2010年有許多科學熱點,最驚世駭俗的也許莫過于這個——美國著名生物學家克雷格·文特爾領導的研究小組報告說,他們成功制造出了有史以來的第一個“人造生命”!
一石激起千層浪。有人說:“地球上出現了第一個沒有祖先的生命!”有人說:“文特爾直接扮演了上帝的角色!”有人說:“這是‘創世紀’的2.0版本!”有人說:“他無異于打開了潘多拉的魔盒。”……
到底咋回事兒?
生命可以被制造嗎?
生命是一件挺不可思議的事兒,想想看,偌大一個宇宙,在我們這顆小小的藍色行星之外,至今沒有發現生命存在的任何跡象。到底是誰創造了它?
對于一些人來說,這個問題的答案很簡單:上帝呀!但偏偏有很多人不信,他們相信生命是由大自然創造的。獲得過諾貝爾獎的科學家尤雷在1950年推測,早期的地球大氣中含有非常復雜的化學物質,在光、熱和電的作用下,很有可能合成生命物質。
尤雷的學生米勒決定用實驗來驗證老師的想法。他把甲烷、氨氣、氫氣和水蒸氣混合在一起,放進一個容器,相當于制造了“一瓶原始大氣”,然后用火花放電模擬閃電。經過一周的反應,他在油狀的沉淀物中發現了生命的構成物質——氨基酸。
米勒想用模擬大自然的方式,從非生命物質中制造出生命,這真是一個偉大的實驗!但是,他這算是成功了嗎?沒有,因為盡管沒有氨基酸就沒有生命,但氨基酸本身并不是生命。不僅米勒,他之后的許多科學家想盡各種辦法也沒有真正“制造”出任何生命來。
什么是生命?
盡管科學家至今對生命定義的一些細節還存在爭議,但他們都同意生命至少要具備三個特征:
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,能在酶的催化作用下與周圍環境進行物質和能量的交換。通俗地說,它得能夠“吃喝拉撒”。
第三,生命能夠復制遺傳。也就是說,它不能自己過完一輩子就算啦,還得能夠“繁衍子孫”、“傳宗接代”。
地球上有各種各樣的生物,它們之所以千差萬別,是因為它們各自擁有不同的遺傳基因。但是你知道嗎,無論是一個人、一條魚還是一個細菌,構成其基因的“基本原料”都是一樣的——一種叫做“堿基”的東西。確切地說,組成基因的堿基有4種,代號分別為A、G、C、T。
如果你看到這兒有點“犯暈”,不用著急,你現在不必搞懂它,只需要知道它是一類化學物質,本身不是生命,但A、G、C、T這四種堿基通過不同的拼接組合和排列順序(可以想象一下“搭積木”游戲),就能“組裝”成不同的基因組。
不同的基因組將決定它所在的那個生物體是長出頭發還是長出羽毛,是用肺呼吸還是用葉子呼吸……變成各種或簡單或復雜的微生物、植物和動物,當然也包括我們人類。
“人造生命”符合造
現在,我們可以來大致描述一下文特爾的“人造生命”是如何誕生的了。
首先,他需要四瓶化學物質。你現在已經知道了,它們就是A、G、C、T四種堿基。這個好辦,有現成的可以買到。
有了“原材料”還遠遠不夠,就像光有一堆零件并不能制造出一臺機器一樣。還需要什么?沒錯,“圖紙”!考慮到實驗效率,文特爾需要一張簡單的“圖紙”,所以他選擇了一種細菌(姑且稱為“細菌甲”),對它進行“堿基測序”,把它的基因組的“構造圖”畫了出來,并在計算機上作了少許修改。
然后要做的就是“搭積木”了。文特爾他們按照“圖紙”,運用化學方法對四種“原料”進行組合與排列,一步一步打造了一條“全人工合成”的完整基因組。
接下來,文特爾他們將這個人造基因組植入另一種細菌(“細菌乙”)中。這樣一來,“細菌乙”產生了兩個細胞,一個帶有它自己原有的基因組,另一個帶有人造基因組。科學家在培養皿中放入一種特殊的抗生素,它能殺死“細菌乙”,卻對“細菌甲”不管用。幾個小時之后,那些帶有“細菌乙”原有基因組的細胞全部“死翹翹”了,而“合成細胞”在人造基因組的控制下一代又一代不斷地繁殖。瞧,人類真的可以用“死”的化學物質來制造活的生命了,盡管它只是個細菌!
我們用短短400多個字描述了這“人造生命”的誕生過程,但實際上,文特爾小組花了15年時間,耗資4000萬美元,才成功獲得了第一個能夠自我復制的合成細胞。文特爾給它起名叫“辛西婭”,意思是“合成體”。
人類成為“造物主”了嗎?
正確答案或許是:還遠著呢!
雖然文特爾的研究成果被各國媒體大幅報道,但許多科學家謹慎地表示,它還不能稱為真正的“人造生命”。為什么呢?因為“辛西婭”只有基因組這部分是人工合成的,細胞的其他部分都是從天然的“細菌乙”那兒借來的,根本不是人造。像細胞膜、細胞質這些東西又該如何合成?人類目前對此還一無所知。
另外,雖然“辛西婭”的基因組確為人造,但所用的“圖紙”幾乎是照搬照抄“細菌甲”的(兩者只有極其微小的差別),所以“辛西婭”的生物實質就是“細菌甲”,并不是自然界原先沒有的新物種。
文特爾也說,他們的研究純粹是基礎性的,并不是“徹底地人工制造一個新生物”。但他同時相信,“辛西婭”的成功至少從理論上證明,人類可以改變一個生物體的整個基因組。
會是人類的福音嗎?
有科學家認為,人造生命如果真能實現,將是一件美妙的好事。因為一旦技術成熟,就可以根據自己的需要創造出各種功能和用途的新生物來為人類造福。
比如可以創造出一種可以吸收大氣中的二氧化碳并將其轉化成能源的藻類,這樣一來,困擾人類的全球變暖問題和能源危機都將被一舉解決。
人類還可以制造出充當環境衛士的微生物,再遇上墨西哥灣原油泄漏這樣的事故,就可以把專用的微生物投放到被污染的海水中,讓它們把油污吃掉并將其分解成無害的成分。當然,人們更期望能制造出可以分解塑料的微生物,這無疑將大大改善已經變得越來越糟糕的地球環境。
利用這一技術,人類還可以發明更多更有效的疫苗和藥物,健健康康地活上一百年將不再是奢望。
會是噩夢的開始嗎?
但我們也不得不看到事情的另一面:人造生命是人造物,但它們卻是活的,它們可以進行自我復制并不斷進化,誰能保證人類不會對它們失去控制?
文特爾也承認,研究中涉及的技術,理論上可以用于制造新的致病細菌,甚至用于研制生物武器。因此,他將慎重考慮該公布哪些研究細節,而且在實驗中也會采取措施,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”。
掌握了人工合成基因組技術,表明人類已經從閱讀基因密碼轉向有能力編寫它。如果有人以優化人種為名,為將來的嬰兒“定制”智商、性格和相貌等,我們該如何面對?
人類永遠無法停下探索自然奧秘的腳步,但人類更應該發展自己的智慧,把握好手中這把叫做科學的雙刃劍。