[是人造生命,還是修改生命?] 人造生命

　　5月20日,美國科學家宣布世界首例“人造生命”――完全由人造基因控制的單細胞細菌誕生。 　　被冠以“人造生命之父”的克雷格•文特,只是認為其團隊成功改造了新種類的細胞而已。
　　
　　15年來,克雷格•文特(J. Craig Venter)博士一直追逐著一個夢想:從零開始構建出一個基因組,然后用它創(chuàng)造合成生命�，F在,他和Craig Venter研究所(JCVI)的成員們終于讓夢想成為現實。文特博士的研究團隊在最新一期的《科學快訊》(《Science Express》)上發(fā)表了他們的研究論文,詳細介紹了怎么制造出一條細菌染色體,然后把這條染色體移植到一個細菌體內以取代它原有的DNA(脫氧核糖核酸)。在這個合成基因組的驅動下,這個微生物細胞開始自我復制,并制造出一種全新的蛋白質。
　　科學雜志《人造生命》(《Artificial Life》)主編以及里德學院的哲學教授馬克•貝道(Mark Bedau)說,“這是生物學和生物科技歷史上的決定性時刻�！奔s翰霍普金斯大學醫(yī)學院的酵母菌生物學家杰夫•博伊科(Jef Boeke)也認為它代表了合成基因組學這一新領域的重要技術里程碑。
　　文特博士的團隊創(chuàng)造的合成基因組和自然細菌體內的基因組幾乎完全一致。而這個基因組也稱得上是造價不菲,前后耗資將近四千萬美元,花了20名研究人員超過十年的時間。盡管如此,制造能生產燃料或者藥品的更加復雜的基因組,并讓它像在單細胞中一樣自我繁殖仍然是個不可企及的計劃。要想從頭開始組合,配對和設計一個生物體的基因組,基因工程師要做的事情還多得很。
　　合成細菌的想法源于文特博士、JCVI成員克萊德•哈奇森(Clyde Hutchison III)和漢密爾頓•史密斯(Hamilton Smith)負責的一個項目:確定微生物所必須的最少基因導向,在此基礎上,增加能夠促使一個細菌轉變成可供人類利用的化合物的基因。1995年,這三人領導的一個研究小組對生殖支原體(Mycoplasma genitalium,一種細菌)染色體的60萬個堿基完成了基因排序。這是自由生存有機體中最小數量的基因組。這種微生物含有500種左右的基因,研究人員發(fā)現,刪掉其中的100種基因并不會帶來任何不良影響。
　　要證明實驗暗示的最小基因組,就必須完成這兩個步驟:合成一整條的細菌染色體,然后將其植入一個受體細胞內。但制造和控制整條染色體的技術當時還未出現。直到2007年,文特、史密斯和哈奇森才最終實現把自然染色體從一個微生物移植到另外一個微生物體內。一年之后,他們又成功制造出一條人造染色體。這條染色體和生殖支原體染色體相稱,但同時又包含“水印”DNA序列,以便于兩者之間的區(qū)分。
　　不過,對這兩個步驟的組合卻陷入僵局。部分原因在于生殖支原體生長過于緩慢,一個單獨實驗就可能耗費上好幾個星期。研究小組中途決定更換微生物,對含有100萬個堿基但生長迅速的絲狀支原體(Mycoplasma mycoides)進行基因排序,并開始制造其染色體的合成復制品。到2009年,實驗顯示他們已經能夠分離出絲狀支原體的染色體,將其放在酵母菌中,修改它的基因組,然后把它移植到山羊支原體(Mycoplasma capricolum)中。他們下一步要做的就是,證明這種細菌DNA的合成復制品也可以達到一樣的效果。
　　為了打造合成染色體,研究人員開始求購DNA。他們從Blue Heron公司購買了1000多個DNA序列,每個DNA序列含有1080個堿基。每個DNA序列的末端有80個堿基與下一個序列重疊,以方便它們按正確的順序組合在一起。組合好的DNA序列中有四個序列含有獨特的堿基串。這些堿基代碼可以拼出一個電子郵件地址,參與到這個項目中的人的名字,以及一些名言警句。
　　合成DNA是在酵母菌中逐步完成的,利用的是酵母菌的DNA修復能力。研究人員首先會把短小的基因片段連接成含10000個堿基的長鏈,然后以同樣方式連接成含100000個堿基的DNA序列,最后形成完整的基因組。但當他們最開始把合成基因組植入山羊支原體中后,什么也沒有發(fā)生。就像計算機程序員調試出錯軟件一樣,他們對合成DNA和自然DNA的組合進行系統化地移植,3 個月后才最終找到了出錯的一對堿基。
　　在經過數個月移植試驗失敗之后,有一天研究人員在實驗室的一塊培養(yǎng)板上發(fā)現了一群快速生長的藍色細菌菌落。藍色表明細胞使用了新的基因組。收到消息的文特博士立刻帶著攝像機趕到實驗室,拍下了這塊培養(yǎng)板。
　　他們從這個菌落中提取了DNA進行排序,確認了這種細菌含有的是合成基因組,它制造的蛋白質也具有絲狀支原體而非山羊支原體的特征。這個菌落的生長模式也跟絲狀支原體一樣。文特說,“我們很明顯地將一種細胞分子改造成了另一種類�！蔽奶匕堰@個細胞稱之為“地球上第一個電腦制造的具備自我復制能力的物種�！�
　　范德比爾特大學的分子生物學家安東尼•福斯特(Anthony Forster)承認這是個非常令人驚異的成就。但他強調,這個項目并沒有創(chuàng)造一個真正的合成生命形式,因為基因組是被植入到一個現存的細胞分子中的。波士頓大學(Boston University)的生物工程師吉姆•柯林斯(Jim Collins)也認為,文特制造出的實際是一個含有合成的自然基因組(synthesized natural genome)的有機體。而這并不能代表一種新的生命形式。
　　在許多生物學家看來,文特的“合成細胞”只是個驗證項目,用于培育它的實驗室技術將會很快被應用于其它更具商業(yè)潛力的細菌種類。事實上,多家公司已經試圖在合成生物學這個新領域發(fā)掘商業(yè)產品。文特博士建立的Syntheric Genomics公司跟Exxon Mobil集團就簽訂了一份價值6億美元的合約,以幫助其制造一種可以將二氧化碳轉化成燃料的藻類。文特博士說他已經著手為這項技術申請專利,盡管現在這種專利類別會面臨很大的法律挑戰(zhàn)。

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