从阅读基因到编写基因(2)
问题是,按人类DNA的顺序组装好基因组后,它是否能成为生命?生命的本质在于自我复制、繁衍、发育、新陈代谢。具体而言,生命必须有一个容器,如细胞的细胞膜、人的身体等;而且生命能进行新陈代谢,可在酶的催化作用下跟环境进行物质和能量的交换;同时生命具有可以被储存和复制的化学指令,这些指令控制着生命活动,并且能复制遗传。如果人工组装好的人类基因组不能复制和繁衍,就不可能有新生命的诞生。
不过,文特尔和博科等人的研究已经证明,按照支原体和细菌的碱基顺序合成一个新的基因组后,可以激活成为一个新的生命。现在,能够合成人类基因组后,也意味着一条完整的人的基因组可以放入细胞装置中激活、复制、孕育,当发育到胚胎时,可以置入人工子宫或代孕母亲体内,发育成一个没有父母的人。
事情没有那么简单
对于合成无父无母的人,也有一些研究人员提出了相反的看法,由于合成人类生命相当复杂,在很长的时间内都不可能实现。
合成人类基因组首先得按照精确测定的人类基因组的碱基对来进行,尽管现在对人的基因组的测序已经很精确,但由于技术的局限,有一些地方还是不够精确。如果设计的蓝图不精确,由此组装出来的人类基因组也可能不精确,因此要让这样的基因组激活并拥有生命的本质和现象还比较困难,或者说如果有生命现象,也会走样。
另外,现在人类合成基因组的技术能力还有限,短期内无法合成人类如此长的基因组,即便将来技术改进了,如何把合成的基因组按人类染色体的结构包裹在一个细胞的细胞核里面,并成为有功能的细胞,也很困难。而且,让这样的细胞激活并分裂繁殖,成为一个胚胎,再发育为人,这种情况更是难上加难。
另外的一些问题虽然看起来并非关键,但也影响到组装成的人类基因组是否可以产生生命,这就是如何组装人类基因组的一些配件。一是如何装配端粒。端粒是存在于真核细胞染色体(细胞核DNA)末端的一小段DNA-蛋白质复合体,它与端粒结合蛋白一起构成了特殊的帽子结构,作用是保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期。人的细胞染色体的末端也有端粒,因此合成人类基因组并组装成细胞核染色体后,如何组装和配置端粒也是一个问题。
另一方面,无论是人还是其他高级哺乳动物的生命在孕育时不只是需要按照细胞核DNA(染色体)的基因顺序和指令来产生,还要按照细胞质里面的线粒体DNA来孕育生命。因为,线粒体基因组能够单独进行复制、转录及合成蛋白质。人的线粒体基因组全序列共有16569对碱基,它们参与编码一些蛋白质,如细胞色素b、细胞色素氧化酶的3个亚基、ATP酶的2个亚基以及NADH脱氢酶的7个亚基。
不过,线粒体自身结构和生命活动,如编码蛋白质都需要细胞核基因的参与并受其控制,这表明,真核细胞内的两个遗传系统(一个在细胞核内,一个在细胞质内)是相互影响的,但最终受到细胞核基因组的主宰。因此,如果合成人类基因组后,没有线粒体基因组参与合成生命,这样的生命可能也无法真正孕育出来,或者即便孕育出来,也是不完整的。
合成生命是否会威胁人类?
尽管如此,人们还是相信,合成生命可能只是时间问题,一旦人类基因组合成以及解决了诸如端粒和线粒体基因组的配置后,无父无母的人就会出现。那么,他们对人类是福还是祸?
这可以用文特尔创造新生命之后的情况来解释。文特尔的辛西娅(合成支原体)问世没几天,美国国会众议院能源和商务委员会就要求文特尔出席特别听证会。不仅如此,美国总统奥巴马在辛西娅问世后立即要求美国生物伦理委员会“督察此事”,“评估此研究将给医学、环境、安全等领域带来的任何潜在影响、利益和风险,并向联邦政府提出行动建议”。
在听证会上,文特尔表示:“当这些生命被创造出来时,它们将非常脆弱。让它们在实验室里存活一个小时将是一项巨大的成就。但如果说它们会走出实验室、甚至主宰我们,这是绝对不可能的。”同时,美国加利福尼亚大学分子生物学教授戴维·迪默也为人造生命背书。他指出,人类制造的任何东西都不可能与那些在自然界中进化了30亿年的生物竞争。
研究人员信誓旦旦地称,自然界本身就是一名已经存在的专家,它在创造可对人类造成极大危害的微生物。人造生命(合成生物学)的最新进展并不一定会把我们带到比现有技术或自然界本身更接近伤害的道路。
与此相似,人类合成自身基因组的能力和技术也远不如生命自身的合成能力。现在,一个化学家要花上3分钟才能合成DNA的一个碱基,但是,细胞仅仅只需要1秒钟就能合成有上千个碱基长度的基因。一个人类细胞分裂一次就能完成人类全基因组的合成,而且这基本上还是一个免费的过程。所以,人类在合成生命上的作为显然是非常低级的。
话虽如此,现在研究人员需要事先评估,一旦人工合成的人类基因组能被激活并孕育成人,将对人类社会有哪些益处和弊端,甚至危害,对于后者,是否有足够的措施进行防范。
因此,人类基因组编写计划的倡导者,如博科和丘奇等人提出,现在是时候构建“基因组规模工程的技术及其伦理框架”了。针对人类基因组编写计划可能带来的伦理、法律和社会影响,研究人员认为,伦理和法律框架既要由各方面的专家参与,更需要让公众从一开始就参与。同时,人类基因组计划在开启之初也曾被一些人认为有争议性,但现在被视为是最伟大的探索壮举之一,因为该计划让科学和医学发生了革命性变化。
同样,如果人类基因组编写计划能够实施,未来对人类社会、生物医学、健康和治疗的影响也将意义深远。
【责任编辑】张田勘 (王平)
不过,文特尔和博科等人的研究已经证明,按照支原体和细菌的碱基顺序合成一个新的基因组后,可以激活成为一个新的生命。现在,能够合成人类基因组后,也意味着一条完整的人的基因组可以放入细胞装置中激活、复制、孕育,当发育到胚胎时,可以置入人工子宫或代孕母亲体内,发育成一个没有父母的人。
事情没有那么简单
对于合成无父无母的人,也有一些研究人员提出了相反的看法,由于合成人类生命相当复杂,在很长的时间内都不可能实现。
合成人类基因组首先得按照精确测定的人类基因组的碱基对来进行,尽管现在对人的基因组的测序已经很精确,但由于技术的局限,有一些地方还是不够精确。如果设计的蓝图不精确,由此组装出来的人类基因组也可能不精确,因此要让这样的基因组激活并拥有生命的本质和现象还比较困难,或者说如果有生命现象,也会走样。
另外,现在人类合成基因组的技术能力还有限,短期内无法合成人类如此长的基因组,即便将来技术改进了,如何把合成的基因组按人类染色体的结构包裹在一个细胞的细胞核里面,并成为有功能的细胞,也很困难。而且,让这样的细胞激活并分裂繁殖,成为一个胚胎,再发育为人,这种情况更是难上加难。
另外的一些问题虽然看起来并非关键,但也影响到组装成的人类基因组是否可以产生生命,这就是如何组装人类基因组的一些配件。一是如何装配端粒。端粒是存在于真核细胞染色体(细胞核DNA)末端的一小段DNA-蛋白质复合体,它与端粒结合蛋白一起构成了特殊的帽子结构,作用是保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期。人的细胞染色体的末端也有端粒,因此合成人类基因组并组装成细胞核染色体后,如何组装和配置端粒也是一个问题。
另一方面,无论是人还是其他高级哺乳动物的生命在孕育时不只是需要按照细胞核DNA(染色体)的基因顺序和指令来产生,还要按照细胞质里面的线粒体DNA来孕育生命。因为,线粒体基因组能够单独进行复制、转录及合成蛋白质。人的线粒体基因组全序列共有16569对碱基,它们参与编码一些蛋白质,如细胞色素b、细胞色素氧化酶的3个亚基、ATP酶的2个亚基以及NADH脱氢酶的7个亚基。
不过,线粒体自身结构和生命活动,如编码蛋白质都需要细胞核基因的参与并受其控制,这表明,真核细胞内的两个遗传系统(一个在细胞核内,一个在细胞质内)是相互影响的,但最终受到细胞核基因组的主宰。因此,如果合成人类基因组后,没有线粒体基因组参与合成生命,这样的生命可能也无法真正孕育出来,或者即便孕育出来,也是不完整的。
合成生命是否会威胁人类?
尽管如此,人们还是相信,合成生命可能只是时间问题,一旦人类基因组合成以及解决了诸如端粒和线粒体基因组的配置后,无父无母的人就会出现。那么,他们对人类是福还是祸?
这可以用文特尔创造新生命之后的情况来解释。文特尔的辛西娅(合成支原体)问世没几天,美国国会众议院能源和商务委员会就要求文特尔出席特别听证会。不仅如此,美国总统奥巴马在辛西娅问世后立即要求美国生物伦理委员会“督察此事”,“评估此研究将给医学、环境、安全等领域带来的任何潜在影响、利益和风险,并向联邦政府提出行动建议”。
在听证会上,文特尔表示:“当这些生命被创造出来时,它们将非常脆弱。让它们在实验室里存活一个小时将是一项巨大的成就。但如果说它们会走出实验室、甚至主宰我们,这是绝对不可能的。”同时,美国加利福尼亚大学分子生物学教授戴维·迪默也为人造生命背书。他指出,人类制造的任何东西都不可能与那些在自然界中进化了30亿年的生物竞争。
研究人员信誓旦旦地称,自然界本身就是一名已经存在的专家,它在创造可对人类造成极大危害的微生物。人造生命(合成生物学)的最新进展并不一定会把我们带到比现有技术或自然界本身更接近伤害的道路。
与此相似,人类合成自身基因组的能力和技术也远不如生命自身的合成能力。现在,一个化学家要花上3分钟才能合成DNA的一个碱基,但是,细胞仅仅只需要1秒钟就能合成有上千个碱基长度的基因。一个人类细胞分裂一次就能完成人类全基因组的合成,而且这基本上还是一个免费的过程。所以,人类在合成生命上的作为显然是非常低级的。
话虽如此,现在研究人员需要事先评估,一旦人工合成的人类基因组能被激活并孕育成人,将对人类社会有哪些益处和弊端,甚至危害,对于后者,是否有足够的措施进行防范。
因此,人类基因组编写计划的倡导者,如博科和丘奇等人提出,现在是时候构建“基因组规模工程的技术及其伦理框架”了。针对人类基因组编写计划可能带来的伦理、法律和社会影响,研究人员认为,伦理和法律框架既要由各方面的专家参与,更需要让公众从一开始就参与。同时,人类基因组计划在开启之初也曾被一些人认为有争议性,但现在被视为是最伟大的探索壮举之一,因为该计划让科学和医学发生了革命性变化。
同样,如果人类基因组编写计划能够实施,未来对人类社会、生物医学、健康和治疗的影响也将意义深远。
【责任编辑】张田勘 (王平)