在實驗室“人造物種”

人造細(xì)胞來治病

近年來，日本和法國一個生物研究小組成功研制出人造細(xì)胞。這種人造細(xì)胞具有基本生命系統(tǒng)的全部特點，其中包括蛋白質(zhì)合成功能。研究人員能建立人造膜，其結(jié)構(gòu)與真的細(xì)胞膜相類似。在人造膜中移植有水母的DNA，此DNA帶有水母的遺傳密碼、氨基酸和其他物質(zhì)，在37℃溫度下經(jīng)過24小時就形成了人造細(xì)胞結(jié)構(gòu)。這種人造細(xì)胞具有球形結(jié)構(gòu)，能獨自合成蛋白質(zhì)。但是這種人造細(xì)胞離研制成百分之百的人造細(xì)胞還很遠(yuǎn)，因為它們還不能獨自攝取營養(yǎng)和繁殖。

而美國洛克菲勒大學(xué)的科學(xué)家們創(chuàng)造出了一種小“水囊”，它是一種在自然界中找不到的低級生物細(xì)胞，其構(gòu)成成分來自各種生物的不同部分。該人造細(xì)胞的細(xì)胞壁是用蛋清中的脂肪分子制成的。細(xì)胞構(gòu)成是從諸如大腸桿菌之類的活著的生物中得到的。所有的提取物在用于合成水囊之前，它自身所具有的遺傳信息都已經(jīng)被破壞掉了。科學(xué)家似乎成功合成了一個人造細(xì)胞，但是合成的水囊只能存活在配置好的化學(xué)藥品中，而且壽命只有短短幾天。然而，該項研究已經(jīng)與合成生物這一新領(lǐng)域只有一墻之隔，科學(xué)家們合成生物的目的就是制造出新的生命體。

美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機械和生物醫(yī)學(xué)工程助理教授菲利普·勒杜克還宣稱，人們有望利用人造細(xì)胞開創(chuàng)新的疾病治療方法。勒杜克建議使用人體中已經(jīng)存在的分子，并將它們改造成納米級的系統(tǒng)，以生產(chǎn)人體中缺少的生化物質(zhì)，幫助治療疾病。勒杜克表示：“我們建議利用自然存在的分子構(gòu)建假細(xì)胞工廠，在那里，我們將生產(chǎn)超級人造細(xì)胞，它有能力尋找和應(yīng)對任何給身體帶來疾病的誘因。”因為細(xì)胞本身就是一個十分有效的系統(tǒng)，活細(xì)胞的運行如同一個小的工業(yè)聯(lián)合體，因此可以先用細(xì)胞中的組織如細(xì)胞膜構(gòu)成一個猶如微型工廠的功能性封閉環(huán)境，然后通過采取諸如分子捆綁和傳輸?shù)壬锓绞剑尳?jīng)過改造的細(xì)胞能夠?qū)ふ摇⑿薷暮歪尫湃梭w正常功能所需的化學(xué)物質(zhì)。勒杜克和研究小組成員計劃，用細(xì)胞微小的組織結(jié)構(gòu)來提高醫(yī)治人體疾病的能力。

減緩氣候變暖

當(dāng)全球正在為氣候變暖擔(dān)憂的時候，美國科學(xué)家克雷格·文特爾號稱他造出一種可以大量消耗二氧化碳的細(xì)菌。文特爾曾在破解人類基因組計劃中起到重要作用，被稱為“基因科學(xué)狂人”。目前，文特爾已經(jīng)向100多個國家的專利機構(gòu)為自己的“造物技術(shù)”提出了專利申請。

文特爾和他領(lǐng)導(dǎo)的位于馬里蘭州的研究所一直致力于人工制造新型微生物，他們所采用的是合成生物學(xué)的辦法，就是將攜帶特定遺傳密碼的DNA片段合成最小、最簡單的基因組，并將該基因組植入去掉遺傳密碼的細(xì)菌體內(nèi)，形成新的微生物，然后觀察它們是否能激活，進行新陳代謝和繁殖。預(yù)計這種細(xì)菌可以吸收二氧化碳，減輕溫室效應(yīng)，還能產(chǎn)生氫氣和生物能源。

文特爾將這項技術(shù)稱為“支原體實驗”，此次合成出的是一個類似于支原體的簡單細(xì)菌，這種細(xì)菌僅包含500個左右的最基本基因。文特爾的研究所在申請書中聲稱，他們擁有這些基本基因和一種“可自行生長、繁殖的合成生物體”的所有權(quán)。當(dāng)被問及世界第一種“合成物種”在實驗室里是否已經(jīng)成活時，他表示：“我們已經(jīng)快成功了。”

對于這次的“造物技術(shù)”申請專利事件，文特爾說：“我們申請的只是方法專利。”問題是，如果申請專利成功，這種方法就不能由別人隨意使用了，就好像如果用釘子做家具的方法成為了專利，未經(jīng)允許其他人在做家具的時候就不能使用釘子了。這是否會成為一種壟斷行為，并阻礙限制人造生物研究的發(fā)展呢?文特爾研究所的搶灘“造物市場”的舉動引起了生物行業(yè)的擔(dān)憂。ETC公司發(fā)言人托馬斯呼吁世界各國的專利機構(gòu)應(yīng)該拒絕文特爾提出的申請。他說：“這種壟斷行為釋放出了一個信號，對合成工業(yè)的商業(yè)競爭和合成生命形式的私有化已經(jīng)開始。文特爾的公司是不是企圖成為合成生物學(xué)界的‘微軟’呢?”

雖然有種種爭議，但是不可否認(rèn)，文特爾又一次沖在了基因?qū)W研究的前沿陣地，他為“造物術(shù)”申請專利的計劃能否成功，這種行為是否會成為“人造物種”研究領(lǐng)域的進一步快速發(fā)展的催化劑，值得我們關(guān)注。

前景無限

人造生命研究已經(jīng)形成為一個新的學(xué)科：合成生物學(xué)。致力于生物技術(shù)開發(fā)的加拿大ETC集團認(rèn)為，合成生物學(xué)的種種進展比10年前克隆羊“多莉”的問世意義更重大。因為“多莉”無論如何還是一只羊，和其他羊的基因并沒有什么不同，而合成生物則是一種擁有嶄新基因組成的新物種。

對于人類是否有資格成為造物主這個問題，一直存在很大爭議。因為很多人都擔(dān)心，人類在實驗室創(chuàng)造出來的這種未經(jīng)歷自然選擇的生物，如果控制不好會進一步破壞已經(jīng)很脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，造成現(xiàn)有物種的滅絕。畢竟在幾億年形成的生態(tài)平衡的天平的一邊若加一個小小的砝碼，都可能造成整個生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。

但是人類發(fā)明人造生物的目的之一，是為了處理一些迫切需要解決的現(xiàn)實問題，其中很大部分是針對環(huán)境污染的。比如，利用人造生物將泄漏在海洋中的原油變成無害的物質(zhì)；人造細(xì)菌可以處理一些特定的污染物；人造微生物能從廢品中離析出有價值的物質(zhì)：一些人造微生物能解決現(xiàn)在的能源危機和環(huán)境危機；發(fā)明一種只吞噬有害病毒或有害細(xì)胞的生物藥物，幫助病人恢復(fù)健康；在外星球上，人造生物可以為人類開辟移民基地等等。如果成功發(fā)明并可以有效控制人造生物，那么其潛在價值和作用是難以估量的。