合成生物學(xué)與生命謎題的追尋

姜韶東

日前，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表了兩篇生命科學(xué)方面的論文，主要作者分別是紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院的杰夫·博克教授和中國(guó)科學(xué)院植物生理研究所覃重軍研究員。兩位科學(xué)家分別帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)獨(dú)立地“創(chuàng)造”了生命：將原本有16條染色體的釀酒酵母細(xì)胞，融合成兩條和一條染色體的細(xì)胞。有人認(rèn)為這打開了人造生命的大門，也有人提出了倫理擔(dān)憂。生命究竟是什么？人類能不能“合成”或“創(chuàng)造”生命？

物性的神奇，生命的可愛

在浩渺的太空，地球是一顆蔚藍(lán)的美麗星球。動(dòng)物、植物、真菌、原生生物、原核生物以及病毒在此生息繁衍，演繹出絢爛多姿的生命華章，孕育了繁榮的地球文明。

那么，生命是什么？它如何產(chǎn)生，從哪里起源，如何演化，本質(zhì)特征又是什么呢？今天，生命科學(xué)的進(jìn)展讓我們對(duì)謎題步步逼近，卻又帶來更多疑問，關(guān)于生命的起源，至今尚無定論。

可愛的生命激勵(lì)著一代代科學(xué)家認(rèn)真觀察、深入探究，形成了許許多多的真知灼見，人們對(duì)生命的認(rèn)識(shí)逐漸豐滿——

1859年11月，達(dá)爾文積二十余年潛心研究的科學(xué)巨著《物種起源》發(fā)表，旗幟鮮明地提出進(jìn)化論的觀點(diǎn)，物種演化的路徑變得不再虛無縹緲：一個(gè)物種與另一個(gè)物種、現(xiàn)存物種與已經(jīng)消亡的物種之間有了邏輯銜接。

1865年，現(xiàn)代遺傳學(xué)之父孟德爾在奧地利發(fā)表分離與自由組合兩大遺傳學(xué)定律，找到了生命性狀在父母代與子代之間傳遞的重要規(guī)律。

1944年，諾貝爾獎(jiǎng)得主薛定諤運(yùn)用物理學(xué)和化學(xué)原則審視生命，發(fā)表演講集《生命是什么》，這一石破天驚的著作推動(dòng)眾多物理學(xué)家和化學(xué)家投身生命科學(xué)研究，生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)開始被逐步破譯。

1952年，在前人研究基礎(chǔ)上，赫爾希通過噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)。

1962年，物理學(xué)家威爾金斯、物理學(xué)家克里克以及生物學(xué)家沃森提出DNA雙螺旋分子結(jié)構(gòu)。他們一同登上諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)，拉開了現(xiàn)代分子生物學(xué)的大幕……

歷史的車輪不斷向前，科學(xué)的進(jìn)展永無停歇。

今天，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的逐步完善，科學(xué)家對(duì)生命和生命現(xiàn)象的研究如虎添翼，基因的表達(dá)調(diào)控與生命性狀之間建立起密如織網(wǎng)的聯(lián)系，物質(zhì)基礎(chǔ)與生命表型實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。然而，這些經(jīng)典的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段仍然處于描述、發(fā)現(xiàn)、歸納已存在的生命和生命現(xiàn)象的階段：生命雖然有其物質(zhì)基礎(chǔ)，但是一個(gè)生命必須來自另一個(gè)生命，即使是克隆技術(shù)，克隆出新生命的體細(xì)胞依然來源于已存在的生命。

于是，為了更深入的理解物質(zhì)與生命，一個(gè)相當(dāng)大膽的想法產(chǎn)生了：我們能否不借助已有的生命（包括不借助已存在的生物大分子和細(xì)胞），人為地設(shè)計(jì)、合成、組裝出生命呢？這種方法論上的革新催生了合成生物學(xué)的誕生。

機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存

人們對(duì)于生命本質(zhì)的終極探索還在路上。合成生物學(xué)的迅猛發(fā)展必將對(duì)未來產(chǎn)生重大影響，掀起新的科學(xué)浪潮。

20年來，大規(guī)模測(cè)序和生物組學(xué)提供了大量遺傳密碼數(shù)據(jù)，生物信息學(xué)為數(shù)據(jù)分析歸納提供了有力工具，系統(tǒng)生物學(xué)揭示了細(xì)胞內(nèi)有序運(yùn)行的精細(xì)圖景。

現(xiàn)在，合成生物學(xué)通過人工改造生命體，達(dá)成預(yù)期功能，把生物領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)化成實(shí)際生產(chǎn)力，解決能源、材料、健康等重大問題。2016年，北京大學(xué)藥學(xué)院周德敏教授依靠合成生物學(xué)手段，巧妙地利用人工密碼子翻譯系統(tǒng)，創(chuàng)造性地發(fā)明了一種新的疫苗研制策略，使得簡(jiǎn)單改造病原基因組序列后，就能生產(chǎn)高效減毒活疫苗和藥物，可廣泛用于幾乎所有病毒疫苗的生產(chǎn)。

但是，技術(shù)是把雙刃劍，合成生物學(xué)的顛覆性進(jìn)展也像一柄達(dá)摩克利斯之劍，高高懸在人們頭上——改造甚至創(chuàng)造新生命所帶來的巨大風(fēng)險(xiǎn)實(shí)實(shí)在在地存在于未來的科學(xué)研究中。

創(chuàng)造出適應(yīng)力強(qiáng)的物種是否會(huì)破壞生態(tài)平衡？新生命不是由已存在的生命帶來的，如果這種生命是有認(rèn)知能力的高等生物，這樣做是否可行？世界各國(guó)均對(duì)克隆人秉持保守的態(tài)度，不允許進(jìn)行人類的克隆，那么合成人呢？倫理的寬容度是否要調(diào)整等等問題，不一而足。

在詰問生命的終極探索中，我們還有很長(zhǎng)的路要走。而我們所邁出的每一步，都將伴隨著對(duì)已有社會(huì)倫理的沖擊和挑戰(zhàn)。不少科學(xué)家呼吁，希望社會(huì)學(xué)家、倫理學(xué)家和科學(xué)家能夠共同謀劃，對(duì)未來技術(shù)做出預(yù)期，提前制定出規(guī)范技術(shù)發(fā)展的倫理要求。

在這個(gè)過程中，我們或許可以這樣自?。喝绻f創(chuàng)新是科學(xué)進(jìn)步的發(fā)動(dòng)機(jī)，那么心懷敬畏就是不可或缺的剎車片。