盘点未来或改变世界的十二件大事(3)

2014-09-29 17:23 浏览评论

　　3.人造生命

　　合成生物学(synthetic biology)能够改造有机体，但它能

　　赋予无生命物质生命吗？

　　一位科学家将少量无机化合物添加到冒着气泡的烧杯中，然后摇了一摇。瞧，微妙的反应发生了，新的生命形式自行组装而成，马上就能够繁殖生长。上述场景就是对合成生物学或实验室中创造生命的通俗想象。

　　不过，该领域的研究者对给无生命物质赋予生命并无兴趣。事实上，无生命的化合物在没有指导的情况下如何自组装形成有生命且可自我复制的细胞，科学家对这些基本过程仍知之甚少。在 1952年着名的米勒－尤列(Miller-Urey)实验中，二人以原始大气为原料制备得到了氨基酸，但这一实验难以重复。

　　如今的合成生物学，更侧重于修改现有的有机体。合成生物学可以被视作加强版的遗传工程：合成生物学家所做的，不仅仅是替换一个基因那么简单，而是修改一大段基因，甚至整个基因组。DNA的改变可以迫使生物体大量合成化学物质、燃料，乃至药物。“他们的工作就是从零开始构建出生命指令，并将这些指令加入到某些已经存活的生物体中，取代原有的指令， ”美国斯坦福大学的生物工程学家德鲁?恩迪(Drew Endy)解释说，“合成生物学为生命在世间的散播定义了又一条途径。从此，生命无须再直接从父母那里遗传了。”

　　就这一点来说，一些科学家认为，用人造细胞去复制现有细胞是没有任何道理的。美国哈佛医学院的遗传学家及相关技术研发者乔治?M?丘奇(George M. Church)就主张：“与其造出一个与现有细胞非常相似的细胞，还不如直接利用现有细胞。”

　　合成生物学实际上就是把大规模工程学引入生物学领域。设想这样一个世界：无需机械或人工的手段编织椅子的外形，经过编程的竹子就可以长出椅子来；自组装的太阳能面板(即经过改造的树叶)可为房屋供电；树木的根部可以分泌柴油燃料；经生物工程改造的生物系统在气候变化的条件下同样能茁壮成长，有些还能用于清除污染；重编程后的细菌甚至能够潜

　　入人体内，在我们的机体内部汇集成一支治疗疾病的医生大军。

　　丘奇主张：“总体说来，任何能制造出来的东西都可以用生物学的方法来生产。”合成生物学在小规模水平上已经付诸实用：从耐高温微生物体内提取的、常用作洗衣粉添加剂的酶，经过改造已经能够在冷水中发挥效用，因此可以节约能源。

　　合成生物学“将彻底改变未来 100年内我们制造任何东西的方式”，美国华盛顿特区伍德罗?威尔逊国际研究中心(Woodrow Wilson International Center for Scholars)科学、技术与创新计划主管戴维?雷赫斯基(David Rejeski)预言：“我们能够在生物学相关尺度上设计物质，如此巨大的变革可以与 19世纪的工业革命相媲美。”

　　宏伟的前景也会带来巨大的风险——实验室中经改造的有机体可能逃逸。目前绝大多数的人造有机体还比较脆弱，尚无法在野外环境中生存。针对未来更加成熟的人造有机体，合成生物学家期望能够制定出多种形式的安全保护措施，诸如严格监管、在新的遗传密码中嵌入某种自毁序列等。由于科学家能够在基因水平上完全重塑有机体，他们有办法让人造有机体与自然系统隔离开——恩迪说：“我们能让它们快速失去活性。”

　　虽然如此，一些科学家仍在尝试真正的再造生命。美国 J?克雷格?文特尔研究所的卡罗尔?拉蒂格(Carole Lartigue)、汉密尔顿?史密斯(Hamilton Smith)与同事已经从零开始合成出了一个细菌的基因组，甚至将一种微生物转变成了另外一种(参加第 34页《“人造生命”背后》一文)。其他地方的科学家已经构建出了人造细胞器(organelle)，甚至还成功制造出一种全新的细胞器——合成体(synthosome)，用于制造合成生物学所需的酶类。从零开始制造生命或许即将实现。

　　这样的科学壮举并不意味着科学家已经理解了生命最初诞生的方式，却激起了一些人士的担忧，他们认为人不应当拥有神一般的能力。不过，创造生命还可能让我们变得更加谦逊，因为它会改变我们对于与我们相伴的生命形式的理解。“好处将是，与分子水平上的生命合作重建我们的文明，可持续地生产我们需要的物质、能量及原料，”恩迪说，“我们将与地球上的其他生命形成一个合作的平衡，实现的方式与目前人类和自然的相互作用方式截然不同。”