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    人造生命

　　一項實驗結果立即引起全球的關注。有人認為它預示著生命科學可能進入新紀元，也有一些嚴厲的批評者指責實驗的操縱者“想扮演上帝的角色”。

　　“辛西婭”來了

　　總有人試圖解答生命的起源。如今，這個星球上信仰上帝的人們，或是堅定的達爾文主義者，可能遭遇一個突然“闖入”的強敵

　　本刊記者/王家敏

　　2010年5月21日，《科學》雜志報告了世界上首例“人造生命”的誕生——一種由人工合成的基因組所控制產生的單細胞生物——絲狀支原體,由美國克雷格·文特爾研究所的科學家“制造”出來，它被該研究所的“老板”克雷格·文特爾命名為——辛西婭(synthia,意為“合成體”)。

　　這項實驗結果立即引起全球的關注。有人認為它預示著生命科學可能進入新紀元，但一些嚴厲的批評者則指責文特爾“想扮演上帝的角色”。

　　美國總統奧巴馬很快致信總統生物倫理問題委員會主席古特曼，要求在一周內評估這項研究在醫學、環境和安全等領域的影響。

　　15年“制造”出最簡單生命體

　　聽證會是一次正面交鋒。

　　美國時間5月27日上午10點，文特爾出現在國會山，為引發倫理擔憂的“人造生命”研究作證。他向聽證會提交了36頁的說明文件，涉及人工合成基因組控制生命的技術核心、研究過程、應用前景、倫理風險等關鍵問題，他回答，“我們的研究是一個概念證明，這些工具和技術將有望用于更多的關鍵領域。”

　　的確，“辛西婭”僅證明了“人造生命”這個概念，這種由人工合成基因組控制的單細胞生物，離復雜的生命形式還相去甚遠。而“辛西婭”的技術核心在于其基因組完全由基本化合物人工合成，并被證明移植到近似細胞內后，仍能控制細菌的正常繁殖，因而被指“具有完全的生命特征”。

　　文特爾小組的技術路線包含三步：第一，對一種名為絲狀支原體的微生物進行基因組測序，以解碼其DNA的排序；第二，根據這種自然生命的DNA排序，用基本化合物合成基因組；第三，為了證明這種經過人工排序的基因組能否準確表達，需要把它植入到與其近似的山羊支原體中，觀察它能否使細胞正常工作。

　　文特爾在聽證會上表示，上述三個步驟耗用了研究小組15年的時間。

　　然而，一些科學家卻并不看重這一成果。早在2007年，就在文特爾的構想初步實現的時候，英國劍橋大學生物化學系細胞信號轉導專家尼克·蓋伊在《衛報》上撰文認為，文特爾小組的工作是建立在其他科學家的研究成果之上的。完成這樣一個實驗，需要了解化學合成核酸的方法，需要利用DNA復制、遺傳信息轉錄、翻譯到蛋白質合成的多個步驟。而文特爾小組并非這些方法的發明者，“他們的工作只是利用這些現有的技術‘裝配’出一個人工生命體。”

　　文特爾在5月27日的聽證會中也坦陳，1980年代以來，科學界開始大規模轉基因實驗與基因組測序，形成大量基因庫，也為自己的研究提供了技術環境。盡管如此，文特爾仍對自己研究的意義充滿信心，“即使我們已經發現了人類基因組的所有基因，但還是不能理解最簡單的細胞，這就是我們繼續研究的原因。我們必須制定新的工具和技術用于構建大片段基因代碼，并學習如何將基因組轉換到另一個物種。”

　　2007年的研究成果發表后，文特爾認為，“一旦完成了支原體人工合成基因組的準備工作，將能在很短的時間里合成第一個細菌。”他們預計這一過程大概需要數周或數月。而實際上，他們用了超過兩年的時間。在新發表的研究結果中，文特爾團隊最終完成了人工合成基因組，并將之植入活體細胞，重新啟動受體細胞的生命程序：

　　研究小組將絲狀支原體的(供體細菌)DNA解碼，然后按照DNA序列，利用基本化合物合成了四條人造DNA鏈，并依靠酵母把四條DNA鏈聚合起來，最后形成關鍵的人工基因組。隨后，通過基因組移植方法將人造DNA植入山羊支原體(受體細菌)中。為了讓兩種支原體交換基因組，研究人員把絲狀支原體包裝到一個膠囊內，并用酶來分解它們和摧毀它們的蛋白質，然后剩下裸露的基因組。

　　然后，科學家把這個裸露的基因組與山羊支原體混合在一起，并添加一種能把兩者融合在一起的化學物質，產生同時擁有兩個基因組的細胞。在這個雜交細胞分裂時，一種基因組(山羊支原體的天然DNA)應當在子細胞中完全死亡，而另一種基因組(絲狀支原體的合成DNA)應留下來，才能檢驗合成的DNA是否具有復制和產生新生命的功能。由于供體絲狀支原體的基因組中包含了一種耐受特殊抗生素的基因，研究小組用抗生素進行篩選，殺死受體基因組，存活的人工合成基因組就會指令細胞新陳代謝與繁殖。

　　尚未打開的“黑匣子”

　　這項研究證明了文特爾的重要的觀點，即人工合成的基因組被植入活體細胞后可以重新啟動生命的復制程序。從根本上說，這也是合成生物學“重塑生命”的核心：生命的所有“零件”都能由化學方法合成，進而通過工程化的方式“組裝”成實用的生物組織。對此，文特爾在聽證會上表示，“將生命密碼轉換為計算機語言的0和1，人們就可以像編程一樣控制基因和表達。”

　　早在2002年，文特爾就有強大的支持者。他接受了美國能源部300萬美元的經費，計劃在其馬里蘭州的生物能源替代品研究所，以基本化合物合成的DNA來創造一種新的微生物。這種微生物可以產生硫化氫用以燃燒，或者吸收和貯藏二氧化碳，以便除掉大氣中過量的溫室氣體。

　　這一合成生物學技術向人們描繪了美好的前景。人類將攻克生命起源和生物進化等根本性難題，有能力影響植物和動物的生命過程，改變農業和生態環境，能夠合成攻克疾病所需要的蛋白質，甚至改變人類的致病基因。

　　當然，也有人認為在醫療、環境等方面，合成生物的作用被夸大了。

　　“這一研究仍有多處尚未打開的黑匣子。” 中國科學院北京生命科學研究院副院長高福告訴《中國新聞周刊》，在設計、合成、裝配及移植基因組的環節中，還存在兩個瓶頸，“在解決這些問題之前，人類只能改造生命，而非真正意義上的創造”。

　　在設計環節，人類還沒有能力像編程一樣寫出全新且能夠準確表達的基因序列，只能是對自然基因進行模仿或者加強；在移植環節，人類還難以制造基因組生存的環境——細胞。這與克隆生物、試管嬰兒等技術所遭遇的瓶頸一樣。無論是從細胞里提取出來的基因，還是體外受孕的受精卵，都需要回到合適的生長環境，比如細胞或胎盤中。

　　高福表示，“現在還很難評估文特爾團隊研究的實際應用前景，目前經典的應用技術是青蒿素、胰島素等‘半合成’生物技術。”

　　“合成生物學在中國還處于建設學科的階段，文特爾團隊用了15年，花掉了7000萬美元，其他國家的科學家是否需要進行同樣的基礎研究？”高福說，“我們需要考慮的是，如果不進行基礎研究，有可能面對未來的專利壟斷問題，但我們也有更為緊迫的任務，諸如解決中國眼前的醫療、環境問題。”

　　“窺視”生命本質：從“多利”到“辛西婭”

　　人類應不應該制造新的生命體？上世紀90年代，克隆技術在全世界掀起巨大爭論。這一次，文特爾有了更大的麻煩，“人造生命”不僅挑戰上帝的創造，也遭到了達爾文主義者的詰難。

　　1996年，第一個真正意義上的克隆哺乳動物“多利羊”的誕生，就引起過這種爭論。在“多利羊”之后，克隆貓、克隆猴等相繼誕生，意大利甚至有克隆嬰兒的報道，但至今未獲證實。克隆實質上是一種無性繁殖技術，它是將體細胞中完整的基因組提取出來，注入一個卵細胞空殼中，由此培育出基因型完全相同的后代。與克隆不同的是，文特爾采用的基因合成技術是根據DNA排序，通過人工合成排列堿基而組成基因。

　　“這項研究涉及公共健康和安全問題，需要從哲學層面上加以關注。”聽證會上，黑斯廷斯中心的生物倫理學家格雷戈里認為，“美國聯邦政府應該在更高層面完善現有的監管框架。”

　　隨著1970年代出現的重組DNA技術，在這一領域工作的研究人員開始擔心可能招致的風險。1975年2月，美國科學界在加利福尼亞州阿西洛馬爾召會議，討論潛在的生物危害和生物技術管理制度，擬訂了確保DNA重組技術安全的自愿原則。2007年6月，多位科學家在《自然·生物技術》雜志上發表題為《DNA合成與生物安全》的文章，提出了由合成公司、研究機構及政府管理機構相互配合、共同遵守的框架。

　　“科學界的規范并不能阻止不負責任的研究者，” 華中科技大學哲學系教授殷正坤在接受《中國新聞周刊》采訪時說，“真正發揮作用的是有關轉基因技術的嚴格審查和準入法規、有關輔助生殖的法規，以及禁止生殖性克隆的國際共識等。盡管中國的合成生物學研究剛剛起步，學界與政府還是應該盡早考慮嚴格的規范與審查。”

　　文特爾團隊表示，他們的研究不會為任何恐怖分子所利用，他們已經故意制造缺陷，使生物在實驗器皿外不可能生存。

　　實際上，更大的爭議在另一個維度。

　　英國牛津大學倫理學教授朱利安·薩烏萊斯庫評論說，“文特爾推開了人類歷史上最重要、最基礎的那扇大門——窺視生命的本質。他直接扮演了上帝的角色，創造出自然界原本不存在的新生命。”

　　“對他們來說，反對合成生命是一種信仰的直覺，這種直覺相信生命只能由上帝創造，或是在自然界中經過長期進化形成，只有順應自然發展規律的行為才是符合倫理的。”殷正坤認為，“尊重生命確實是一條基本的倫理原則，但尊重生命并不意味著我們對地球上任何生命形式都不能利用和改造，況且，目前也只做到了改造這一步。” ★