合成生物學與生命謎題的追尋

姜韶東

日前，國際學術期刊《自然》發表了兩篇生命科學方面的論文，主要作者分別是紐約大學醫學院的杰夫·博克教授和中國科學院植物生理研究所覃重軍研究員。兩位科學家分別帶領科研團隊獨立地“創造”了生命：將原本有16條染色體的釀酒酵母細胞，融合成兩條和一條染色體的細胞。有人認為這打開了人造生命的大門，也有人提出了倫理擔憂。生命究竟是什么？人類能不能“合成”或“創造”生命？

物性的神奇，生命的可愛

在浩渺的太空，地球是一顆蔚藍的美麗星球。動物、植物、真菌、原生生物、原核生物以及病毒在此生息繁衍，演繹出絢爛多姿的生命華章，孕育了繁榮的地球文明。

那么，生命是什么？它如何產生，從哪里起源，如何演化，本質特征又是什么呢？今天，生命科學的進展讓我們對謎題步步逼近，卻又帶來更多疑問，關于生命的起源，至今尚無定論。

可愛的生命激勵著一代代科學家認真觀察、深入探究，形成了許許多多的真知灼見，人們對生命的認識逐漸豐滿——

1859年11月，達爾文積二十余年潛心研究的科學巨著《物種起源》發表，旗幟鮮明地提出進化論的觀點，物種演化的路徑變得不再虛無縹緲：一個物種與另一個物種、現存物種與已經消亡的物種之間有了邏輯銜接。

1865年，現代遺傳學之父孟德爾在奧地利發表分離與自由組合兩大遺傳學定律，找到了生命性狀在父母代與子代之間傳遞的重要規律。

1944年，諾貝爾獎得主薛定諤運用物理學和化學原則審視生命，發表演講集《生命是什么》，這一石破天驚的著作推動眾多物理學家和化學家投身生命科學研究，生命現象的物質基礎開始被逐步破譯。

1952年，在前人研究基礎上，赫爾希通過噬菌體侵染細菌實驗證明了DNA是遺傳物質。

1962年，物理學家威爾金斯、物理學家克里克以及生物學家沃森提出DNA雙螺旋分子結構。他們一同登上諾貝爾生理或醫學獎的領獎臺，拉開了現代分子生物學的大幕……

歷史的車輪不斷向前，科學的進展永無停歇。

今天，分子生物學實驗技術的逐步完善，科學家對生命和生命現象的研究如虎添翼，基因的表達調控與生命性狀之間建立起密如織網的聯系，物質基礎與生命表型實現統一。然而，這些經典的生命科學實驗手段仍然處于描述、發現、歸納已存在的生命和生命現象的階段：生命雖然有其物質基礎，但是一個生命必須來自另一個生命，即使是克隆技術，克隆出新生命的體細胞依然來源于已存在的生命。

于是，為了更深入的理解物質與生命，一個相當大膽的想法產生了：我們能否不借助已有的生命（包括不借助已存在的生物大分子和細胞），人為地設計、合成、組裝出生命呢？這種方法論上的革新催生了合成生物學的誕生。

機遇與挑戰并存

人們對于生命本質的終極探索還在路上。合成生物學的迅猛發展必將對未來產生重大影響，掀起新的科學浪潮。

20年來，大規模測序和生物組學提供了大量遺傳密碼數據，生物信息學為數據分析歸納提供了有力工具，系統生物學揭示了細胞內有序運行的精細圖景。

現在，合成生物學通過人工改造生命體，達成預期功能，把生物領域的基礎研究轉化成實際生產力，解決能源、材料、健康等重大問題。2016年，北京大學藥學院周德敏教授依靠合成生物學手段，巧妙地利用人工密碼子翻譯系統，創造性地發明了一種新的疫苗研制策略，使得簡單改造病原基因組序列后，就能生產高效減毒活疫苗和藥物，可廣泛用于幾乎所有病毒疫苗的生產。

但是，技術是把雙刃劍，合成生物學的顛覆性進展也像一柄達摩克利斯之劍，高高懸在人們頭上——改造甚至創造新生命所帶來的巨大風險實實在在地存在于未來的科學研究中。

創造出適應力強的物種是否會破壞生態平衡？新生命不是由已存在的生命帶來的，如果這種生命是有認知能力的高等生物，這樣做是否可行？世界各國均對克隆人秉持保守的態度，不允許進行人類的克隆，那么合成人呢？倫理的寬容度是否要調整等等問題，不一而足。

在詰問生命的終極探索中，我們還有很長的路要走。而我們所邁出的每一步，都將伴隨著對已有社會倫理的沖擊和挑戰。不少科學家呼吁，希望社會學家、倫理學家和科學家能夠共同謀劃，對未來技術做出預期，提前制定出規范技術發展的倫理要求。

在這個過程中，我們或許可以這樣自省：如果說創新是科學進步的發動機，那么心懷敬畏就是不可或缺的剎車片。