對于生命的定義,科學家各有不同的解釋,但他們一致認為,生命至少應該具備3個特征:承載容器、新陳代謝和復制繁殖能力。一個容器,像細胞的細胞膜;新陳代謝把基本的營養物質轉化成細胞成分;基因能夠傳給后代或隨環境變化的復制細胞的化學指令。
3年前,美國洛克菲勒大學的生物學家埃爾伯特·里勃切特稱,已制造出一種名為“囊生物反應器”的人工生物。但這還不能說是真正意義上的人造生命,它只是將能夠生產蛋白質的生物分子加上一種細菌基因,這種基因可以控制生成一種名為α—溶血素的蛋白質,混合物懸浮在油中形成微小顆粒。然后,他們在這些顆粒外包裹兩層肥皂膜狀的磷脂分子,像細胞膜一樣將生物分子混合物顆粒包裹在其中。通過膜上小孔,環境中的營養物質進入“人造細胞”,自動補充制造蛋白質的原材料,就可以連續數日生成蛋白質。
里勃切特認為:“應該重新思考一下生命究竟是什么。與其說這是個科學問題,不如說是個哲學問題。對我來說,生命就像一個機器,一個由電腦程序控制的機器,僅此而已。”
然而生命遠不是一臺機器,這種“人造細胞”充其量是一個微型“工廠”,在這里可以生成具有工業和醫學價值的蛋白質,但這標志著人類探索人造生命邁出重要一步。
追蹤“人造生命”
今年10月6日,美國科學家克雷格·文特爾宣布,他的研究小組用化學物質在實驗室中合成了由381個基因、58萬個堿基對組成的人造染色體,并將其植入細菌生殖支原體的外殼中,在這些基因的控制下,新細菌能攝食、代謝和繁殖,已經具備了生命的三個基本特征,堪稱人類歷史上第一個“人造生命”。
在人類尚未真正理解自然生命的全部涵義時,真的能制造出“人造生命”嗎?
文特爾將自己的杰作稱為“自由的生命”。那么,這種“人造生命”是否有自我意識和自由意志?合成細菌的問世,不僅是技術上的突破,自然科學史的里程碑,更挑戰了人們對生命含義的理解。
文特爾宣稱,如果初步實驗取得成功,他們更長遠的設想是不斷為其添加新功能,比如分解火力發電廠排放的二氧化碳,或生產可用作燃料的氫,或者直接將糖類分解成丙烷燃料的細菌等,從而為低成本、高效率制造生物能源找到一條新出路。創造新生命旨在應對能源危機,解決全球變暖問題。他說,這是一項有益的科學,我們不要懼怕新生事物,要善于利用它。這會更新人們的價值觀念,我們正在創造一套新的價值體系,在這一層面上,你不可能指望每個人都高興。
盡管文特爾解釋說“人造生命”前景美妙,人們仍不能確信這項研究是否真是“有益的科學”。
香港中文大學生物化學系副教授陳竟明就在《明報》上指出,目前科學家已經可以通過改造細菌基因,改變其新陳代謝,以提取所需的物質。所以,是否一定要通過制造新生命來達到此目的值得懷疑。
也許不是這件事情本身不對,而是這個人不對。克雷格·文特爾以其“一半是天使,一半是魔鬼”的形象聞名于世,他的聰明才華和功利激進一樣讓人印象深刻。
文特爾曾組建了私營研究機構———塞萊拉公司,以此與“國際人類基因組計劃”的國際實驗室聯合體競爭,最終,公私兩家同時宣布成功繪制出人類基因組草圖,測序報告分別發表在英國《自然》和美國《科學》雜志上。他曾想將人類基因組圖譜申請成ZL,又曾想以收費方式為個人繪制基因圖,但終因成本難以降低而不了了之。此后,他心灰意冷地消沉了幾個月,2002年重出江湖,成立克雷格·文特爾科學基金會,開始了他創造新物種的探索。早在2006年,他就已將一套生命必備基因和“自由的能生長繁殖的生命有機體”在美國申請了ZL,目前還向其他100多個國家提出了ZL申請。
,
一石激起千層浪
疑問之一:“人造生命”意味著什么?
加拿大生物倫理學組織認為,合成生物學的種種進展比10年前克隆羊“多莉”的問世意義更重大,是人類自然科學史上的里程碑。而香港中大生化系客席教授曹宏威博士則認為,人造生命的出現對人類觀念上的沖擊更為巨大,尤其是對宗教造成了嚴峻挑戰:“倘若人可以完全制造生命的話,神便可說是毫無角色可言。”
英國《衛報》10月10日發表了英國劍橋大學生物化學系博士尼克·蓋依的文章,稱“最新生命形式”不過是“汽車配件的組裝”,并不能說是基因工程領域的重大飛越。
那么“人造生命”技術帶給我們什么益處呢?首先是應對能源危機和解決環境問題,這也是該研究的最初目的。其次,在基因診斷方面,我們更深入地了解了自己生命的組成元素,從源頭封殺困惑我們人類的多種遺傳疾病;能夠定制細胞,替換自體受損和病壞器官;能夠造出高效精準的細胞生物,將藥物直接送達病灶;還將提高生命的本質,不僅人和人之間能進行完美的基因互換,還能合成更加高等的基因染色體實現人種的優化。未來的人類將和科幻電影里的人一樣能夠不斷再生,并保持一種思想狀態,也就是我們所說的“記憶克隆”。這樣人就有可能不死,而且思想也能一步步循環下去。
疑問之二:新物種會不會失控變成“魔鬼細菌”?
2002年和2004年好萊塢分別上演了《生化危機》第一和第二部,第三部也已于今年9月底搬上銀幕。人們擔心的是,隨著“造物技術”的不斷發展和廣泛應用,管理疏漏或技術偏差會不會導致新物種失去控制,演繹現實版的《生化危機》?
文特爾本人承認,研究中涉及的技術,從理論上來說有可能用于制造新的致病細菌,甚至用于研制生物武器。對此,他說將慎重考慮該公布哪些研究細節,而且在實驗中也會采取特定措施,以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”。
美國加利福尼亞大學分子生物學教授戴維·迪默也認為,人造生命失控的風險“極其微小”,人類制造的任何東西都不可能與那些在自然界進化了30億年的生物競爭。細菌吞噬所有東西,它們吃汽油,吃地底下的石油,吃綠色的碳氫化合物,吃所有的東西。它們還會把我們放在那里與它們競爭的所有東西吃掉。此外,科學家們還設計了另一層保護措施:所有人造生命都依賴于自然界中不存在的化學物質,將這些關鍵性的化學物質一消除,人造生命就會死亡,當人造生命進入自然環境之后,情形更是如此。
然而生命非常復雜,它也可以進行自我修復、自我管理,而且能發生突變以適應環境。幾乎所有科學家的研究初衷都是好的,防御系統也是極其嚴密的。對于生命這樣的復雜系統其不可測性很可能超出人們的預料。對此,《衛報》10月22日的一篇評論員文章進行了深入思考,稱合成生物技術能再造自然,但危機重重。而諾丁漢大學臨床生理學家邁克爾·雷涅則對反對這項技術的人表示憤怒,稱激起人們對科學的恐懼,只會造成科學家匱乏。英國有大量的科盲,極度缺乏科學家,應當從小培養孩子們對科學的興趣,培養英國未來的克雷格·文特爾和杰伊·科斯林,而不是制造恐懼和無知的氣氛。
疑問之三:會不會出現生物行業的“微軟”帝國?
技術壟斷會帶來巨大的商業利益。文特爾研究所去年10月份向美國ZL局提出擁有他實驗室造出來的小生物ZL的申請。今年5月底,美國ZL局公布了他的ZL證號:#20070122826。
文特爾搶灘“造物市場”的舉動引起了生物行業的擔憂,加拿大生物倫理學組織譴責這種行為是“企圖在社會上實施一項異常的新技術而不說明它的全部影響”。該組織研究人員吉姆·托馬斯說,這種壟斷行為施放了一個信號,合成工業和合成生命形式私有化這樣的高端商業競爭已經開始;文特爾公司正在變成合成生物界的“微軟”。在這些權利進一步發展之前,必須考慮它們對社會、道德及環境等方方面面的影響,并廣泛探討它們的社會需要程度和可接受程度。同時,該團體的38個組織聯合號召多個國家的ZL局從安全方面著想,抵制文特爾的ZL申請。
盡管目前文特爾的合成生殖支原體只能生存在特定的環境中,而其它的生物工程生命一旦逸出到自然環境中,又在ZL權的保護下,那將造成更大的危險。
疑問之四:道德標準如何定義?
關于生命的起源、生命的神圣性、生命的尊嚴等等問題,不同背景的人觀點各不相同,而人造生命將顛覆所有這一切。
從基因診斷方面考慮,當人們掌握了生命密碼之后,“隱私”這一概念將重新定義。目前的保險公司在接受投保時,要求申請人必須做體檢,未來是不是要求看到申請人的基因圖?而一旦有了基因圖,知道了“命中注定”的事情,保險行業還有沒有必要存在?公司老板在挑選雇員的時候,會不會存在“基因歧視”?為了得到更優秀的下一代,可能會有更多的墮胎事件,以篩選掉我們認為不夠好的嬰兒?按照不完善的道德標準,斯蒂芬·霍金這樣的天才很可能不會出生。
從基因治療方面考慮,如果創造“人造生命”是為了某個特殊使命。那么,這些低等生命可以任由我們役使么?它們是否也有生存的權利?我們可以對它們隨意地踐踏、掠奪、損“人”利己呢?就像對待動物或牲畜一樣,我們只是有力量,而不是有權利決定它們的生死。創造“人造生命”也可以是為了造出完美超凡的未來人類。那么,這些優秀人類會比普通人類更高等么?他們更加美麗、更加強大,比我們更加有力量,我們能否接受他們的統治?
道德標準應該是雙向的,還是雙重的?
疑問之五:倫理關系能否善處?
掌握了合成染色體技術,正如文特爾所說,人類已經從閱讀基因密碼轉向有能力編寫它。如此,我們很快會面對一個新的問題:優化人種。
我們會為將來的嬰兒編制智商、性格和相貌。一個人的孩子很可能不算是他的,因為他孩子的身上并沒有多少基因是從他那里遺傳的,很可能是從某個偉大人物的身上借取了更多。這么一來,究竟誰是孩子的父母?
如果能購買“良種胚胎”,那么父母的身份問題就變成了法律問題,而不是生物學問題了,“親子鑒定”技術也將失去存在的意義。
就像未來學家阿爾文·托夫勒在《未來的沖擊》中描述的那樣,人們可以想象這樣荒唐怪誕的事情:一對夫婦買了一個胚胎,把它放在試管里培育,然后以第一個胎兒的名義又買一個,似乎是在籌劃信托基金。在這種情況下,這對夫婦在第一個孩子未成年時就成了法律上的祖父母。我們需要一套全新的詞匯來描述親屬關系了。當然還可以更加荒唐地以“后到”胚胎的名義買“先來”胚胎,這樣,一個小孩子可能是一個大孩子法律上的父親或母親。
我們面臨的將是怎樣混亂的局面?
,
人類探索自然的本能
很多人譴責文特爾進行生命研究是出于個人利益,是為了聚集金錢,這話似乎不夠公正。文特爾說:“我從研究中已經得到了很多錢,我已經是億萬富翁。”他的豪華別墅高居在山腰之上,俯瞰著加勒比海,但這種好生活卻使他煩躁不安。
他被迫離開塞萊拉公司后,分到了大量金錢,生活安逸,然而情緒非常低落。一次,他曾在自己的游艇上對客人說:“我可能會自殺,即使不自殺,也要得病而死。”2002年4月,他把從公司拿到的1億多美元捐給了克雷格·文特爾科學基金會,該基金會從事非營利性研究。
人們對知識和智慧的渴望不啻于盲人渴望光明,正是對科學真理的追求推動了社會前進。從宣揚天體運行的布魯諾、研究血液循環的塞爾維特這些科學先烈,到克雷格·文特爾這樣的科學先鋒或科學“怪才”,根本就無法停下探索自然奧秘的腳步。
盡管存在著諸多爭議,文特爾似乎鐵了心,決定繼續帶領他的團隊和他的ZL繼續前進———他認為,這是他作為科學家的權利。然而,當他們把科學推到了社會容忍度的邊緣時,評論家們就會站出來批判他。
說它不道德也好,對它加以限制也好,顯然都是不合適的,畢竟“人造生命”是科學家長期以來追求的一個夢想。如今夢想成真,相信沒有多少人真的希望文特爾就此罷手。
因此,關鍵是管制上的合理、規范和透明,如果能做到這些,人們會從這項技術中獲益無窮;反之,貽害也同樣不可估量。
新聞鏈接:
文特爾研究院發布基因組合報告
為了使研究工作順利進行,J.克雷格·文特爾研究院的政策專家和麻省理工學院發布了一份名為《合成基因組學:政府選擇》的報告。這份報告經過20個月的研究、檢查和分析,概括分析了合成基因組學的技術狀況、政策干預和政策選擇的領域,為政策制定者、研究人員和商業公司設計了一套綜合性的選擇工具,有助于減輕研究帶來的潛在風險。
基因或基因組合成是使用化學要素來構建長段的DNA鏈。這賦予了科學家無與倫比的能力,許多積極的應用,包括醫藥和生物產品、綠色燃料,可以為人類帶來福利,但一些技術上的誤用和事故發生的可能同樣存在。由于無法保證合成基因組學僅用于有益途徑,我們必須構建一套政策干預體系,以降低技術帶來的風險。
政策干預主要涉及三方面管理對象:出售合成DNA(包括低核苷酸、基因或基因組)的公司,擁有DNA合成器具的實驗室主管,購買合成DNA的用戶和支持監督機構。每方面都設計了一系列選項,評價了其在降低生物風險方面的能力。
供給合成DNA的公司:要求商業化公司使用經批準的軟件,以屏蔽惡意指令;從商業化公司訂購合成DNA的用戶必須接受生物安全官(或相關責任部門)的合法性檢查;要求商業化公司使用經批準的屏蔽軟件,確保只有經驗證過的合法用戶才能使用;要求商業化公司保留顧客及訂單記錄。
DNA合成器具及試劑監察管理機構:DNA合成器具所有者必須對其器械工具進行登記;擁有DNA合成器具的個人或機構必須有許可證;購買DNA合成器具、試劑或服務必須有許可證。
合法ZL用戶:將風險教育和最佳應用排入大學課程;每個合成生物實驗室須編制“生物研究安全性”手冊;建立最佳應用資料交換所;拓寬生物安全委員會調查實驗風險的職責范圍;拓寬IBC再調查職責,接受國家風險實驗評估咨詢機構的監督;拓寬IBC再調查職責,遵循生物安全性指導方針強化執行力度。
文特爾研究院的政策分析員說,設計思路旨在阻止技術被惡意使用,發揚有利的一面,加大政策限制的同時,不給研究人員、企業或政府增添額外負擔。每位政策制定者都可以按自己理念來選擇不同力度的政策。
近年來,熱帶傳染病登革熱盛行,對熱帶地區群眾的生命健康造成威脅。然而,目前用于大面積噴灑以趨避和殺滅蚊蟲的化工合成藥品對人體和環境均存在二次傷害的風險,因而亟需發展能夠有效驅避埃及伊蚊的天然綠色驅蚊產......
近日,中國農業科學院深圳農業基因組研究所聯合海南崖州灣實驗室、中國水稻研究所、中國農科院作物科學研究所和揚州大學等多個單位發布完整的水稻參考基因組,實現了全基因組所有染色體端粒到端粒無缺口組裝,為水稻......
9月12日,中國科學院微生物研究所施一、齊建勛、高福院士團隊,在《自然》(Nature)上,發表了題為MolecularmechanismofdenovoreplicationbytheEbolavi......
自閉癥(ASD)和精神分裂癥(SCZ)是常見的慢性精神疾病,在行為、遺傳學和神經病理學等方面存在相當多的重疊特征,提示自閉癥和精神分裂癥可能存在共同的神經發病機制。衰老與表觀遺傳效應的動態變化密切相關......
水稻是重要的糧食作物,其基因組組裝對水稻育種意義重大。23日,記者從中國農業科學院深圳農業基因組研究所獲悉,該所聯合崖州灣實驗室、中國水稻研究所、中國農科院作物科學研究所和揚州大學等多個單位發布完整的......
腫瘤轉移性擴散涉及腫瘤細胞從原發性腫瘤中分離、遷移、二次組織定植和生長的多步驟過程。分析原發性腫瘤和轉移性腫瘤之間的基因組差異,并量化它們對治療耐藥性的影響有助于研究和利用治療干預措施,建立更有效、更......
開啟或關閉基因的能力是我們在細胞、個體甚至在健康和疾病方面觀察到的多樣性的基礎。這個過程被稱為基因轉錄,涉及到將儲存在我們的DNA中的信息轉化為RNA。在此之前,科學家們一直依靠不精確的圖解和間接的實......
美國哈佛大學醫學院團隊設計了一種人工智能(AI)醫療工具,可快速解碼腦腫瘤的DNA,以確定其在手術過程中的分子身份,而現有方法需要幾天甚至幾周的時間才能獲得這些關鍵信息。研究成果7日發表在《醫學》雜志......
堿基編輯器是基于CRISPR/Cas9發展的新一代基因組編輯技術,可誘導單個堿基的突變,而鮮有關于特異性介導A-to-G和C-to-G雙突變的堿基編輯工具的研究。此外,關于堿基編輯系統與染色質環境之間......
成語有云:畫蛇添足,形容做事多此一舉。但蛇真的無腳嗎?爬行動物專家認為,蛇的祖先是蜥蜴,在遠古時期,蛇是有腳的,只是在演化過程中慢慢失去了。近日,這一說法得到了進一步證實。經過5年的研究,基于大規模多......