改變未來的人造生命

楊子江

最近，來自美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們正在實(shí)驗(yàn)室人工構(gòu)造一種單細(xì)胞模型，這種模型能夠自我復(fù)制和進(jìn)化，已經(jīng)具備了“生命”的基本特征。這表明，科學(xué)家們已經(jīng)可以將沒有生命的物質(zhì)合成新的生命形態(tài)。

人工合成生命即將誕生

在意大利佛羅倫薩舉行的第15屆“生命起源國際研討會”上，美國的科學(xué)家們公布了他們目前的實(shí)驗(yàn)情況。這一消息聽起來好像是天方夜譚，但科學(xué)家們正在為此而努力。

美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院分子生物學(xué)家杰克·斯佐斯泰克說，目前，他正試圖建立一種單細(xì)胞模型，該模型幾乎可以算得上是一種新的“生命”形態(tài)。斯佐斯泰克的原型細(xì)胞由脂肪分子構(gòu)成——脂肪分子可以捕獲一些核酸，而核酸中則包含了復(fù)制源代碼——經(jīng)由外來能源(如太陽或化學(xué)反應(yīng))提供能量，這些原型細(xì)胞可以形成一個(gè)自我復(fù)制、自我進(jìn)化的生命系統(tǒng)，從而滿足生命環(huán)境的需要。

在第15屆“生命起源國際研討會”上，斯佐斯泰克透露了初步研究進(jìn)展：他已成功地實(shí)現(xiàn)帶有遺傳信息的原型細(xì)胞的復(fù)制，當(dāng)然，這種復(fù)制功能并非是完全自動的。比起人造生命其他領(lǐng)域的研究，原型細(xì)胞研究要激進(jìn)些。斯佐斯泰克的研究團(tuán)隊(duì)一直認(rèn)為，他們的研究并不僅僅只是一種思想，他們將是人造生命的創(chuàng)始人，并且很快會實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。然而?，F(xiàn)代生命比斯佐斯泰克等人所研究的簡單生命系統(tǒng)要復(fù)雜得多。

原型細(xì)胞與我們?nèi)祟惿眢w中的細(xì)胞并非完全一致。生命的功能，正如一臺簡單的毫微級計(jì)算機(jī)，就是利用能量促進(jìn)化學(xué)物質(zhì)的自我復(fù)制。如今，斯佐斯泰克實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)證明了核酸能夠在原型細(xì)胞中復(fù)制。雖然許多科學(xué)家對原型細(xì)胞研究工作持肯定態(tài)度，但并非所有科學(xué)家都承認(rèn)，原型細(xì)胞能夠?qū)ι钠鹪唇o出合理的解釋。美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室地球化學(xué)家邁克·魯塞爾認(rèn)為，斯佐斯泰克實(shí)驗(yàn)室的研究成果令人驚訝，對于生命起源的研究具有重大意義。但他也辯稱，地球最早的生命分子應(yīng)該是基于無機(jī)化合物，地球早期細(xì)胞的容器并非脂肪酸膜，而是鐵的硫化物。

會危及地球現(xiàn)有生物?

斯佐斯泰克表示，即使理論上生命可以起源于其他方式，但他的實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)假設(shè)從實(shí)驗(yàn)的角度來說都是相對合理的。他還表示，創(chuàng)造合成生命有三大難關(guān)：首先，需要?jiǎng)?chuàng)造細(xì)胞容器(即細(xì)胞膜)，以使細(xì)胞可以將壞分子阻擋在細(xì)胞外，允許好分子進(jìn)入，并擁有繁殖能力；其次。需要可以控制細(xì)胞各項(xiàng)功能的基因系統(tǒng)，使其可以繁殖并針對環(huán)境變化產(chǎn)生變異；另外，需要讓合成生命擁有從環(huán)境中獲取原材料作為食物，然后將其轉(zhuǎn)換為能量的新陳代謝功能。

人造生命與克隆不同。克隆是利用現(xiàn)有遺傳信息“復(fù)制”生命，而人造生命則是利用核苷等組成DNA的基本要素創(chuàng)造新生命。科學(xué)家們?nèi)绻茉O(shè)計(jì)并合成出新的生命，將會在未來幫我們干一些“臟活累活”，其中包括抵御疾病、減少溫室氣體等。不過，人類既要看到人工合成生命可能的巨大應(yīng)用前景，也必須意識到由此帶來的生物倫理問題，以及潛在的不可預(yù)知的安全性問題。比如，天花病毒的基因序列已經(jīng)公布，如果有相應(yīng)的儀器設(shè)備和技術(shù)，科學(xué)家就能通過人工合成使這一病毒死灰復(fù)燃。

有專家指出，地球上存在的每種植物、動物、菌類和原生動物都渴望成為“世界的統(tǒng)治者”。沒有什么東西比病毒和細(xì)菌更殘忍了，雖然它們已在這個(gè)世界上生存了相當(dāng)長的一段時(shí)期，但其他生物大部分依然健在，所以，合成生物不會讓人們的生存環(huán)境更加危險(xiǎn)。