警惕人造生命相关技术的负面作用 等
警惕人造生命相关技术的负面作用
□张田勘
美国J·克雷格·文特尔研究所的研究人员经过两年半的研究和实验，近日终于首次成功实施了人造DNA激活细胞的实验。3月份的一个星期五，科学家们在离开实验室之前将100多万对人造DNA碱基对注入到山羊支原体细胞中。当星期一回到实验室时，他们发现这些细胞正生长成一个个 细胞群。
早在2008年初，文特尔研究所就宣布，他们合成了一个人造的生殖支原体基因组。当时，人们认为这是一种人造生命，而且很快就会成长并为人类所利用。但是，后来的事实证明，这种人造生命并非人类的理想对象，因为它们的生长速度太慢了。于是，今天产生了体积更大、生长速度更快的丝状山羊支原体。
文特尔研究所的这一结果在美国《科学》杂志发表后，英国《自然》杂志邀请了世界上10位著名的相关专家进行了评论。尽管多数研究人员对此给予了高度评价，认为人类可以藉此了解生命的起源，而且可以利用基因工程技术制造某些种类的细菌，用于生产燃油或消除毒性废物，但是，也有一些研究人员对此予以了警告和泼冷水。
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例如，美国波士顿大学的生物医学工程教授吉姆·柯林斯认为，这只是我们重新设计生物(有机体)能力的一种重要进展，并非是以涂鸦的方式来制造新生命。坦率地讲，目前科学家并不完全知道如何创造生命。尽管人类基因组计划扩大了人类对细胞的了解，但并不存在一种把它们组装在一起产生活细胞的操作指南。现在的做法只是像按照部分图纸来制造巨型喷气式飞机，这是一件不可能的事。尽管一些人在合成生物学上有了一些宏伟的想法，但成果极为有限。
设计、合成和制造生命一直是一些科学家的理想，但是生命可能有两种定义，即人工生命与自然生命。两者最大的区别在于：前者是“如其所能的生命”(life as it could be)，而后者则是“如吾所识的生命”(life as we know it)。文特尔研究所创造的新生命其实就是如吾所识的生命，其过程不是自然生长的，而是由人来操作的。但这种操作也不是原创，而是在了解了生命的一些基因编码后(靠计算机测序来认识)将这些基因编码，即将程序导入活细胞中进行激活而产生了生命。进一步从严格意义上来看，这个新生命既非自然生命，也非人工生命，而是半合成生命。因为，他们是把一部分通过基因测序认识到的基因组植入一个关联物种的活细胞，后者不仅为植入的基因组提供了细胞膜的保护，还提供了细胞质的支持，包括许多细胞器，如线粒体、网状体、高尔基复合体等的支持。
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当然，我们不妨把这样的合成生命看作是人类对生命认识的一个跃进，而且也可以利用这样的技术造福于人类。但是，这种合成生命的弱点和可能出现的负面影响也是显而易见的。例如，这种合成生命是否会像核技术一样为恐怖主义所利用。最大的担心还在于，既然如文特尔所言，“这是地球上第一个父母是计算机、却可以进行自我复制的物种”，那么由计算机测序而模仿的生物基因组程序也会像电脑软件程序一样会很容易地遭受各种病毒的感染和各类“黑客”的攻击。于是，合成生命可能变异，并成为危害人类和环境的“妖魔”和“怪物”。所以，美国总统奥巴马在看到这项成果的当天就要求有关人员评估这类研究在医学、环境、安全等领域的影响。
毋庸置疑，人类需要更多更新的科学技术，如同现在的合成生命，但是同时也需要对这样的技术有较好的监控能力，例如安全控制，从而使其始终只应用于有利于环境和人类健康的方面，这才是发展新科学技术的目的所在。
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专家解读合成生命的积极价值
美国J·克雷格·文特尔研究所的研究人员5月20日在最新一期美国《科学》杂志上报告说，他们人工合成了一种名为蕈状支原体的细菌的脱氧核糖核酸(DNA)，并将其植入另一个内部被掏空、名为山羊支原体的细菌体内。经过多次失败的尝试后，最终他们使植入人造DNA的细菌重新获得生命，并开始在实验室的培养皿中繁殖。
□白毅 吴志军
近日，美国学者文特尔宣布首个“合成生命”诞生!这一事件受到了世界的广泛关注。合成生命，顾名思义就是非天然、人工合成的生命体。严格来讲，文特尔的合成生命研究使用的基因组与天然相比十分接近，并利用了相近种属的细胞结构，其结果并非完全是人工合成，更不是完全意义上的人造生命。而且，早在2002年就已有魏玛等人采用类似技术，成功合成了脊髓灰质炎病毒。那么，这一最新研究的重要价值何在？近日，军事医学科学院生物工程研究所所长陈惠鹏研究员表示，其价值就在于，人工合成的细菌实现了独立复制、增殖，这是生命的特征!他强调，可以说，不论是人造氨基酸、人工合成牛胰岛素，还是人工合成脊髓灰质炎病毒等重要的研究成果，可能都无法和这一里程碑相媲美，因为这是人类第一次实现将无生命的物质转变为有独立复制能力的生命体!
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人造细菌潜能巨大
陈惠鹏谈到，此次成功让合成生物学研究再受关注。早在十几年前，合成生物学就受到国际国内的高度重视，现已在很多方面有所建树。所谓合成生物学，就是通过人工设计和构建自然界中不存在的生物系统(即人造生命)来解决材料、能源、环保等问题。
生命科学发展到今天，尤其是人类基因组计划完成后，人们对于生命的认识已经十分深入，人们改造生命、创造生命的愿望也越来越强烈，开展合成生命研究已经是科学发展的必然。
那么，文特尔为什么要开展人造细菌的合成生物学研究呢？陈惠鹏认为，这是因为其中蕴藏着难以估量的财富。细菌虽小，但能耐很大，而且各有各的本事。例如青霉素、头孢菌素等药物很多是利用细菌生产的；还有一些细菌能够产生氢气、乙醇，甚至石油烃。遗憾的是，虽然人们已经认识了很多细菌有价值的天性，但由于它们并不是天生为人类服务的，所以人们在设法借用它们能力的时候，总会遇到许多障碍。于是，科学家们总想驯服这些“小家伙”，一方面通过分析基因认识细菌制备药物或生产能源的方法；另一方面则设法将它们的优点整合到一起。如此一来，就可以得到又听话又能干的好帮手了。于是，人造细菌的研究应运而生。
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距离梦想越来越近
如果说生命是一本自然馈赠的天书，那么人造生命就是再造一本由人类撰写的生命之书。为实现这个目标，文特尔已经克服了数道难关。
人造细菌研究首先要认识“生命天书”上的字，这是通过细菌染色体基因组测序实现的，也是人造细菌研究的起点。陈惠鹏说，文特尔曾经主持过人类基因组测序工作，具有很强的“读天书”能力，所以这第一步很快得以实现。
第二步，是要把整个天书上的字“抄”下来，也就是人工合成细菌染色体基因组。“别看细菌的个头小到人类的肉眼看不见，但整个基因组由上百万个碱基组成，数目巨大，难度可想而知。”陈惠鹏介绍，文特尔的研究小组2003年就报道了人工合成噬菌体全基因组的成果，经过多次的技术突破，现在已经能够快速合成长度超过百万的细菌基因组，可以说发展出了很强的“抄写”能力。
, http://www.100md.com 接下来的第三步，就是将人工合成的染色体基因组放到一个缺少染色体的细胞结构中，这个环节看似平常却极为精细。如果说基因组是人造生命的“心”，细胞结构就是人造生命的“身”，“身心一致”才能运转正常。因为生命的复杂和精巧，移植工作必须循序渐进，因此文特尔首先使用了与天然十分接近的人工基因组，并利用了相近种属的细胞结构。
完成以上三步，具有划时代意义的人工细菌便宣告诞生了。然而更令人期待也更加重要的最后一步，则是利用人工设计的基因组获得真正的“人造生命”。陈惠鹏表示，这一旦实现，在药品生产、能源制备、环境处理等等与人们日常生活息息相关的方面，都将能看到人造微生物发挥的作用，可为人类带来极大便利和无穷财富。
“合成生命的诞生，为生命科学研究带来了新的生机，必将在多种应用中大放异彩。由于其不可限量的应用潜力和即将引发的巨大社会经济效应，这一研究有可能成为下一个最具影响力的科技进步。”但陈惠鹏同时强调，科学是一把“双刃剑”，使用不当有可能让人类作茧自缚。在人类迈向“人造生命”的路上，的确不能忽视其潜在危害，也确实存在生物恐怖主义者滥用相关技术的风险，因此如何正确合理使用、加强管理和风险防范，是必须引起关注的问题。
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延伸阅读
文特尔：行走于科学与道德边缘
文特尔1946年出生于美国盐湖城，一直到高中毕业，从未显示出过人的学习能力。然而，这个从未就读于常青藤等名校的二流学生，却成为引发了生命科学界轩然大波的“坏小子”。而文特尔近20年光彩耀人的科研经历，可以看作是“人类基因组时代”和“后基因组时代”生命科学发展的编年史。
1984年，文特尔进入美国国家卫生研究院。期间学到了快速辨识细胞中mRNA的技术，并将其应用于人类大脑基因的辨认。以这种方式发现的互补DNA(cDNA)称为表达序列标签(ESTs)。
1990年10月，人类基因组计划启动，美、英、日、法、德、中等6国相继加入其中(2005年人类基因组测序工作完成)。
1991年6月，文特尔根据先前发现的EST开发出全新测序技术，被后人称为经典的鸟枪测序法。
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1995年，文特尔利用鸟枪测序法，完成了第一个细菌(流感嗜血杆菌)的基因组测序。
1998年5月，文特尔从“国际人类基因组计划”的团队中退出，成立了自己的私人公司“塞莱拉”，挑战6国研究联合研究机构，并宣称在3年内完成整个人类基因组的测序。
1999年1月，文特尔在美国科学促进协会年会上大胆预言，“10年之内可能出现人造生命”，并进一步提出“最小基因组”的概念。
2000年6月26日，文特尔与代表“人类基因组计划”的柯林斯共同宣布，人类基因组草图完成。同年7月，文特尔因此被评为《时代周刊》的封面人物。人类基因组框架图的完成，标志着现代生命科学由“基因组时代”跨向了“后基因组时代”。
2001年2月，文特尔将人类基因组测序报告独立发表在《科学》杂志上，而柯林斯带领的联合实验室的研究报告也同时发表在《自然》杂志上。随后，人们发现塞莱拉基因公司所公布的“人类基因组图谱”，基本上就是文特尔自己的个人基因图谱。文特尔解释，是科学的好奇心促使他充当基因组测序的第一个志愿者。
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2002年，由于人类基因组申请专利受挫，利用基因测序盈利的幻想就此破灭，文特尔又提出了“以1000美元的价格为个人测序基因组”的商业模式，遭到塞莱斯公司董事会的拒绝，文特尔本人也被解雇。同年4月，文特尔为以自己名字命名的科学基金会揭幕，并注资1亿多美元捐助基金会从事对基因的非营利性研究。同时大胆提出，气候变暖等全球问题的解决有赖于以“人造生命”为代表的合成生物学的发展。
2005年，文特尔与其他人合伙建立了合成基因组公司，研究以经过改造的微生物生产可再生能源。
2007年7月，文特尔和诺贝尔医学或生理学奖得主汉密尔顿·史密斯领导的研究小组首次合成了一种新的染色体，标志着人类已从“了解基因序列”跃升至“有能力编写基因”的阶段。随后，文特尔试图为此申请专利，遭到公众谴责，被认为妄图制造生物产业的垄断公司。同年9月，文特尔把自己的基因图谱呈现给世界，这是当时人类首个个体基因图谱。
2008年，文特尔因开创快速价廉的全基因扫描新技术，被美国《科学》杂志评选为“2008年十大科学突破”。同年，“DNA之父”——美国科学家詹姆斯·沃森的个人基因组图谱测序完成。但此举较文特尔的公布个人全基因组图谱晚了近1年。同年，文特尔将化学合成的4段DNA序列插入酵母细胞，使之复制并最终连接成为一个完整的人造染色体，该技术被《时代周刊》评为2008年十大科学发现。
2009年，文特尔将丝状支原体的最小基因组移植到去除DNA的山羊支原体内，“人造生命”已现端倪。
2010年，“人造生命”终于变为了现实。(刘伯宁)
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□张田勘
美国J·克雷格·文特尔研究所的研究人员经过两年半的研究和实验，近日终于首次成功实施了人造DNA激活细胞的实验。3月份的一个星期五，科学家们在离开实验室之前将100多万对人造DNA碱基对注入到山羊支原体细胞中。当星期一回到实验室时，他们发现这些细胞正生长成一个个 细胞群。
早在2008年初，文特尔研究所就宣布，他们合成了一个人造的生殖支原体基因组。当时，人们认为这是一种人造生命，而且很快就会成长并为人类所利用。但是，后来的事实证明，这种人造生命并非人类的理想对象，因为它们的生长速度太慢了。于是，今天产生了体积更大、生长速度更快的丝状山羊支原体。
文特尔研究所的这一结果在美国《科学》杂志发表后，英国《自然》杂志邀请了世界上10位著名的相关专家进行了评论。尽管多数研究人员对此给予了高度评价，认为人类可以藉此了解生命的起源，而且可以利用基因工程技术制造某些种类的细菌，用于生产燃油或消除毒性废物，但是，也有一些研究人员对此予以了警告和泼冷水。
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例如，美国波士顿大学的生物医学工程教授吉姆·柯林斯认为，这只是我们重新设计生物(有机体)能力的一种重要进展，并非是以涂鸦的方式来制造新生命。坦率地讲，目前科学家并不完全知道如何创造生命。尽管人类基因组计划扩大了人类对细胞的了解，但并不存在一种把它们组装在一起产生活细胞的操作指南。现在的做法只是像按照部分图纸来制造巨型喷气式飞机，这是一件不可能的事。尽管一些人在合成生物学上有了一些宏伟的想法，但成果极为有限。
设计、合成和制造生命一直是一些科学家的理想，但是生命可能有两种定义，即人工生命与自然生命。两者最大的区别在于：前者是“如其所能的生命”(life as it could be)，而后者则是“如吾所识的生命”(life as we know it)。文特尔研究所创造的新生命其实就是如吾所识的生命，其过程不是自然生长的，而是由人来操作的。但这种操作也不是原创，而是在了解了生命的一些基因编码后(靠计算机测序来认识)将这些基因编码，即将程序导入活细胞中进行激活而产生了生命。进一步从严格意义上来看，这个新生命既非自然生命，也非人工生命，而是半合成生命。因为，他们是把一部分通过基因测序认识到的基因组植入一个关联物种的活细胞，后者不仅为植入的基因组提供了细胞膜的保护，还提供了细胞质的支持，包括许多细胞器，如线粒体、网状体、高尔基复合体等的支持。
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当然，我们不妨把这样的合成生命看作是人类对生命认识的一个跃进，而且也可以利用这样的技术造福于人类。但是，这种合成生命的弱点和可能出现的负面影响也是显而易见的。例如，这种合成生命是否会像核技术一样为恐怖主义所利用。最大的担心还在于，既然如文特尔所言，“这是地球上第一个父母是计算机、却可以进行自我复制的物种”，那么由计算机测序而模仿的生物基因组程序也会像电脑软件程序一样会很容易地遭受各种病毒的感染和各类“黑客”的攻击。于是，合成生命可能变异，并成为危害人类和环境的“妖魔”和“怪物”。所以，美国总统奥巴马在看到这项成果的当天就要求有关人员评估这类研究在医学、环境、安全等领域的影响。
毋庸置疑，人类需要更多更新的科学技术，如同现在的合成生命，但是同时也需要对这样的技术有较好的监控能力，例如安全控制，从而使其始终只应用于有利于环境和人类健康的方面，这才是发展新科学技术的目的所在。
, 百拇医药
专家解读合成生命的积极价值
美国J·克雷格·文特尔研究所的研究人员5月20日在最新一期美国《科学》杂志上报告说，他们人工合成了一种名为蕈状支原体的细菌的脱氧核糖核酸(DNA)，并将其植入另一个内部被掏空、名为山羊支原体的细菌体内。经过多次失败的尝试后，最终他们使植入人造DNA的细菌重新获得生命，并开始在实验室的培养皿中繁殖。
□白毅 吴志军
近日，美国学者文特尔宣布首个“合成生命”诞生!这一事件受到了世界的广泛关注。合成生命，顾名思义就是非天然、人工合成的生命体。严格来讲，文特尔的合成生命研究使用的基因组与天然相比十分接近，并利用了相近种属的细胞结构，其结果并非完全是人工合成，更不是完全意义上的人造生命。而且，早在2002年就已有魏玛等人采用类似技术，成功合成了脊髓灰质炎病毒。那么，这一最新研究的重要价值何在？近日，军事医学科学院生物工程研究所所长陈惠鹏研究员表示，其价值就在于，人工合成的细菌实现了独立复制、增殖，这是生命的特征!他强调，可以说，不论是人造氨基酸、人工合成牛胰岛素，还是人工合成脊髓灰质炎病毒等重要的研究成果，可能都无法和这一里程碑相媲美，因为这是人类第一次实现将无生命的物质转变为有独立复制能力的生命体!
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人造细菌潜能巨大
陈惠鹏谈到，此次成功让合成生物学研究再受关注。早在十几年前，合成生物学就受到国际国内的高度重视，现已在很多方面有所建树。所谓合成生物学，就是通过人工设计和构建自然界中不存在的生物系统(即人造生命)来解决材料、能源、环保等问题。
生命科学发展到今天，尤其是人类基因组计划完成后，人们对于生命的认识已经十分深入，人们改造生命、创造生命的愿望也越来越强烈，开展合成生命研究已经是科学发展的必然。
那么，文特尔为什么要开展人造细菌的合成生物学研究呢？陈惠鹏认为，这是因为其中蕴藏着难以估量的财富。细菌虽小，但能耐很大，而且各有各的本事。例如青霉素、头孢菌素等药物很多是利用细菌生产的；还有一些细菌能够产生氢气、乙醇，甚至石油烃。遗憾的是，虽然人们已经认识了很多细菌有价值的天性，但由于它们并不是天生为人类服务的，所以人们在设法借用它们能力的时候，总会遇到许多障碍。于是，科学家们总想驯服这些“小家伙”，一方面通过分析基因认识细菌制备药物或生产能源的方法；另一方面则设法将它们的优点整合到一起。如此一来，就可以得到又听话又能干的好帮手了。于是，人造细菌的研究应运而生。
, http://www.100md.com
距离梦想越来越近
如果说生命是一本自然馈赠的天书，那么人造生命就是再造一本由人类撰写的生命之书。为实现这个目标，文特尔已经克服了数道难关。
人造细菌研究首先要认识“生命天书”上的字，这是通过细菌染色体基因组测序实现的，也是人造细菌研究的起点。陈惠鹏说，文特尔曾经主持过人类基因组测序工作，具有很强的“读天书”能力，所以这第一步很快得以实现。
第二步，是要把整个天书上的字“抄”下来，也就是人工合成细菌染色体基因组。“别看细菌的个头小到人类的肉眼看不见，但整个基因组由上百万个碱基组成，数目巨大，难度可想而知。”陈惠鹏介绍，文特尔的研究小组2003年就报道了人工合成噬菌体全基因组的成果，经过多次的技术突破，现在已经能够快速合成长度超过百万的细菌基因组，可以说发展出了很强的“抄写”能力。
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完成以上三步，具有划时代意义的人工细菌便宣告诞生了。然而更令人期待也更加重要的最后一步，则是利用人工设计的基因组获得真正的“人造生命”。陈惠鹏表示，这一旦实现，在药品生产、能源制备、环境处理等等与人们日常生活息息相关的方面，都将能看到人造微生物发挥的作用，可为人类带来极大便利和无穷财富。
“合成生命的诞生，为生命科学研究带来了新的生机，必将在多种应用中大放异彩。由于其不可限量的应用潜力和即将引发的巨大社会经济效应，这一研究有可能成为下一个最具影响力的科技进步。”但陈惠鹏同时强调，科学是一把“双刃剑”，使用不当有可能让人类作茧自缚。在人类迈向“人造生命”的路上，的确不能忽视其潜在危害，也确实存在生物恐怖主义者滥用相关技术的风险，因此如何正确合理使用、加强管理和风险防范，是必须引起关注的问题。
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文特尔：行走于科学与道德边缘
文特尔1946年出生于美国盐湖城，一直到高中毕业，从未显示出过人的学习能力。然而，这个从未就读于常青藤等名校的二流学生，却成为引发了生命科学界轩然大波的“坏小子”。而文特尔近20年光彩耀人的科研经历，可以看作是“人类基因组时代”和“后基因组时代”生命科学发展的编年史。
1984年，文特尔进入美国国家卫生研究院。期间学到了快速辨识细胞中mRNA的技术，并将其应用于人类大脑基因的辨认。以这种方式发现的互补DNA(cDNA)称为表达序列标签(ESTs)。
1990年10月，人类基因组计划启动，美、英、日、法、德、中等6国相继加入其中(2005年人类基因组测序工作完成)。
1991年6月，文特尔根据先前发现的EST开发出全新测序技术，被后人称为经典的鸟枪测序法。
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1995年，文特尔利用鸟枪测序法，完成了第一个细菌(流感嗜血杆菌)的基因组测序。
1998年5月，文特尔从“国际人类基因组计划”的团队中退出，成立了自己的私人公司“塞莱拉”，挑战6国研究联合研究机构，并宣称在3年内完成整个人类基因组的测序。
1999年1月，文特尔在美国科学促进协会年会上大胆预言，“10年之内可能出现人造生命”，并进一步提出“最小基因组”的概念。
2000年6月26日，文特尔与代表“人类基因组计划”的柯林斯共同宣布，人类基因组草图完成。同年7月，文特尔因此被评为《时代周刊》的封面人物。人类基因组框架图的完成，标志着现代生命科学由“基因组时代”跨向了“后基因组时代”。
2001年2月，文特尔将人类基因组测序报告独立发表在《科学》杂志上，而柯林斯带领的联合实验室的研究报告也同时发表在《自然》杂志上。随后，人们发现塞莱拉基因公司所公布的“人类基因组图谱”，基本上就是文特尔自己的个人基因图谱。文特尔解释，是科学的好奇心促使他充当基因组测序的第一个志愿者。
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2002年，由于人类基因组申请专利受挫，利用基因测序盈利的幻想就此破灭，文特尔又提出了“以1000美元的价格为个人测序基因组”的商业模式，遭到塞莱斯公司董事会的拒绝，文特尔本人也被解雇。同年4月，文特尔为以自己名字命名的科学基金会揭幕，并注资1亿多美元捐助基金会从事对基因的非营利性研究。同时大胆提出，气候变暖等全球问题的解决有赖于以“人造生命”为代表的合成生物学的发展。
2005年，文特尔与其他人合伙建立了合成基因组公司，研究以经过改造的微生物生产可再生能源。
2007年7月，文特尔和诺贝尔医学或生理学奖得主汉密尔顿·史密斯领导的研究小组首次合成了一种新的染色体，标志着人类已从“了解基因序列”跃升至“有能力编写基因”的阶段。随后，文特尔试图为此申请专利，遭到公众谴责，被认为妄图制造生物产业的垄断公司。同年9月，文特尔把自己的基因图谱呈现给世界，这是当时人类首个个体基因图谱。
2008年，文特尔因开创快速价廉的全基因扫描新技术，被美国《科学》杂志评选为“2008年十大科学突破”。同年，“DNA之父”——美国科学家詹姆斯·沃森的个人基因组图谱测序完成。但此举较文特尔的公布个人全基因组图谱晚了近1年。同年，文特尔将化学合成的4段DNA序列插入酵母细胞，使之复制并最终连接成为一个完整的人造染色体，该技术被《时代周刊》评为2008年十大科学发现。
2009年，文特尔将丝状支原体的最小基因组移植到去除DNA的山羊支原体内，“人造生命”已现端倪。
2010年，“人造生命”终于变为了现实。(刘伯宁)
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