(shí)驗(yàn)室里是否已經(jīng)成活時(shí)，他表示：“我們已經(jīng)快成功了?！?/p>

對(duì)于這次的“造物技術(shù)”申請(qǐng)專(zhuān)利事件，文特爾說(shuō)：“我們申請(qǐng)的只是方法專(zhuān)利?！眴?wèn)題是，如果申請(qǐng)專(zhuān)利成功，這種方法就不能由別人隨意使用了，就好像如果用釘子做家具的方法成為了專(zhuān)利，未經(jīng)允許其他人在做家具的時(shí)候就不能使用釘子了。這是否會(huì)成為一種壟斷行為，并阻礙限制人造生物研究的發(fā)展呢?文特爾研究所的搶灘“造物市場(chǎng)”的舉動(dòng)引起了生物行業(yè)的擔(dān)憂。 ETC公司發(fā)言人托馬斯呼吁世界各國(guó)的專(zhuān)利機(jī)構(gòu)應(yīng)該拒絕文特爾提出的申請(qǐng)。他說(shuō)：“這種壟斷行為施放出了一個(gè)信號(hào)，對(duì)合成工業(yè)的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和合成生命形式的私有化已經(jīng)開(kāi)始。文特爾的公司是不是企圖成為合成生物學(xué)界的‘微軟’呢?”

雖然有種種爭(zhēng)議，但是不可否認(rèn)文特爾又一次沖在了基因?qū)W研究的前沿陣地，他為“造物術(shù)”申請(qǐng)專(zhuān)利的計(jì)劃能否成功，這種行為是否會(huì)成為“人造物種”研究領(lǐng)域的進(jìn)一步快速發(fā)展的催化劑，值得我們關(guān)注。

人造生命前景無(wú)限

人造生命研究已經(jīng)形成為一個(gè)新的學(xué)科：合成生物學(xué)。致力于生物技術(shù)開(kāi)發(fā)的加拿大ETC集團(tuán)認(rèn)為，合成生物學(xué)的種種進(jìn)展比10年前克隆羊“多利”的問(wèn)世意義更重大。因?yàn)椤岸嗬睙o(wú)論如何還是一只羊，和其他羊的基因并沒(méi)有什么不同，而合成生物則是一種擁有嶄新基因組成的新物種。

對(duì)于人類(lèi)是否有資格成為造物主這個(gè)問(wèn)題，一直存在很大爭(zhēng)議。因?yàn)楹芏嗳硕紦?dān)心人類(lèi)在實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造出來(lái)的這種未經(jīng)歷自然選擇的生物，如果控制不好會(huì)進(jìn)一步破壞已經(jīng)很脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，造成現(xiàn)有物種的滅絕。畢竟在幾億年形成的生態(tài)平衡的天平的哪一邊加一個(gè)小小的砝碼都可能造成整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。

但是人類(lèi)發(fā)明人造生物的目的之一是為了處理一些迫切需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，其中很大部分是針對(duì)環(huán)境污染的。比如，利用人造生物將泄漏在海洋中的原油變成無(wú)害的物質(zhì)；人造細(xì)菌可以處理一些特定的污染物；人造微生物能從廢品中離析出有價(jià)值的物質(zhì)；一些人造微生物能解決現(xiàn)在的能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)；發(fā)明一種只吞噬有害病毒或有害細(xì)胞的生物藥物，幫助病人恢復(fù)健康；在外星球上，人造生物可以為人類(lèi)開(kāi)辟移民基地等。如果成功發(fā)明并可以有效控制人造生物，那么其潛在價(jià)值和作用是難以估量的。