人造生命

袁越

有句俗語說得好：要想真正了解一樣?xùn)|西，最好的辦法就是自己造一個(gè)出來。所以，如果我們想要搞清楚生命到底是如何在地球上誕生的，活著和死亡之間的區(qū)別到底在哪里，最好的辦法就是從無到有地造一個(gè)生命出來。

生命的基本單元是細(xì)胞，如果有誰能從碳、氫、氧等基本元素出發(fā)，不借助任何其他生命的幫助，在實(shí)驗(yàn)室里制造出一個(gè)活的細(xì)胞，那絕對(duì)會(huì)是科學(xué)史上的一個(gè)里程碑事件。2018年11月7日出版的《自然》（Nature）雜志用一組封面文章介紹了人造生命領(lǐng)域的新進(jìn)展，不少科學(xué)家樂觀地估計(jì)，人類將在10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

事實(shí)上，類似的嘗試從20多年前就開始了。最先開始嘗試的是人工模擬新陳代謝，這是生命的基本特征之一，也是我們判斷一個(gè)細(xì)胞到底是活著還是死了的常用標(biāo)準(zhǔn)。新陳代謝的核心就是各種酶，而酶是可以人工合成的，只要我們搞清了新陳代謝的每一個(gè)步驟，就能在試管里把新陳代謝的基本過程還原出來，只不過這種在體外進(jìn)行的新陳代謝只能自主地維持很短的時(shí)間而已。

下一個(gè)嘗試的是信息傳遞，也就是用人造DNA來代替細(xì)胞內(nèi)原有的DNA。美國“科學(xué)狂人”克里格·溫特（Creig Venter）博士是第一個(gè)成功實(shí)現(xiàn)這一壯舉的人，他領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組用一條人工合成的DNA長(zhǎng)鏈把一個(gè)活細(xì)菌原有的基因組全部替換掉了，這個(gè)細(xì)菌也順利地?fù)u身一變，成為一個(gè)全新的細(xì)菌物種。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是在2010年完成的，當(dāng)年在全世界引起了很大的轟動(dòng)。雖然溫特堅(jiān)稱這就是人造生命，但多數(shù)人并不同意，因?yàn)樗仨毷褂昧硪粋€(gè)活細(xì)胞作為DNA的受體，并不是從頭開始的人造生命。

不管怎樣，這項(xiàng)成果意義重大，起碼從理論上證明了生命的圖紙是完全可以在實(shí)驗(yàn)室里事先畫好的。溫特實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們此后不斷地刪減基因，試圖找出能夠讓一個(gè)細(xì)胞活下去所需的最小基因組。最終這個(gè)數(shù)字降到了473，也就是說這個(gè)細(xì)胞最少需要473個(gè)基因才能正常地活著。只要少一個(gè)基因，要么它很快就死了，要么它永遠(yuǎn)無法繁殖，那就不能稱之為生命了。

這473個(gè)基因的具體功能大部分都已弄清，但還有大約100個(gè)基因的作用仍然是個(gè)謎，原因就在于科學(xué)家并不十分清楚受體細(xì)胞里面到底含有哪些東西，變量太多了。如果真的是從頭開始合成生命的話，那么細(xì)胞里的每一種成分都是已知的，每一種基因的功能自然也就會(huì)真相大白了。

既然已經(jīng)到了這一步，為什么細(xì)胞本身無法人工合成呢？答案就在于細(xì)胞內(nèi)部并不是一個(gè)中空的試管，而是被脂質(zhì)膜分成了很多間隔，每一種蛋白質(zhì)應(yīng)該待在什么地方都是固定好了的，一旦混起來就不能正常工作了。但是以目前的科學(xué)水平，這一點(diǎn)極難做到，這就是為什么人造生命遲遲無法成功的關(guān)鍵所在。

本期《自然》雜志的報(bào)道重點(diǎn)就是這一領(lǐng)域的新進(jìn)展。科學(xué)家們正在利用新開發(fā)的微流體技術(shù)，嘗試把蛋白質(zhì)和脂質(zhì)膜混合起來，構(gòu)建成具有特殊形狀的細(xì)胞器。如果這個(gè)難關(guān)被攻克了，距離真正的人造生命就不遠(yuǎn)了。

接下來還有一個(gè)微妙的問題需要回答，那就是到底應(yīng)不應(yīng)該賦予人造細(xì)胞進(jìn)化的能力。照理說，一個(gè)不會(huì)自我進(jìn)化的生命不能算是一個(gè)真正的生命。如果科學(xué)家的目的是為了研究生命的原理，那就必須允許人造細(xì)胞在離開實(shí)驗(yàn)室后繼續(xù)進(jìn)化。但是，如果科學(xué)家的目的是為了讓人造細(xì)胞完成某種特殊的工作，比如輸血或者清理石油污染，那么就不應(yīng)該讓它們繼續(xù)進(jìn)化。

至于說生物安全問題，科學(xué)家們普遍相信起碼目前還不用擔(dān)心，因?yàn)楝F(xiàn)有的人造細(xì)胞是極其脆弱的，不可能在野外生存。即使將來技術(shù)成熟了，科學(xué)家也很容易在其中安裝一個(gè)自殺開關(guān)，一旦出事就打開開關(guān)將其消滅。