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辛西娅

辛西娅

(人造生命)
2010年5月,世界首个“人造生命”日前在美国诞生,“人造生命”起名为“辛西娅”。
辛西娅资料
  • 中文名:人造生命
  • 外文名:Synthia
  • 项目负责人:J·克雷格·文特尔
  • 提出时间:2010年5月
  • 简介

    世界首个“人造生命”“辛西娅”

    2010年5月,世界首个“人造生命”日前在美国诞生,现在人类的能力已经拓展到可以“操纵”自然界。不过这一科技突破也引来不少诟病,批评人士说人类怎能堪当“造物主”之职。项目的负责人J·克雷格·文特尔将“人造生命”起名为“辛西娅”(Synthia,意为“人造儿”)。他表示:“‘辛西娅’其实是一个人工合成的基因组,是第一个人工合成的细胞,也是第一种以计算机为父母的可以自我复制的生物。”

    项目组其他成员表示,这仅仅是一个更宏大工程的一小步,未来他们甚至可以根据客户需求提供“定制”的有机物。此外,未来科学家还可以制造出能够产出石油或专以二氧化碳为食的环境友好型“人造生命”。文特尔自信地说,“人造生命”将成为非常强大有用的生物学工具。

    实验中,科研人员先将“山羊支原体”的内部挖空,再向其中注入“蕈状支原体”的DNA(脱氧核糖核酸),最后新的支原体终于开始自我繁殖,成为世界首个“人造生命”。

    虽然实验原理听起来很简单,但是科研人员在15年间花费4000万美元才得以成功,其中的难点就在于如何让人造基因序列生成人造染色体。科学家经过多年反复的实验,终于攻克了所有技术难题,制造出了“人造生命”。此次植入的DNA片段包含约850个基因,而人类的DNA图谱上共有约20000个基因。

    原理

    世界首个“人造生命”“辛西娅”

    人造DNA蚕食天然DNA

    ——这项研究由美国基因遗传学顶尖科学家克莱格凡特主持,历时10多年,耗资超过4000万美元。研究团队共有20多位科学家。名为“人造儿”的人造细菌内核是移植于实验室、完全人工合成的基因组。凡特博士表示这意味着“一个新时代的到来”。科学家们首先选取一种名为丝状支原体的细菌,对其基因组进行解码并复制,产生人造的合成基因组。然后,将人造基因组移植入另一种称为山羊支原体的细菌,通过分裂和增生,细菌内部的细胞逐渐为人造基因所控制,最终成为一种全新的生命。在培养皿中,合成细菌的分裂等行为就像天然细菌一样。科学家们在“人造儿”DNA上写入4个“水印序列”,使其有别于同类的天然细菌,以及在这种生物的后代中识别它的“祖先”。“当带着水印的细胞活了过来,我们欣喜若狂,它是一个活生生的生物了,成为了我们地球上各种生命的一部分。”凡特博士说。

    ——文特尔和研究人员从邮购得来的化学品中提取4种DNA片段,再用酵母将这些片段“粘”在一起,逐渐形成一个人造DNA。然后,人造DNA被植入受体的病菌内,其中一个携带人造DNA,另一个携带天然的DNA。培养皿中的抗生素把含有天然 DNA的细胞杀死,留下人造DNA的细胞继续繁殖。不久,受体内原来的细胞全部死去,只剩下人造DNA的细胞继续生长,一个全新的生命就“创造”出来了。

    文特尔表示,这项技术突破改变了“生命”的传统定义。他说:“染色体组就像计算机的‘软件’,细胞就像‘硬件’,我们惊喜地发现,即使人造‘软件’放入原本安装了旧‘软件’的计算机,它仍能照常运作,并开始制造出新的蛋白质。在一段很短的时间内,原来物种的特性开始消失,一个全新的物种产生了。”

    人造生命原理图示

    1.科学家选取一种名为丝状支原体的细菌,将它的染色体解码。然后利用化学方法一点一点地重新排列DNA。

    2.将重组的DNA碎片放入酵母液中,令其慢慢地重新聚合。

    3.将人造DNA放入另外一个受体细菌中。通过生长和分离,受体细菌产生两个细胞,一个带有人造DNA,另外一个带有天然DNA。

    4.培养皿中的抗生素将带有天然DNA的细胞杀死,只留下人造细胞不断增生。

    5.几个小时之内,受体细菌内原有DNA的所有痕迹全部消失,人造细胞不断繁殖。新的生命诞生了。

    前景

    制造药物、定制有益细菌

    由于染色体上的基因携带了遗传信息,“人造生命”技术的诞生,意味着人类可以创造出携带特定遗传信息的生命体。文特尔表示,有了这项技术,人们能根据自己的目的设计创造出新生物,电脑将执行人类的意图进行具体操作。应用这种技术,“生命工厂”可批量生产出人造有机体,制造出可以产生清洁能源的细菌,或者可以从大气中吸收二氧化碳的细菌。它还可用于制造吸油的细菌,以此拯救受到墨西哥湾漏油危害的生物;还可以生产诸如流感疫苗等的药物。

    尽管这种技术目前仍处于实验阶段,但研究人员相信其运用前景广阔。研究小组计划,先合成出可供生命存在的最小数量的基因,然后通过向其中弥补其他基因,制造一系列新的微生物,比如可生产生物燃料的细菌、有用的药品、可以从空气中吸收二氧化碳和其他污染物的细菌或是制造合成疫苗所需的蛋白质。

    争论

    生化武器?变种怪物?

    然而实验成功的消息公布后,还是招致许多人的批评,有人称无论如何人类都不可以充当“造物主”,更没有资格像“上帝”或诸神一样创造生命;更多人则担心此研究成果会被用来合成大量生化武器,造成恐怖威胁。更有人预言,这项技术如果运用得不好,可能导致一场人类浩劫,重现好莱坞电影《我是传奇》中的恐怖情节。影片中,威尔·史密斯饰演的军方科学家与一群长得像人类的食肉怪物作斗争,这群怪物原本就是人类,他们被一种无名病毒侵袭,从人变成另一种物种。不少人担心,文特尔在培植“人造生命”中若稍有差错,很可能制造出无法控制的奇怪生物。

    辛西娅

    反对者称“打开潘多拉魔盒”

    “创造生命”再次激起了西方古老的争论:人类是否可以扮演上帝的角色?英国牛津大学的伦理学教授朱利安萨乌莱斯库认为:“凡特推开了人类历史上最重要、最基础的那扇大门 窥视生命的本质。他直接扮演了上帝的角色 创造出自然界原本不存在的新生命。”一个名为“人类基因学警告”的团体负责人戴维金说:“凡特的研究无异于打开了潘多拉的魔盒。”反对者认为,人造的有机体如果扩散到自然界,引发生物基因变化,有可能造成环境灾难,它们还有可能被用来制造生物武器。文特尔称在实验开始前他已经请教过许多伦理领域的专家,并向白宫汇报过此事。然而实验成功的消息公布后,还是招致许多人的批评,有人称无论如何人类都不可以充当“造物主”,更没有资格像“上帝”或诸神一样创造生命;更多人则担心此研究成果会被用来合成大量生化武器,造成恐怖威胁。

    不过也有人称赞文特尔的研究具有划时代的意义。宾州大学的生物伦理学家亚瑟·卡普兰说:“研究成果可以彻底平息有关生命到底需不需要特殊力量才能被创造和生存下来的争论,甚至可以颠覆人类长久以来对于生命本质的看法,让人们重新审视自身和人类在宇宙中的地位,其深远意义堪比伽利略哥伦布达尔文爱因斯坦等先贤对人类发展做出的贡献。”

    评估

    目前,奥巴马已经敦促生物伦理委员会督察此事,“评估此研究将给医学、环境、安全等领域带来的任何潜在影响、利益和风险,并向联邦政府提出行动建议,保证美国能够在伦理道德的界限之内、以最小的风险获得此研究成果带来的利益”。

    链接

    “这是世界上第一个人造细胞。我们称它为‘人造儿’,因为这个细胞完全来自于合成的染色体,用4瓶化学物质在一个化学合成器下制造出来的。这是地球上第一个父母是电脑、却可以进行自我复制的物种。 ”——克雷格·文特尔

    文特尔

    克雷格·文特尔是一名具有争议的生物学家,同时也是一名财产过十亿的企业家。科学界一些人质疑他将基因组研究活动变成一种相互竞争的比赛。他1946年出生,曾在越南服役,在照顾伤兵时决心从医。1992年成立了私人的基因组研究所。约3年后,成功分析出一种导致幼儿脑膜炎的生物体的基因组序列。2005年他成立了一家Synthetic公司,期望研究出能生产可替代燃料的生命形式。在2007年和2008年入选《时代》影响世界的100人。

    文特尔称:“这个新的细菌证明了一个想法,即从理论上来说,我们可以改变一个生物体的整个基因组。我们可以添加全新的功能,消除不必要的基因,并创造出一系列全新的工业化生物体全力完成我们希望它们完成的功能。”

    美国基因学家克雷格·文特尔被很多人称为生物学界的“坏小子”,他的雄心大志不仅是创造出新的生物,而且要利润丰厚。这是一个15年前就拥有的梦想,从越战老兵成为遗传学家的克雷格。文特尔决心有一天能够从零创造基因组,并创造第一个合成生命形式。

    克雷格·文特尔第一次得到恶名是在20世纪80年代。当时他离开了美国政府资助的人类基因组计划,成立了一个私人资助的计划,而且与政府的研究计划直接竞争。他研究出一种“猎枪”方法来解码基因组,即将DNA分裂成数以千计的片段,每个片段都可以同时解码。这一技术比政府研究计划使用的方法更加快捷,虽然后者的方法更为准确也更为麻烦。

    作为一个越战老兵,文特尔目睹了很多士兵因一个枪伤为死去,许多幸存者也要忍受痛苦的病痛,他开始对医学感兴趣。他重回大学,弥补了曾缺失的教育,并很快使自己出名,但同时也一路树敌。

    他完成了人类基因组草案,并同意与为公共资助计划效力的科学家共同分享。在比尔·克林顿在白宫主持的仪式上,他与自己的头号竞争对手握手言和。他声称,媒体错误地将他描绘成一个对财政收益比对促进科学知识的疆域更感兴趣的科学家。

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