实现人造生命还言之过早
2011-07-14 17:16:48 来源: 互联网 责编：楷维留学指南
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5月20日，著名分子生物学家文特尔(Craig Venter)的团队在《科学》上发表了他的实验室在合成基因组方面的最新结果，这个成果很快被媒体解读为“人造生命”。
文特尔的实验室首先合成了蕈状支原体(MycoPlasma mycoides)的基因组。蕈状支原体是一种很小的原核生物，但是它的基因组也包含了超过100万个碱基对。随后，研究人员成功地把合成的蕈状支原体基因组移植到另外一类细菌山羊支原体中(MycoPlasma cAPricolum)，并让新的基因组取代了宿主细胞原有的基因组。新的细胞包含了蕈状支原体的基因以及山羊支原体的细胞膜和细胞质。在新细胞分裂以后，山羊支原体的特征消失了，细胞只能合成蕈状支原体的蛋白质。
这项研究可以分为两个部分，一是合成基因组，二是把合成的基因组转入异种细胞，并让其完全取代细胞中原有的基因。
公众或许更加熟悉 “基因组测序”，如今，科学家已经通过这个方法陆续绘制了人类以及很多其他物种的基因组图谱。合成基因组和基因组测序正好相反，就是将已知序列的DNA片段用人工的方法合成出来。2002年，纽约州立大学石溪分校的生物学家成功地合成了脊髓灰质炎病毒的基因组。脊髓灰质炎病毒只含有约7500个碱基对，细菌的基因组就要大多了。这次凡特合成的基因组大概是脊髓灰质炎病毒的130倍。这次文特尔实验室采取的策略是，先合成与脊髓灰质炎病毒基因组大小相仿的 DNA片段，然后利用酵母细胞把小DNA片段分步组装，直到装出整个基因组。
相比合成基因这个步骤，让新基因组取代宿主细胞的原基因组难度更大。这不仅意味着要把新基因组装入宿主细胞，还要让细胞自己的基因组消失。通过酵母组装的基因组转到山羊支原体内会遇到什么难处呢?山羊支原体属于“原核细胞”，而酵母则属于另一种类“真核细胞”。天然情况下，原核细胞有一种自我保护机制，它们给自己的DNA穿上一件衣服。外来的敌人，比如病毒的DNA没有这件外衣，因此一旦进入原核细胞很快就会被发现，然后被细胞消灭。问题在于，科学家通过酵母组装的新基因组没有穿上原核细胞能够识别的外衣，一旦进入寄主细胞内，就会被降解消灭。所以科学家在将新合成的DNA分离出来以后，给它们人工穿上衣服，并用遗传学的方法去除宿主细胞对DNA的识别保护机制，它的原基因组就会被新基因组设法分解消灭掉。
为了检测新合成的基因组被成功地转入宿主细胞，科学家还在其中设计了4个“水印”作为标记，其中一个水印包括了全部作者的姓名。
或许你会问，疯狂科学家们为什么要干预自然生命呢?其实，科学家们做这样的工作有着很现实的目的。首先，这一技术促进了生物学研究，通过改变合成的基因组，可以研究基因对应的生物功能。其次，科学家可以更方便地构建新的遗传环路，提供了从头合成基因的可能。在工业上，合成生物有多种应用，包括更快地生产病毒疫苗，以及将CO2转变为石油等等。
在一些媒体的宣传中，这项研究被称为“人工创造了新的生命”。这种说法并不准确。研究人员仅仅是合成了细菌的基因组，而细菌中所有的其它部分都是天然的。而且，合成基因组也是照着天然存在的基因组做出来的。当然，科学家会在未来对合成的基因组进行修饰，这样就能获得一些具有新的性状的细胞，如同育种家们培养出了优良性状的作物一样。但是希望通过这种技术创造出全新形式的生命并不现实，制造出诸如弗兰肯斯坦般的怪物更是天方夜谭。
文特尔和他的合作者的研究虽然轰动，却并不突兀。这项研究以无数前人的工作为基础，并且还有很多问题留待解决。比如，如何通过改变基因组获得能够被预测的性状?这不仅需要技术上的突破，还需要对生命的基本规律有更深的了解。科学家们还有很长的路要走。
科学松鼠会(http://songshuhui.net/)是一个科学传播公益组织，志在“剥开科学的坚果，让科学流行起来”，2008年迅速流行起来，入选2008年中国十大科普事件。
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