2010年有許多科學(xué)熱點(diǎn),最驚世駭俗的也許莫過于這個(gè)——美國著名生物學(xué)家克雷格·文特爾領(lǐng)導(dǎo)的研究小組報(bào)告說,他們成功制造出了有史以來的第一個(gè)“人造生命”!
一石激起千層浪。有人說:“地球上出現(xiàn)了第一個(gè)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(chuàng)世紀(jì)’的2.0版本!”有人說:“他無異于打開了潘多拉的魔盒?!薄?br/> 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(gè)宇宙,在我們這顆小小的藍(lán)色行星之外,至今沒有發(fā)現(xiàn)生命存在的任何跡象。到底是誰創(chuàng)造了它?
對于一些人來說,這個(gè)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(chuàng)造的。獲得過諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家尤雷在1950年推測,早期的地球大氣中含有非常復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì),在光、熱和電的作用下,很有可能合成生命物質(zhì)。
尤雷的學(xué)生米勒決定用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)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(jìn)一個(gè)容器,相當(dāng)于制造了“一瓶原始大氣”,然后用火花放電模擬閃電。經(jīng)過一周的反應(yīng),他在油狀的沉淀物中發(fā)現(xiàn)了生命的構(gòu)成物質(zhì)——氨基酸。
米勒想用模擬大自然的方式,從非生命物質(zhì)中制造出生命,這真是一個(gè)偉大的實(shí)驗(yàn)!但是,他這算是成功了嗎?沒有,因?yàn)楸M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(xué)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(xué)家至今對生命定義的一些細(xì)節(jié)還存在爭議,但他們都同意生命至少要具備三個(gè)特征:
第一,生命必須有一個(gè)“容器”,如細(xì)胞的細(xì)胞膜、人的身體等。
第二,生命能進(jìn)行新陳代謝,能在酶的催化作用下與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)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(fù)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?yàn)樗鼈兏髯該碛胁煌倪z傳基因。但是你知道嗎,無論是一個(gè)人、一條魚還是一個(gè)細(xì)菌,構(gòu)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(hào)分別為A、G、C、T。
如果你看到這兒有點(diǎn)“犯暈”,不用著急,你現(xiàn)在不必搞懂它,只需要知道它是一類化學(xué)物質(zhì),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(gè)生物體是長出頭發(fā)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(fù)雜的微生物、植物和動(dòng)物,當(dāng)然也包括我們?nèi)祟悺?br/>
“人造生命”符合造
現(xiàn)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(xué)物質(zhì)。你現(xiàn)在已經(jīng)知道了,它們就是A、G、C、T四種堿基。這個(gè)好辦,有現(xiàn)成的可以買到。
有了“原材料”還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,就像光有一堆零件并不能制造出一臺(tái)機(jī)器一樣。還需要什么?沒錯(cuò),“圖紙”!考慮到實(shí)驗(yàn)效率,文特爾需要一張簡單的“圖紙”,所以他選擇了一種細(xì)菌(姑且稱為“細(xì)菌甲”),對它進(jìn)行“堿基測序”,把它的基因組的“構(gòu)造圖”畫了出來,并在計(jì)算機(jī)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(yùn)用化學(xué)方法對四種“原料”進(jìn)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(gè)人造基因組植入另一種細(xì)菌(“細(xì)菌乙”)中。這樣一來,“細(xì)菌乙”產(chǎn)生了兩個(gè)細(xì)胞,一個(gè)帶有它自己原有的基因組,另一個(gè)帶有人造基因組??茖W(xué)家在培養(yǎng)皿中放入一種特殊的抗生素,它能殺死“細(xì)菌乙”,卻對“細(xì)菌甲”不管用。幾個(gè)小時(shí)之后,那些帶有“細(xì)菌乙”原有基因組的細(xì)胞全部“死翹翹”了,而“合成細(xì)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(xué)物質(zhì)來制造活的生命了,盡管它只是個(gè)細(xì)菌!
我們用短短400多個(gè)字描述了這“人造生命”的誕生過程,但實(shí)際上,文特爾小組花了15年時(shí)間,耗資4000萬美元,才成功獲得了第一個(gè)能夠自我復(fù)制的合成細(xì)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(yuǎn)著呢!
雖然文特爾的研究成果被各國媒體大幅報(bào)道,但許多科學(xué)家謹(jǐn)慎地表示,它還不能稱為真正的“人造生命”。為什么呢?因?yàn)椤靶廖鲖I”只有基因組這部分是人工合成的,細(xì)胞的其他部分都是從天然的“細(xì)菌乙”那兒借來的,根本不是人造。像細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)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(xì)菌甲”的(兩者只有極其微小的差別),所以“辛西婭”的生物實(shí)質(zhì)就是“細(xì)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(chǔ)性的,并不是“徹底地人工制造一個(gè)新生物”。但他同時(shí)相信,“辛西婭”的成功至少從理論上證明,人類可以改變一個(gè)生物體的整個(gè)基因組。
會(huì)是人類的福音嗎?
有科學(xué)家認(rèn)為,人造生命如果真能實(shí)現(xiàn),將是一件美妙的好事。因?yàn)橐坏┘夹g(shù)成熟,就可以根據(jù)自己的需要?jiǎng)?chuàng)造出各種功能和用途的新生物來為人類造福。
比如可以創(chuàng)造出一種可以吸收大氣中的二氧化碳并將其轉(zhuǎn)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(jī)都將被一舉解決。
人類還可以制造出充當(dāng)環(huán)境衛(wèi)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(dāng)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(jīng)變得越來越糟糕的地球環(huán)境。
利用這一技術(shù),人類還可以發(fā)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(huì)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(jìn)行自我復(fù)制并不斷進(jìn)化,誰能保證人類不會(huì)對它們失去控制?
文特爾也承認(rèn),研究中涉及的技術(shù),理論上可以用于制造新的致病細(xì)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(xì)節(jié),而且在實(shí)驗(yàn)中也會(huì)采取措施,確保新造出的細(xì)菌只能在實(shí)驗(yàn)室“溫暖的培養(yǎng)液”中生存,不會(huì)成為“魔鬼細(xì)菌”。
掌握了人工合成基因組技術(shù),表明人類已經(jīng)從閱讀基因密碼轉(zhuǎn)向有能力編寫它。如果有人以優(yōu)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(yuǎn)無法停下探索自然奧秘的腳步,但人類更應(yīng)該發(fā)展自己的智慧,把握好手中這把叫做科學(xué)的雙刃劍。