5月20日，美國私立科研機構(gòu)克雷格·文特爾研究所的一個科學(xué)家小組在美國《科學(xué)》雜志上宣告世界上首例人造生命誕生。這個被命名為“辛西婭”(意為“ 人造兒”)的人造細(xì)胞，是一種由人工合成的基因組所控制的單細(xì)胞生物，是地球上第一個由人類制造的能夠自我復(fù)制的新物種。

　　“辛西婭”顛覆了有關(guān)生命屬性的經(jīng)典認(rèn)識，引發(fā)全世界的廣泛關(guān)注和爭議。人們在問：對人類而言，這項新技術(shù)福耶？禍耶？

　　中國科學(xué)院院士、著名生物學(xué)家楊煥明在接受本報記者專訪時指出，這項新技術(shù)具有里程碑意義，而對于可能造成的風(fēng)險和生命倫理方面的問題，要正確地加以評估并科學(xué)地管理控制。

　　經(jīng)過漫長歲月進化而來的生命，其奧秘一直讓人類困惑。現(xiàn)在，隨著世界上首個“人造生命”的誕生，人們在解密的道路上似乎已“柳暗花明”。

　　“他”？“她”？“它”？

　　“這是第一個人造細(xì)胞”，“地球上第一個父母是電腦，卻可以進行自我復(fù)制的物種”

　　對于“辛西婭”這個新物種，許多人至今仍感到迷茫，甚至不知道該稱呼“他”、“她”還是“它”？

　　楊煥明對此解讀說，以美國生物學(xué)家文特爾教授為首的科研團隊把生物支原體作為研究對象，在分析自然的支原體基因組脫氧核糖核酸(DNA)序列、解讀其基因結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，用計算機重新設(shè)計了盡管相似、但確實不同的一個新基因組，這一人工合成的基因組“替換”了自然支原體原先的基因組，“接管”了細(xì)胞的所有活動，不但存活并能不斷繁殖。用文特爾的話說，“這是第一個人造細(xì)胞”，“地球上第一個父母是電腦，卻可以進行自我復(fù)制的物種”。

　　生命進化用了幾十億年時間，現(xiàn)在的設(shè)計和合成則把生命進化的時間大大縮短了。楊煥明指出，這是“生命科學(xué)史上一個里程碑”，譜寫了現(xiàn)代生物技術(shù)的新篇章。它將在多方面改變醫(yī)學(xué)和整個生命科學(xué)，對人類社會產(chǎn)生重大影響。

　　作為近年來興起的一門新學(xué)科，合成生物學(xué)是建立在基因組學(xué)、生物信息學(xué)、遺傳學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)之上的交叉學(xué)科。它從最基本的生命要素開始研究，目的是建立自然界中不存在的人工生命體系。人造生命只是一小步，但也可能是人類認(rèn)識生命、認(rèn)識自身的一大步。

　　神創(chuàng)論、進化論、“被制造”

　　從合成生物學(xué)的角度來認(rèn)識，生命的本質(zhì)是序列的、數(shù)據(jù)的，可以用計算機來設(shè)計

　　生命的本質(zhì)是什么？來自哪里？人類對此進行了長期探索。但限于當(dāng)時的科技水平和認(rèn)識能力，人們無法解釋生命本質(zhì)和起源，因此有了上帝造物，女媧造人之說。

　　直到19世紀(jì)，英國偉大的科學(xué)家達(dá)爾文創(chuàng)立了生物進化論，才改變了人們對生命的觀念，進化論逐步開始取代神創(chuàng)論。在此前后，人們發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞和基因，但仍不能真正解釋生命。進入20世紀(jì)，遺傳物質(zhì)是DNA的證明，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，大大推動了生命科學(xué)的發(fā)展。從20世紀(jì)之末至21世紀(jì)初，“人類基因組計劃”的完成，人類生老病死的“天書”開始破解，幾十種動植物和近千種微生物基因組的測序，多條生物代謝途徑、信號傳導(dǎo)通路和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的闡明，基因組學(xué)時代的到來，為人類設(shè)計、合成生命打下了基礎(chǔ)。

　　幾乎與此同時，DNA測序和化學(xué)合成、DNA重組和大片段克隆、轉(zhuǎn)基因和基因組轉(zhuǎn)移等技術(shù)，以及計算機和信息技術(shù)的快速發(fā)展，為模塊化、工程化、標(biāo)準(zhǔn)化重新設(shè)計和合成基因及基因組提供了可能。2003年，斯密斯等合成了一個噬菌體的基因組。2007年， 羅克斯等合成了非典病毒。但合成的都是很小的基因組，增加或者改變的不超過10個基因，不能說是能獨立生存的生命。

　　文特爾研究所進行了開創(chuàng)性的研究，他們要合成的人工基因組長達(dá)100萬多個核苷酸，大約有1000個基因。這畢竟是件不容易的事。文特爾談到這項研究的艱辛?xí)r說，他領(lǐng)導(dǎo)的由生物學(xué)家、信息技術(shù)和環(huán)境專家等組成的400人精英團隊用了大約15年的時間、耗資4000多萬美元才完成了此項工作。在這個過程中，他們需要開發(fā)新的工具和技術(shù)，建立如何將基因和基因組從一個物種移植到另一個物種中去。經(jīng)過多次失敗的嘗試，才合成了目前為止實驗室合成的最大化學(xué)定義的生命結(jié)構(gòu)。

　　人類扮演了“上帝”的角色，人類開始自己制造生命。“人造生命證實了我們迄今對生命的認(rèn)識”，楊煥明院士說，從合成生物學(xué)的角度來認(rèn)識，生命的本質(zhì)是序列的、數(shù)據(jù)的，可以用計算機來設(shè)計。人類第一次把對生命的認(rèn)識變?yōu)樯�命的“制造”�?/p>

　　小細(xì)菌、新系統(tǒng)、大產(chǎn)業(yè)

　　重新設(shè)計、制造新的生物系統(tǒng)，使解決能源、材料、健康和環(huán)保等問題不再是神話

　　科學(xué)技術(shù)的進展推動人類社會向前發(fā)展，使人類擺脫落后的生產(chǎn)和生活方式，并創(chuàng)造了巨大的社會財富。但與此同時也產(chǎn)生了一系列問題，如能源危機、環(huán)境污染、氣候變化和生態(tài)失衡等重大災(zāi)難，這成為制約人類社會發(fā)展和進步的瓶頸。而合成生物學(xué)的突破性進展彰顯出應(yīng)答這些挑戰(zhàn)的巨大潛力，為人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展帶來新的選擇和希望。正如英國皇家工程學(xué)院最近在一篇報告中指出的，“合成生物學(xué)有可能創(chuàng)造另一系列新的大型產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展對于英國、歐洲和世界經(jīng)濟的發(fā)展可能產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。”

　　楊煥明說，既然現(xiàn)在可以設(shè)計一個生命 (細(xì)菌)，盡管它還很原始，還很小，還沒有實際應(yīng)用價值，但很快，其他生命，至少單細(xì)胞的生命，都能人工設(shè)計和制造。通過對現(xiàn)有的、天然存在的生物系統(tǒng)的分析和研究，完全可以進行重新設(shè)計、制造新的生物系統(tǒng)，使解決能源、材料、健康和環(huán)保等問題不再是神話。

　　生產(chǎn)新生物能源。科學(xué)家提出用地球上越來越多的二氧化碳為原料，取代玉米等糧食作物來制造甲烷，其轉(zhuǎn)化器是一種專門的人造生物。美國人利用大腸桿菌生產(chǎn)柴油和汽油，技術(shù)上已獲得成功。文特爾聲稱，這樣的新能源生產(chǎn)方式將完全取代傳統(tǒng)的以石油為中心的化石能源工業(yè)體系。

　　生產(chǎn)新藥、加速疫苗研制，提高醫(yī)療水平。昔日遺傳工程生產(chǎn)的胰島素等，都是基因的直接產(chǎn)物即蛋白質(zhì)，現(xiàn)在不僅可以設(shè)計新的生物細(xì)菌來生產(chǎn)這些東西，還可以生產(chǎn)非蛋白質(zhì)的生物有機物。目前，科學(xué)家利用這一技術(shù)研發(fā)具有廣泛保護作用、抵抗復(fù)雜多變病毒的疫苗，美國能在24小時內(nèi)生產(chǎn)出新的候選疫苗。再比如青蒿素，原來只有中國產(chǎn)的青蒿才能生產(chǎn)它，提取費用很高，通過合成生物學(xué)的方法，美國現(xiàn)在用改造的大腸桿菌工業(yè)化生產(chǎn)青蒿素，大大降低了成本。另外，制造特定的工程細(xì)胞，用于治療，傳遞治療藥物，還可以使一些惡性細(xì)胞“改惡從善”。

　　生產(chǎn)食品。利用合成生物學(xué)技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)和維生素等。以楊樹為例子，消化其木質(zhì)素非常困難，很難轉(zhuǎn)換成糖和酒精。通過改變楊樹的基因組，把木質(zhì)素轉(zhuǎn)換成纖維素，纖維素變成糖和酒精就容易多了。歐洲現(xiàn)在通過變換楊樹的基因組，可以直接發(fā)酵，制造糖，盡管現(xiàn)在不能食用。

　　解決環(huán)境問題。“人工細(xì)菌”同樣可以大顯身手，監(jiān)測土壤、工廠、河流、海洋和大氣中的污染，并分解這些污染物，達(dá)到凈化環(huán)境的目的。總之，合成生物學(xué)技術(shù)將在各領(lǐng)域產(chǎn)生新的產(chǎn)品和應(yīng)用。

　　起點、發(fā)展點、制高點

　　中國合成生物學(xué)起步較早，但仍需加大投入，追趕國際先進水平

　　合成生物學(xué)正處于加速發(fā)展的階段，并有望成為21世紀(jì)引領(lǐng)生物學(xué)甚至整個科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的重要學(xué)科。由于它以解決人類社會中的重大問題為出發(fā)點，具有不可估量的潛在價值。因此許多國家對其非常看好，并正在投入巨大力量進行研發(fā)。據(jù)統(tǒng)計，美國已有357個合成生物學(xué)實驗室，數(shù)量位居各國之首。此外德國有62 個合成生物學(xué)實驗室，日本的類似實驗室有60個，中國現(xiàn)有8個。

　　美國和歐盟一向非常重視合成生物領(lǐng)域的研發(fā)。美國能源部特地分析了人類生存需要的100多種基本的生物有機物，據(jù)研究都有可能用合成生物學(xué)技術(shù)生產(chǎn)，最終目標(biāo)是解決能源、環(huán)境和醫(yī)學(xué)等方面問題。為此，過去兩年美國政府資助的合成生物學(xué)項目已近40項。

　　歐盟于2007年啟動了《合成生物學(xué)——新出現(xiàn)的科學(xué)技術(shù)》引導(dǎo)項目共18項，英國生物技術(shù)與生物科學(xué)理事會在2008年將合成生物學(xué)列為優(yōu)先資助的研究領(lǐng)域，目前已投入近1000萬英鎊的資金。英國明確提出要在該領(lǐng)域保持和提高其國際領(lǐng)先地位。此外，日本、韓國、印度、新加坡等國正在奮起直追，僅從發(fā)表的研究論文數(shù)量看，呈直線增長的態(tài)勢。

　　中國合成生物學(xué)起步較早，早在上個世紀(jì)60年代，我國科學(xué)家曾做出人工合成胰島素等舉世聞名的成就。之后，中國通過參加“國際人類基因組計劃”，縮短了與發(fā)達(dá)國家在這一領(lǐng)域的差距。中國在干細(xì)胞方面的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，取得了公認(rèn)的成就，這些都為醫(yī)學(xué)合成生物學(xué)奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)在，中國科學(xué)家已注意合成生物學(xué)的興起并開展了相關(guān)研究，正處于一個快速的發(fā)展點上。中國科學(xué)家積極開展國際合作，參與了歐盟的第六框架計劃合成生物學(xué)的研究項目。同時還在國家自然科學(xué)基金的資助下，開展基因組最小化的研究。此外，中國許多高校都曾派出大學(xué)生代表團參加了一個設(shè)計生命部件的國際競賽，并多次得獎。

　　楊煥明認(rèn)為，中國已顯示出在合成生物學(xué)方面的潛力。正在進行的工作，除了與歐盟的合作項目外，多數(shù)還處于前期準(zhǔn)備階段。為此，我國仍需加大投入，整合力量，追趕國際先進水平，搶占制高點。

　　質(zhì)疑者、批評者、支持者

　　從技術(shù)層面可設(shè)計基因開關(guān)；從社會層面，生物安全和生物防護需提上日程

　　人造生命的出現(xiàn)如同“爆炸一顆原子彈”，在國際科學(xué)界和全世界引起強烈震動。批評者和支持者各執(zhí)一詞。美國總統(tǒng)奧巴馬立即表示要對其進行風(fēng)險評估，美國眾議院能源和商務(wù)委員會為此還于5月27日舉行了聽證會。

　　批評者認(rèn)為該成果顛覆了倫理觀念，破壞了有關(guān)生命屬性的基本信念。還有人說，這項技術(shù)打開了“潘多拉盒子”，會造出人類無法控制的新物種，給人類帶來危害。

　　文特爾回應(yīng)了社會輿論的質(zhì)疑和關(guān)切。他說，設(shè)計的人造細(xì)胞非常脆弱，離開了實驗室無法存活。他的團隊研究的目的是將這些新技術(shù)商業(yè)化。他還承認(rèn)不能憑空創(chuàng)造生命，是“時間父親”和“自然母親”提供大量的幫助，負(fù)責(zé)設(shè)計和定義了真正的細(xì)胞，才使這個人工合成結(jié)構(gòu)有了生命。

　　楊煥明認(rèn)為，對科技成果，首先要從科學(xué)上肯定其進展。如果說有什么問題，就是又一次拉開了發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家之間的差距。據(jù)悉，文特爾對構(gòu)建的人造生命技術(shù)已提出了專利申請。

　　楊煥明指出，引用人造生命創(chuàng)造者的解說，是為增進對這個問題的理解。在發(fā)展中國家對這一技術(shù)不理解的情況下，泛泛討論一項新技術(shù)帶來的危害，會產(chǎn)生不必要的恐懼，這非常有害，客觀上將延緩科學(xué)的發(fā)展。

　　楊煥明還以核技術(shù)為例作進一步說明，他說，世界上有很多核武器，人們曾擔(dān)心毀滅世界，但這種情況并沒有發(fā)生，因為有國際防范機制加以管理和控制。對于生物合成技術(shù)，應(yīng)看到其發(fā)展會造福人類，對其造成的風(fēng)險和生命倫理方面的問題，應(yīng)正確地加以評估并科學(xué)地管理控制。從技術(shù)層面來說，科學(xué)家對此已有預(yù)見和防范手段，對造出的新物種，里面可設(shè)計基因開關(guān)，控制其壞的方面。一些工程細(xì)菌，到一定的時候，讓其自然滅亡，而不對人類社會和環(huán)境造成危害。從社會層面來說，生物安全和生物防護提上日程，首先有關(guān)部門加強管理，包括法律上的管理；其次是科學(xué)家的責(zé)任，防止對這一技術(shù)的誤用；其三，公眾對科學(xué)信息全面真實的了解，防止不必要的恐慌。

　　本報記者 吳迎春