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美国科学家克莱格·文特尔2010年5月20日宣布成功制造出人造细胞“辛西娅”之后,引起全世界的震动。这个由美国生物学家文特尔领导的研究团队,重塑“丝状支原体丝状亚种”这种微生物的DNA,并将新DNA片段“黏”在一起,植入另一种山羊支原体中。新生命1个月前诞生,昵称“Synthia”(合成体),这种微生物由蓝色细胞组成,能够生长、繁殖,细胞分裂了逾10亿次,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DNA图谱上共有约2万个基因。
研究员构建的染色体中的基因,由108万对“字母”组成,研究员并在合成基因留下“水印”,包括46名科学家和研究员的名字、研究所的网址,以及爱尔兰作家James Joyce的名句“生存、犯错、倒下、战胜,用生命创造生命”。《科学》杂志收录了这一研究。这一“人造生命”自诞生以来,引起科学界和公众的震惊、质疑、兴奋和焦虑。毫无疑问,这是一次对人类现有观念的巨大挑战,也是一次生命科学技术领域的跨越。
我们该怎么看待这一全新的事物?记者采访了来自基因组学、干细胞研究领域和医学伦理学领域的专家,对由此引发的科学疑点和看点,进行了解读。
看点一:是否属于“人造生命”
“人造生命”诞生后,在医学网络上,就其是否属于真正的“人造”,科研人员持不同的意见。
一位网友在某著名生命科学论坛上指出,如果只有基因组是人工合成的,其他部分是从自然界借来的,不能称为人造生命。如果完全由无机物质(原子)开始建构,最后成为有生命的生物体,才能真正称为人造生命。
支持这位网友观点的学者指出,在人造生命中,各种细胞器(例如核糖体、高尔基体等)、细胞膜(如核膜)等,以及细胞整个复杂的膜—质—核系统,是否都能人造出来?即使造出了上述各种细胞器、细胞膜与膜—质—核系统,还有复杂的整个细胞系统组装工程问题,而文特尔只解决了细胞核内“建构染色体的基因”的一部分问题,有点像借了别人的房子重新装修,但要说“整个房子都是新建的”就有点勉强。
中山大学附属二院黄绍良教授曾于2002年成功建立中国人胚胎干细胞系。他认为,在某种程度上,人造生命技术与克隆技术有着相似的地方,只不过前者把遗传物质转入另一个剔除遗传物质的“载体”中,但是人造生命的这个遗传物质是人工合成的,载体是细菌。从这点来看,质疑“人造”可以理解。但文特尔的研究重塑了丝状支原体的脱氧核糖核酸(DNA),从构成生命最核心的DNA来说,可以在这种新的单细胞细菌体内进行自我复制,可以将遗传信息传递下去。所以,说这个生物体是人造生命并不为过。
对这样的质疑,文特尔回应说,将它界定为“人工生命”,是因为它完全被人工合成染色体控制。这是第一次有人造出了完整的108万对碱基染色体,将这一染色体移植到受体细胞并控制受体细胞,有效地将其转化为另一个新的物种,所以这是一个全新的模式。
看点二:打破了“修补”基因的旧框架
人造生命的真正意义在哪里?国家干细胞工程技术研究中心主任韩忠朝指出,人造生命不仅要看作是生命科学技术的进步,更要看作是科学理念的进步。
韩忠朝说,现在科学界做的都是“改造”和“修补”基因工作,而不是“取代”基因。无论是基因组工程、克隆技术、干细胞技术,都是在这个概念里打转转。而文特尔经过十多年的研究,“重起炉灶”新建了一个人工基因组,打破了以前的概念。虽然合成DNA从技术上来看并不是很难,但是没有人想过将DNA扩大到基因组水平。
中国科学院北京基因组研究所研究员胡松年参与过“人类基因组1%计划”。他指出,随着生命科学领域各项技术的发展,一些技术瓶颈已被科学界突破。文特尔坚持自己的理念,用十多年时间完成一个设想,这一研究挑战了大家固有的理念,所以对科学界产生了巨大的震动。
韩忠朝指出,文特尔的研究提醒我们,美国在涉及生命科学等重大战略领域研究上,再次走在国际的前沿。这点值得我们关注。而研究中的创新性思维更值得科学界关注。
看点三:人造复杂生命还有多远
人造生命诞生后,引发不少公众担心:会不会有一天从实验室里跑出来个具有高等智慧的“怪物”?人造生命是不是打开了“潘多拉魔盒”?对此,韩忠朝说,单细胞生物体到高等生物之间还有漫长的路要走,到智慧生命就更远了,公众的恐慌还没有必要。但是,对生命科学领域的研究必须严格监督。
胡松年说,文特尔所使用的DNA片段,仅仅包含约850个基因,而人类自身已发现数万个基因,约有30亿个碱基。相比之下,新的生命体结构还非常简短。
韩忠朝说,DNA可组成遗传指令,以引导生物发育与生命机能运作。这次创造出的单细胞生物体,是构成生命最小的单位,可以看作所有生命的起源。更重要的是,细胞具有独立的功能。
黄绍良说,实验室制造的生命,有点像温室里的花朵,并不是自然选择的结果,没有经过自然界“物竞天择”的过程,有可能非常脆弱,是否像克隆羊多利一样“弱不禁风”,还有待观察。
看点四:是否挑战伦理的底线
人造生命是天使还是魔鬼?支持者和反对者泾渭分明。反对者认为人类不能挑战自然规则,更不能随意改变自然规则;而支持者则将其看作人类战胜自然规则的巨大科学进步。
对此,胡松年说,人类每一次的科学进步都会引发争议,尤其是在生命科学领域。人造生命是真正的生物体,任意改变一个基因组,从伦理学上需要谨慎评估。因为理论上,人类可以在这条路上走得更远,可以制造出有可能危害人类的病原体。因此,对这类技术应该有严格的伦理评估,并加以严格监管。
对此,文特尔指出,研究人员已主动提出新的约束规定,作为这项技术的发明者,希望能够阻止对这项技术的滥用。
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“科学怪兽”克莱格·文特尔
美国科学家克莱格·文特尔1946年在盐湖城降生,不久全家移居到了加州的密尔布莱,文特尔就在这里长大。上高中的时候,文特尔曾在游泳队中打破过游泳纪录,却差点因学习成绩不好而退学。他整天不是追女孩就是去冲浪。
越战爆发之后,他曾受征召加入美国海军。在新兵智力测试中,他得了最高分35000分,此后接受了医院医护兵的训练,并被派往越南战场,他对战争深恶痛绝,一直在设法回国。但越战对他影响很大,他因此意识到生命的珍贵。文特尔凭着自己的聪明,终于找到了一个离开越南的借口,回到了加利福尼亚。
越战结束后,他才奋发学习,开始修读大学课程。不过他上的大学和他上的中小学一样,都属于二三流水平。他的学术生涯是从进入加州一所称为圣马帝奥学院的社区大学开始。之后文特尔在加州大学圣地亚哥分校得到了三个学位,分别是1972年的生物化学学士,与1975年的生理学及药理学哲学博士。
虽然上的大学无法和哈佛等常青藤联盟相比,然而工作以后,文特尔所到之处却能威震朝野。
第一次大幅关于他的报道是成立塞莱拉基因公司,与人类基因组计划唱对台戏。人类基因组计划是由美国科学家于1985年率先提出,于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和中国6个国家的顶级科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想,在2005年,要把人体内约10万个基因的密码全部解开,同时绘制出人类基因的图谱。但是到1997年,在耗费了巨额资金和一半预定时间之后,多国合作小组仅完成了3%的测序工作。
在人类基因组计划进行的同时,文特尔创立了塞莱拉基因公司,并宣称他将在无政府投资条件下早于多国合作小组完成人类基因组计划。就在1991年,文特尔开发出新的测序技术,采用了如“散弹枪”等一系列新的方法并很快真的追上了多国合作小组。看到自己即将失利,多国合作小组在美国总统克林顿的撮合下开始与塞莱拉合作,在2000年6月完成了90%,2001年初完成了99%的人类基因组草图。
等到人类基因组公布的时候,是文特第一次红得发紫的时候,和克林顿以及布莱尔携手宣布一项实验结果,可谓前无古人后无来者。有趣的是,他本人的基因图谱也在随后发表在了Nature上,有谣言说根据他的基因推测他易患耵聍(也就是耳屎)、反社会、高血压和心脏病。
但随后他就被塞莱拉公司炒鱿鱼了。他当年因为学术圈不得志,开了塞莱拉公司准备垄断人类基因组的生意。结果最后半被迫半自愿的开放了基因组的源代码,不能为公司创造价值,不得不走人了事。
不过鉴于他在人类基因组研究中所做的杰出贡献,权威的美国《时代》周刊将他选为2000年度科学家和仅次于美国总统当选人乔治·W·布什的年度风云人物,又在2007年将他选进世界上最有影响力的人之一。
(综合《健康报》等)
研究员构建的染色体中的基因,由108万对“字母”组成,研究员并在合成基因留下“水印”,包括46名科学家和研究员的名字、研究所的网址,以及爱尔兰作家James Joyce的名句“生存、犯错、倒下、战胜,用生命创造生命”。《科学》杂志收录了这一研究。这一“人造生命”自诞生以来,引起科学界和公众的震惊、质疑、兴奋和焦虑。毫无疑问,这是一次对人类现有观念的巨大挑战,也是一次生命科学技术领域的跨越。
我们该怎么看待这一全新的事物?记者采访了来自基因组学、干细胞研究领域和医学伦理学领域的专家,对由此引发的科学疑点和看点,进行了解读。
看点一:是否属于“人造生命”
“人造生命”诞生后,在医学网络上,就其是否属于真正的“人造”,科研人员持不同的意见。
一位网友在某著名生命科学论坛上指出,如果只有基因组是人工合成的,其他部分是从自然界借来的,不能称为人造生命。如果完全由无机物质(原子)开始建构,最后成为有生命的生物体,才能真正称为人造生命。
支持这位网友观点的学者指出,在人造生命中,各种细胞器(例如核糖体、高尔基体等)、细胞膜(如核膜)等,以及细胞整个复杂的膜—质—核系统,是否都能人造出来?即使造出了上述各种细胞器、细胞膜与膜—质—核系统,还有复杂的整个细胞系统组装工程问题,而文特尔只解决了细胞核内“建构染色体的基因”的一部分问题,有点像借了别人的房子重新装修,但要说“整个房子都是新建的”就有点勉强。
中山大学附属二院黄绍良教授曾于2002年成功建立中国人胚胎干细胞系。他认为,在某种程度上,人造生命技术与克隆技术有着相似的地方,只不过前者把遗传物质转入另一个剔除遗传物质的“载体”中,但是人造生命的这个遗传物质是人工合成的,载体是细菌。从这点来看,质疑“人造”可以理解。但文特尔的研究重塑了丝状支原体的脱氧核糖核酸(DNA),从构成生命最核心的DNA来说,可以在这种新的单细胞细菌体内进行自我复制,可以将遗传信息传递下去。所以,说这个生物体是人造生命并不为过。
对这样的质疑,文特尔回应说,将它界定为“人工生命”,是因为它完全被人工合成染色体控制。这是第一次有人造出了完整的108万对碱基染色体,将这一染色体移植到受体细胞并控制受体细胞,有效地将其转化为另一个新的物种,所以这是一个全新的模式。
看点二:打破了“修补”基因的旧框架
人造生命的真正意义在哪里?国家干细胞工程技术研究中心主任韩忠朝指出,人造生命不仅要看作是生命科学技术的进步,更要看作是科学理念的进步。
韩忠朝说,现在科学界做的都是“改造”和“修补”基因工作,而不是“取代”基因。无论是基因组工程、克隆技术、干细胞技术,都是在这个概念里打转转。而文特尔经过十多年的研究,“重起炉灶”新建了一个人工基因组,打破了以前的概念。虽然合成DNA从技术上来看并不是很难,但是没有人想过将DNA扩大到基因组水平。
中国科学院北京基因组研究所研究员胡松年参与过“人类基因组1%计划”。他指出,随着生命科学领域各项技术的发展,一些技术瓶颈已被科学界突破。文特尔坚持自己的理念,用十多年时间完成一个设想,这一研究挑战了大家固有的理念,所以对科学界产生了巨大的震动。
韩忠朝指出,文特尔的研究提醒我们,美国在涉及生命科学等重大战略领域研究上,再次走在国际的前沿。这点值得我们关注。而研究中的创新性思维更值得科学界关注。
看点三:人造复杂生命还有多远
人造生命诞生后,引发不少公众担心:会不会有一天从实验室里跑出来个具有高等智慧的“怪物”?人造生命是不是打开了“潘多拉魔盒”?对此,韩忠朝说,单细胞生物体到高等生物之间还有漫长的路要走,到智慧生命就更远了,公众的恐慌还没有必要。但是,对生命科学领域的研究必须严格监督。
胡松年说,文特尔所使用的DNA片段,仅仅包含约850个基因,而人类自身已发现数万个基因,约有30亿个碱基。相比之下,新的生命体结构还非常简短。
韩忠朝说,DNA可组成遗传指令,以引导生物发育与生命机能运作。这次创造出的单细胞生物体,是构成生命最小的单位,可以看作所有生命的起源。更重要的是,细胞具有独立的功能。
黄绍良说,实验室制造的生命,有点像温室里的花朵,并不是自然选择的结果,没有经过自然界“物竞天择”的过程,有可能非常脆弱,是否像克隆羊多利一样“弱不禁风”,还有待观察。
看点四:是否挑战伦理的底线
人造生命是天使还是魔鬼?支持者和反对者泾渭分明。反对者认为人类不能挑战自然规则,更不能随意改变自然规则;而支持者则将其看作人类战胜自然规则的巨大科学进步。
对此,胡松年说,人类每一次的科学进步都会引发争议,尤其是在生命科学领域。人造生命是真正的生物体,任意改变一个基因组,从伦理学上需要谨慎评估。因为理论上,人类可以在这条路上走得更远,可以制造出有可能危害人类的病原体。因此,对这类技术应该有严格的伦理评估,并加以严格监管。
对此,文特尔指出,研究人员已主动提出新的约束规定,作为这项技术的发明者,希望能够阻止对这项技术的滥用。
链接:
“科学怪兽”克莱格·文特尔
美国科学家克莱格·文特尔1946年在盐湖城降生,不久全家移居到了加州的密尔布莱,文特尔就在这里长大。上高中的时候,文特尔曾在游泳队中打破过游泳纪录,却差点因学习成绩不好而退学。他整天不是追女孩就是去冲浪。
越战爆发之后,他曾受征召加入美国海军。在新兵智力测试中,他得了最高分35000分,此后接受了医院医护兵的训练,并被派往越南战场,他对战争深恶痛绝,一直在设法回国。但越战对他影响很大,他因此意识到生命的珍贵。文特尔凭着自己的聪明,终于找到了一个离开越南的借口,回到了加利福尼亚。
越战结束后,他才奋发学习,开始修读大学课程。不过他上的大学和他上的中小学一样,都属于二三流水平。他的学术生涯是从进入加州一所称为圣马帝奥学院的社区大学开始。之后文特尔在加州大学圣地亚哥分校得到了三个学位,分别是1972年的生物化学学士,与1975年的生理学及药理学哲学博士。
虽然上的大学无法和哈佛等常青藤联盟相比,然而工作以后,文特尔所到之处却能威震朝野。
第一次大幅关于他的报道是成立塞莱拉基因公司,与人类基因组计划唱对台戏。人类基因组计划是由美国科学家于1985年率先提出,于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和中国6个国家的顶级科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想,在2005年,要把人体内约10万个基因的密码全部解开,同时绘制出人类基因的图谱。但是到1997年,在耗费了巨额资金和一半预定时间之后,多国合作小组仅完成了3%的测序工作。
在人类基因组计划进行的同时,文特尔创立了塞莱拉基因公司,并宣称他将在无政府投资条件下早于多国合作小组完成人类基因组计划。就在1991年,文特尔开发出新的测序技术,采用了如“散弹枪”等一系列新的方法并很快真的追上了多国合作小组。看到自己即将失利,多国合作小组在美国总统克林顿的撮合下开始与塞莱拉合作,在2000年6月完成了90%,2001年初完成了99%的人类基因组草图。
等到人类基因组公布的时候,是文特第一次红得发紫的时候,和克林顿以及布莱尔携手宣布一项实验结果,可谓前无古人后无来者。有趣的是,他本人的基因图谱也在随后发表在了Nature上,有谣言说根据他的基因推测他易患耵聍(也就是耳屎)、反社会、高血压和心脏病。
但随后他就被塞莱拉公司炒鱿鱼了。他当年因为学术圈不得志,开了塞莱拉公司准备垄断人类基因组的生意。结果最后半被迫半自愿的开放了基因组的源代码,不能为公司创造价值,不得不走人了事。
不过鉴于他在人类基因组研究中所做的杰出贡献,权威的美国《时代》周刊将他选为2000年度科学家和仅次于美国总统当选人乔治·W·布什的年度风云人物,又在2007年将他选进世界上最有影响力的人之一。
(综合《健康报》等)