美国科学家首创人造生命：珞珈野火集的重要突破

2023-11-23 理论教育版权反馈

【摘要】：合成生命的一个重要标志，无疑是美国私立克雷格·文特尔研究所的一项研究成果。2010年5月20日，该所的一个科学家小组在美国《科学》杂志上撰文，宣布世界首例人造生命的诞生。同样的，合成“辛西娅”只是人造生命的一小步，但却是人们认识生命本质的一大步。随着人造生命的成功，争议也就迅速展开了。作为一名从事创造教育的研究者，我对于人造生命的成功，表示由衷的高兴，因为它毕竟使人们对认识自己跨出了关键的一步。

宇宙的变化是无穷无尽的，人的认识能力也是无穷无尽的，尽管对于宇宙起源和生命起源等奥秘尚没有揭开，但科学家们一旦找到了新的方法或手段，这些秘密终有一天是能够解开的。那么，人类无穷无尽的认识能力来自哪里呢？毫无疑问，它是来自于人类无穷无尽的创造力。

只要回顾一下人类的发展历史就会发现，我们现今的一切科技成就和物质文明，都是依赖于人的创造力而取得的。有人曾经断言，20世纪所有的物质文明都是20世纪不曾有过的。其中，最重要的有汽车、飞机、半导体、青霉素、尼龙、原子能、激光、人造卫星、航天飞机、计算机、因特网等，从而相继掀起了微电子时代、原子能时代、太空时代和网络时代的革命。应当说，人类在认识和改造物质世界方面，已取得非凡的成就。遗憾的是，在认识人类自身方面，尚没有取得长足的进步。例如，人的生命是怎样进化而来的，人为什么会有思维，人的记忆是怎么回事，人为什么会衰老，人的寿命到底有多长，天才的秘密是什么，等等。但是，科学家们一直没有放弃，一代又一代前赴后继地探索在这些秘密的道路上，而且不断地取得阶段性的成果。

1953年4月25日，弗朗西斯·克拉克和詹姆斯·沃森在《自然》杂志上发表的一封不足千字的短信中正式宣布：他们发现了DNA 的双螺旋结构。这是一个激动人心的时刻，是划时代的日子，从此加快了人们认识自己的进程。在双螺旋结构发现后的50多年里，生命科学领域里发生了巨大的变化，先后发明了基因克隆、基因测序、转基因作物、基因药物、基因亲子鉴定、试管婴儿、基因诊断、基因分离、基因移植、基因治疗……

进入到新旧世纪之交，国际开展了大规模的基因测序合作研究，耗资30亿历时10年的人类基因测序研究，于2000年6月26日正式宣布完成，这就为开展生命科学领域广泛地研究奠定了科学基础。合成生命的一个重要标志，无疑是美国私立克雷格·文特尔研究所的一项研究成果。2010年5月20日，该所的一个科学家小组在美国《科学》杂志上撰文，宣布世界首例人造生命的诞生。这就意味着，新的生命不一定要从大自然中进化而来，也可以在实验室里“被创造”出来。该项成果宣布后，在世界范围内引起了强烈的反响，惊叹者、质疑者和反对者都不乏其人。

什么是人造生命？该项目负责人文特尔把这个人造生命叫作“辛西娅”（synthia，即“人造儿”之意）。其实，这个人造儿并不是一个真正的婴儿，而是由人工合成的基因组产生的一些最简单的生命。但它的意义是伟大的，这正如41年前第一个太空人阿姆斯特朗登上月球时说的一句话：“这是我个人的一小步，但却是人类的一大步。”同样的，合成“辛西娅”只是人造生命的一小步，但却是人们认识生命本质的一大步。

那么，辛西娅究竟是怎样合成的呢？文特尔研究所的三个研究小组，历时两年多终于合成出的简单的生命——辛西娅，其诞生经历了三部曲，它是由三个研究小组分头并互相协调完成的。三个小组的任务是：一个是由文特尔和诺贝尔生理或医学奖获得者密尔顿·史密斯领导的，其任务是在破译了生殖体基因组之后，试图在实验室完全彻底合成生殖支原体基因组，但这是一项极其艰巨的任务，因为DNA的长链非常容易断裂。科学家们在实验室里将核酸碱基逐个增加，制造出含有6000个碱基的基因片段，然后他们用一种酶把DNA 变得越来越长，直到其长度达到整个基因组的1/4。最后，他们将这些1/4基因长度的DNA链插入酵母，再通过复制和组合，使这些片段成为一个完整的染色体。科学家们对这条人工合成的染色体进行了测序，结果表明，这个人工合成的基因组与自然的生殖支原体一模一样。这是人工合成生命的前奏，为第二步奠定实验方法做好了准备。(www.chuimin.cn)

第二个小组是由丹尼尔·吉布斯领导的，他们的任务是按照史密斯先前提供的方法，对只有108万个碱基对的丝状支原体细菌（供体细菌）染色体的DNA解码，然后用化学方法一点一滴重新排列这种支原体的DNA 序列。他们将合成的DNA片段装入4个盛有化学液的瓶子中，再把这4瓶DNA装进一盘酵母菌中，依靠酵母菌把4条DNA链聚合起来。

第三个小组是由约翰·道格拉斯领导的，他们的任务是将人造的丝状体基因组植入山羊支原体（受体细胞）中，目的是检验人造的基因组是否具有产生新生命的功能。他们将人工合成的丝状体与山羊支原体混合在一起，并用抗菌素杀死前者（天然的），以保留后者（人工的）。这样，存活的人造的丝状体基因组就会指令细胞不断复制，从而产生更多的细胞。至此，文特尔等人设计合成生命的三部曲得以完全实现，一种人工合成简单的生物首次在世界上获得了成功。这是一个历史性的突破，它最大的特点就是，仅仅用了4瓶没有生物活性的化学试剂合成了首个“人造单细胞生物”。这标志着合成生物学这门新兴学科的诞生，是对人类基因测序完成10周年最好的纪念。

随着人造生命的成功，争议也就迅速展开了。赞成者们认为，这一技术为人类提供了前所未有的能力，使得科学家们对一个基因大范围的改变成为可能，借此可以生产生物燃料和治疗某些疾病等。但是，反对者认为将会引起伦理争议，尽管这种技术尚不涉及重新设计人类，但可以重新设计生物，那么人是否可以扮演造物主的角色？同时，这种设计的新生命是否会危及人类的安全？是否会被恐怖分子利用作为进行破坏的工具？如果出现这些情况，那将预示着人类的噩梦。

作为一名从事创造教育的研究者，我对于人造生命的成功，表示由衷的高兴，因为它毕竟使人们对认识自己跨出了关键的一步。因此，我不赞成悲观的论调，人们应当为文特尔研究所获得的成功而欢欣鼓舞，并展望更加美好和灿烂的未来！

回顾科学发明的历史，任何一项重大的发明都是一把双刃剑，它们既可以为人类造福，也有可能对人类造成破坏或是伤害。但是，我们应该相信，人类既然能够创造出科学奇迹，也一定能够凭借着人类的智慧和理智，使得每一项科学发明朝着有利于人类的方向发展。例如，科学家发明了原子弹，除了在第二次世界大战那种极其特殊的情况下，向日本广岛和长崎各投掷了一枚原子弹外，迄今再也没有任何国家敢于使用原子弹。又如，1997年成功地克隆出了“多莉”绵羊，随后克隆出了各种各样的动物。从原理上说，克隆人不再存在技术上的问题，但至今没有人敢于闯入这个禁区，这就是人类的理智和世界普遍认同的伦理所起到的制约作用。因此，人们不必悲观，创造力只能不断地推动科学技术向前发展，使世界的未来更加美好！

美国科学家首创人造生命：珞珈野火集的重要突破

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