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人造生命

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生命起源对人类来说一直是个未解之谜。最近,美国和其他国家的研究人员希望通过现代技术,创造人造生命。美联社20日报道,虽然人造生命技术处于起步阶段,但研究人员希望能在 生命起源对人类来说一直是个未解之谜。最近,美

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国和其他国家的研究人员希望通过现代技术,创造人造生命。美联社20日报道,虽然人造生命技术处于起步阶段,但研究人员希望能在3年至10年内取得突破。
  
  

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从其它生命中提取基因,建立新染色体。随后将其嵌入已经被剔除了遗传密码的细胞之中,最终由这些人工染色体控制这个细胞发育变成新的生命体。

人造生命 

北京时间10月8日,美国科学家克雷格-汶特表示,他目前已经在实验室成功地制造出一个合成的人造染色体,这意味着人类历史上的首个人造生命形态即将正式诞生。

克雷格-汶特在接受记者采访时表示,他成功地制造出人类历史上的首个人造染色体,将是一个极具里程碑意义的历史性事件,这表明人类目前不仅可以 “读懂”自己的基因组,而且还可以成功地通过人工手段进行复制。克雷格-汶特称,他将在数周时间内向外界公布这项最新研究成就的详细情况,但也有可能在8 日举行的美国科学年会上正式予以公布。克雷格-汶特说,整个研究小组共由20名基因领域最顶尖的科学家组成,新合成的人造染色体共有381个基因片断和 58万对基因密码组成,实验观测表明,新的人造染色体已经具备了自我复制的能力,这标志着实验已经取得了圆满地成功。

克雷格-汶特称,在漫长的研究过程中,科学家们首先得到一种细菌细胞的染色体组,将其植入到一种近亲细菌中,随后被植入的染色体组开始复制生长,最终将长成一个新的细菌。执行首次“染色体移植”项目的科学小组成员成功地制造出一个人造的染色体组,并仍在进行类似的试验,以便实现科研史上零的突破。此次试验获得成功,表明科学家们已经创造出一种新的人造生命的形式。与此同时,科学家还希望能制造出新的细菌种类,充当绿色
能源以替代石油和煤、分解有毒废物、吸收二氧化碳气体和大气中其他温室气体。但是事情往往具有双面性,这种开创性的研究也引起科学界的疑虑,有科学家担心,也许有一天这项技术被用作制造新一代生化武器的用途。

克雷格-汶特对记者表示,人造染色体工作涉及一种名为Mycoplasma genitalium(一种通过性传播、感染人类的寄生虫)的简单细菌,这种细菌已经被美国马里兰州的一家研究所研究多年,他们早期的目标是确定维持生命的最少基因,并在1999年取得了一定的进展。在实验中,美国的基因组学研究的大师、先锋级人物克雷格-汶特还展示了他的最新技能--“细菌炼金术”,即利用“基因组移植”方法将一个细菌种变成另外一种细菌。这项进展是向着克雷格-汶特教授的创造合成生命形式的目标前进的又一重要步骤。在过去的几年里,克雷格-汶特和同事确定出,一种最小的基因组至少需要含有400个基因来维持一个自由生活的细胞。他们通过系统地剔除简单细菌Mycoplasma genitalium的基因达到了。

 人造生命

美国科学家表示,人造生命与克隆存在着质的区别,克隆是利用现有遗传信息“复制”生命,而人造生命则是利用核苷等组成脱氧核糖核酸的基本要素创造新生命。克雷格-汶特说,“这将是一个大新闻,每个人都将知道它,我们所说的是一项能从本质上改变我们世界的技术。创造样品细胞使宇宙中出现新的生命形式成为可能,也能够解释生命起源的奥秘。制造人造生命有许多关键要素,如细胞膜,它将允许人造生命细胞筛选出对生命成长有用的分子,为细胞分裂提供营养。此外还需要一个基因体系,以控制细胞的功能,使细胞能根据外界环境变化而繁殖或变异。最后,人造生命还需要一个新陈代谢系统,以从外界环境中吸收营养,并将营养转化为能量。人造生命将会在未来解决一系列目前人类难以克服的问题,其中包括抵御疾病、吸收温室气体以及处理垃圾等。”

人造生命的研究引发了许多道德伦理方面的争论,有科学家认为,这是在试图缩短几百万年来的进化历程,创立自己的生物起源版本。此外,很多科学家还担心潜在的生物恐怖和环境问题。有科学家提出,因为目前没有生物合成的相关监管规定,将来生物恐怖主义分子很可能利用这一技术制造致命病毒生化武器,而实验室中的人造细菌是否会给环境和人类

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带来更大的风险也让人忧心忡忡。对此,支持生物合成的科学家表示,生命并不是魔法,怀有宗教情结的老一代生物学家已跟不上科学的发展。克雷格-汶特表示:“当这些生命被创造出来时,它们将非常脆弱。让它们在实验室里存活一个小时将是一项巨大的成就。但如果说它们会走出实验室、甚至主宰我们,这是绝对不可能的。” 
  

三大要素编辑本段回目录

人造生命与克隆不同,克隆是利用现有遗传信息“复制”生命,而人造生命则是利用核苷等组成脱氧核糖核酸(DNA)的基本要素创造新生命。

意大利威尼斯一家人造生命研究机构的研究员马克·贝多说:“我们所说的是一项能从本质上改变我们世界的技术。创造样品细胞使宇宙中出现新的生命形式成为可能,也能够解释生命起源的奥秘。”

贝多认为,创造人造生命有三大要素。

首先,要有培育人造生命的“容器”,即细胞膜,允许人造生命细胞筛选出对生命成长有用的分子,为细胞分裂提供营养。

此外还需要一个基因体系,以控制细胞的功能,使细胞能根据外界环境变化而繁殖或变异。

最后,人造生命还需要一个新陈代谢系统,以从外界环境中吸收营养,并将营养转化为能量。

包括贝多在内的一些科学家相信,人造生命将会在未来解决一系列目前人类难以克服的问题,帮我们干一些“脏活累活”,其中包括抵御疾病、“锁住”温室气体和“吃掉”垃圾。

不是难题?编辑本段回目录

美国哈佛大学医学院的杰克·绍斯塔克是人造生命科学领域的“先锋”学者之一。他预测,研究人员将在6个月内完成贝多所说的第一个要素。他预测研究人员将利用脂肪酸制出合适的细胞膜。

绍斯塔克对实现第二个要素也持乐观态度。他说,研究人员可以充分利用核苷酸。核苷酸是由核苷与磷团结合而成的化合物,是组成DNA和核糖核酸(RNA)等生命基因体系的基本单位。他认为,在符合条件的细胞膜中加入适当比例的核苷酸,根据达尔文的进化论,生命便具备了繁殖的可能。

“我们不足以聪明到能创造所有东西,我们只是让生命的进化能力本身来做最艰难的工作,然后我们再来看有什么进展,”绍斯塔克说。

人造生命成人造魔鬼 科学家担心物种失控编辑本段回目录

两年前, 科学家们意外发现,脊髓灰质炎病毒能够在试管中的化学合成物中自动复制。由此,美国洛克菲勒大学的生物学家埃尔伯特·里勃切特得到启发,希望借助某种化学反应,制造出像活细胞一样可以自己生长的生命形式。

当地时间2004年12月21日,里勃切特博士领导的研究小组宣布,他们尝试创造人造生命已经进入实验阶段。这种人工生物叫做“囊生物反应器”(vesicle bioreactors),它很像某种低级的生物细胞,组成部分来自不同的生物材料:柔软的细胞壁是用蛋清中的脂肪分子制成的,细胞构成是从诸如大肠杆菌之类的活着的生物中得到的。

 人造生命

 很多科学家担心人类最终可能失去对新物种的控制

美国科学家正在制造具有工业和医学价值的“人造细胞”,这预示着人类探索人造生命迈出重要一步。

众所周知,要想成为一种生命体,就必须有一套生物系统来生成蛋白质,这是生命必不可少的特征之一。据报道,美国洛克菲勒大学的科学家将能够生产蛋白质的生物分子混合物悬浮在油中,形成微小的颗粒。然后,他们在这些颗粒外包裹住两层肥皂膜状的磷脂分子,像细胞膜一样将生物分子混合物颗粒包裹在其中。

经过观察发现,用分子膜包裹之后,生物分子持续生产蛋白质的时间比原来延长了一倍。为了进一步延长时间,科学家还在“细胞”中加入了一种细菌基因,这种基因可以控制生成一种名为α-溶血素的蛋白质。该蛋白质形状类似于桶,能够插入细胞膜形成小孔,环境中的营养物质便通过这些小孔进入“人造细胞”,自动补充制造蛋白质的原材料,这样,“细胞”就可以连续数日生成蛋白质。研究人员称,这种“人造细胞”可以像一个微型“工厂”,生成具有工业和医学价值的蛋白质。关于这项研究的细节,将发表在近期的美国《国家科学院学报》上。

人造生命的三项基本要素:生命必须有一个容器;生命能进行新陈代谢;生命可以被储存和复制。

从实验结果看来,里勃切特研究小组似乎成功制造出了一个人造细胞。但实际上,这些实验中的生物反应器并不能说是“活着”,因为这些合成囊只能生活在配置好的化合物中,仅仅存活数天而已。但是,这项研究距离合成生物这个新领域只有一步之遥,合成生物的目的是制成新的生物体。里勃切特在接受英国BBC采访时说:“如果这一切成为可能,我们就该重新思考一下生命究竟是什么。与其说这是个科学上的问题,不如说是一个哲学问题。对我来说,生命就像一个机器,一个由电脑程序控制的机器,仅此而已。”

像核技术一样,此项新技术既有巨大潜在利益也有许多风险。一旦这样的有机体被制造出来,就可以让它们去做自然界从未见过的事情。例如,可以把这种有机体投放到被原油污染的海水中,它们可以吃掉所有原油并把它分解成无害的成分,等海水中的原油被消化完,它们也就随即死去。风险来自这样一个事实:它们是人造物,但它们却是活的,它们可以从其环境中获取材料构

建起它们自身,并进行自我复制和取得进化。

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应该说,里勃切特通过实验制造出的一些生命物质,只是生物大分子的基本构成单元,它们还远不是生命。那么,怎样才算是生命?尽管目前科学家对生命定义的一些细节还存有争议,但他们都同意生命至少要具备3个特征:第一,生命必须有一个容器,如细胞的细胞膜、人的身体等;第二,生命能进行新陈代谢,可在酶的催化作用下跟环境做物质和能量的交换;第三,生命具有可以被储存和复制的化学指令,这些指令控制着生命活动,并且能复制遗传。

目前,这三项基本要素已经在实验室里分别模拟成功,尽管模拟实验解决的是一些最基本的单项问题,但科学家们还是宣称他们已经做好创造人造生命的一切准备工作。不久前,欧盟为开展这方面的研究曾拨专款900万美元。在此项研究的计划框架内,他们还在意大利威尼斯专门成立了世界上首家人造生命研究所,它被称作欧洲生命工程中心。美国马萨诸塞综合医院的微生物学家马丁?汉泽克认为,现在是开始实践性研究和着手全面实验的时候了。此项实验一旦取得成功,它将开辟人类生命工程的新纪元

任何人造生命都有可能演化成跟地球上现有生命形式完全不同的生命,成为无人类法控制的生物。按照达尔文进化论的观点,当今五彩缤纷的生物世界,都是由一个共同祖先即原始生命体演化而来。

原始生命体是怎样产生的?这一直是一个困扰科学界的谜团。

近50多年来,科学家们为了解开这个,一直进行“人造生命”的探索。

早在2001年11月21日,世界著名的基因大师、美国塞莱拉公司前总裁克雷格?文特尔就宣布开展一项新的研究,目标是利用人工合成的遗传物质,在实验室里制造一种在自然界中并不存在的新物种。文特尔的合作者包括遗传学家汉密尔顿?史密斯,史密斯是1978年诺贝尔生理学或医学奖获得者,是一位公认的DNA操作高手。美国能源部也慷慨解囊,为他们的研究划拨了总额300万美元的资金。

新研究计划拿生殖支原体作为研究对象,这种寄生在人体内却不引发疾病的细菌只有一条染色体,其中包含517个基因,是已知的基因组最小的生物。文特尔等准备首先将天然生殖支原体细胞内的遗传物质全部去除,然后合成出含有细菌生存所需最少基因数目的人造染色体。人造染色体最终将注入去除遗传物质的中空生殖支原体细胞,以进一步研究这种人造细胞能否存活与繁殖

文特尔解释说,他们的研究纯粹是基础性的,不是彻底人工制造一个全新的生物,而是在更大程度上对一种对生命体的改造。他认为,这项研究可以从根本上加深对细胞生存最关键条件的理解。如果初步实验取得成功,他们更长远的设想,是不断为其添加新功能,比如分解火力发电厂排放的二氧化碳,或生产可用作燃料的氢等,从而为低成本、高效率制造生物能源找到一条新出路。据说,美国能源部之所以愿意掏钱,主要是看中了研究的长远潜力。

 人造生命

尽管专家们从这种新技术中看到了无穷的好处,但很多人对于它可能给人类伦理观念带来的冲击,以及人类最终可能失去对新物种的控制等问题感到担扰。因为任何人造生命都有可能演化成跟地球上现有的生命形式完全不同的生命,成为无法控制的生物

对此,美国加利福尼亚大学分子生物学教授戴维迪默却认为,人类制造的任何东西都不可能与那些在自然界中进化了30亿年的生物竞争。而且科学家们还在设计另一层保护措施:所有人造生命都将依赖自然界不存在的化学物质,这些关键性的化学物质一旦消除,人造生命便即死亡。因此,人造生命失控的风险极其微小。

文特尔本人倒是承认,研究中涉及的技术,从理论上来说有可能用于制造新的致病细菌,甚至用于研制生物武器。但他说将慎重考虑该公布那些研究细节,而且在实验中也会采取特定措施,以确保新造出的细菌只能在实验室“温暖的培养液”中生存,不会成为“魔鬼细菌”。

研究者众编辑本段回目录

美联社说,全世界至少有数家研究机构正在努力培育人造生命。

位于美国华盛顿市郊区的J·克雷奇文特尔研究学会的研究人员培育人造生命的方法与贝多不同。他们将两个细菌的DNA互换,交换它们的“基因身份”。该学会正在为此申请专利。但学会研究人员认为,他们不是在重新创造一个生命,只是“"修改"一个生命,使其成为新的生命种类”。

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