科學家周四宣布,在長期探索人造生命方面已取跨出大膽的一步。他們已製造世界首個由人造DNA提供活力的活細胞。
科學家稱,這個研究新突破最終可能導致製造新一類的燃油、找到清潔污染水源和更快生產疫苗的方法。
這個研究的投資者稱這一成果為世界首個合成細胞。雖然這個初步成果更像複製現有生命,將一個簡單種類的細菌改變為另一種類,但馬里蘭州染色體組圖先驅溫特爾說,他研究小組的計劃,為達成可以根據用途設計、與自然用途不同的有機體這一最終目標掃除障礙。
溫特爾告訴記者,「這是地球上的首個自我複製品種,它的父母是電腦」。
這個刊登在周五版《科學》雜誌上的報告,在這個日益發展的合成生物領域引發激動。
多年來,科學家一直在研究,將一種種類的單一基因,甚至大量的基因移到另一種類。溫特爾的研究小組則走得更遠。幾年前,他的研究員將一種細菌的整個自然染色體,亦即基因密碼,移植到另一種細菌處,然後觀察移植基因逐步取代原有基因,將山羊基因轉變為牛基因。然後,研究員利用實驗室製造的DNA碎塊,從較小的細菌基因製造另一種基因。
周五公布的新發現結合了上述兩種做法,同時顯示,合成基因確實可以取代和驅動活細胞。
文特爾說,這是通過改變軟件,將一個種類的生命完全改變為另一類。在研究過程中,研究員從一種支原菌(Mycoplasma)選出兩個種類。他們首先化學合成被稱為M. mycoides的山羊染色體,令這些染色體的基因比原先的增加一倍。然後,他們將這些基因移植到另一種支原菌的活細胞內。
起初,這種做法沒有效果。研究員用電腦建立一個基因版本,檢查他們合成的細胞,結果在百萬分之一的機會中發現問題的所在。問題解決後,移植終於顯示成效。被植入另一種基因的細胞開始生長出合成DNA和原本的細胞質,新染色體的細胞開始製造通常只可以在複製山羊基因中找到的蛋白質。
雖然這一研究現在仍屬於初步階段,但卻因被認為為日後按需要設計製造細胞掃除障礙,令科學家雀躍,但環保分子卻指責這種做法是將基因工程推到一個極端的新水平,敦促溫特爾在增幅實施有關監管條例前,停止這方面的研究。
相关讯息1:電腦合成細胞美研發成功
美國科學家凡特20日宣布製造出由人工合成的DNA驅動的活細胞,在探索創造生命的努力中邁進一大步。圖為凡特研究所提供的聚合M.黴株菌種的顯微照片。(美聯社)
美國馬里蘭州的基因圖析先驅凡特(Craig Venter)領導的團隊宣稱,他們在創造人工生命的持續探索中,邁進了一大步,已製造出由人工合成的DNA所驅動的活細胞。雖然這引起一些科學怪物式的聯想,但也引發它最終能導致出現新燃料、清理污染水源更佳方法、更快速生產疫苗等的希望。
凡特的團隊稱這是世界第一個人工細胞,雖然這最初的一步,只是再造現有的生命,即把一種簡單形式的細菌轉變成另一種,不是從無中生有的人工細胞。凡特的目標是設計有機物,使它們能做有別於其天生特質的多種用途。他目前正與艾克森美孚公司合作,希望把藻類變成燃料。
凡特的研究刊登在定21日上市的「科學」(Science)期刊上,他20日對記者說,這是世上第一個能自我複製的物種,而其父母是電腦。
科學家多年來已能把個別的基因,甚至大塊的DNA從一個物種,搬到另一個物種身上。凡特在馬里蘭州和聖地牙哥的克瑞格‧凡特研究所研究員,在數年前已進一步做到把A細菌的整個基因組(遺傳密碼),植到B細菌內,A細菌的基因組並且接管了B細菌,把B細菌變成了A細菌。他們也成功地用現成的實驗室製造的DNA片段,建造了一個較小的細菌基因組。
凡特的新研究是合成的DNA接管並驅動一個活細胞。研究人員使用一個簡單黴株菌屬(Mycoplasma)中的兩個菌種,用化學方法合成了其中M.黴株菌種的基因組,其中有110萬個DNA標記,比他們先前製造的大了一倍,再把此基因組移植到與M.是近親的另一個黴株菌種的細胞內,但後者仍保留其原來的液體細胞質,經過矯正一些錯誤後,這項移植成功了,合成的M.基因組啟動了細胞,開始生產只有M.才有的蛋白質。
一些專家雖然稱讚此研究,但表示,它尚未跨越「無中生有,創造生命」的界線,只能算是部分合成細胞,因為是把人造遺傳密碼,塞入一個近親物種的活細胞內,而該細胞仍有其自己的細胞質。環保團體「地球之友」則呼籲凡特停止其研究,等待政府制定防止這種基因工程微生物溜入環境的法規。
相关讯息2:世界首个人造生命在美国诞生能够自己生长繁殖
美国生物学家克雷格·文特尔(Craig Venter)在实验室中制造出世界首个人造生命细胞。
克雷格·文特尔将一种称为丝状支原体丝状亚种的微生物的DNA进行重塑,并将新的DNA片段“粘”在一起,植入另一种细菌中。新的生命由此诞生,这种新生的微生物能够生长、繁殖,并产生一代又一代的人造生命。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。
这个人造生命被戏称为“人造儿”(synthia),它是人类科学史上一个革命性的成果,为今后人造微生物的应用研究铺平了道路。在未来,人类也许能够建立微生物“制造厂”,制造出微生物药剂、微生物燃料,以及能够分解污染物的微生物“清洁工”。
然而,科学的发展总是一把双刃剑。道德主义者指责制造人工生命是“渎神”,是“藐视生命”。有人担心“人造儿”开启了“潘多拉的魔盒”,为未来制造生化武器奠定了基础,而实验室一个微小的失误就可能产生新的瘟疫,夺去数百万人的生命。
相关文章: