科学家成功移植细菌基因组人造物种有望问世

　　中国日报网环球在线消息：在世界各国的神话传说里，都有一个制造世间万物的造物主。生物学家在证明它也许并不存在之后，又尝试由自己来扮演这一角色。美国科学家日前宣布，他们首次实现了完整的基因组在物种间的移植，这一“里程碑式”技术的成功为首个“人造物种”的降生奏响了序曲。

　　***试验成功：细菌大“变心”

　　综合英美媒体报道，负责实施首例“细菌基因组移植”的是曾在破解人类基因组计划中起到重要作用的美国科学家克雷格·文特尔和他领导的研究小组。他们先利用特殊生物酶将一种名为Mycoplasmamycoides的蛋白质破坏，得到其完整的“裸DNA”。然后将这个基因组注入另一种剔出了遗传物质的近亲细胞Mycoplasmacapricolum中，并加入一种化学物质帮助“裸DNA”与它的“寄主”更好地融合。

　　29日发表在美国《科学》杂志上的报告指出，研究人员在“移植手术”后发现，经过改造的capricolum细胞开始在植入的基因组的控制下，产出其特定的蛋白质，具有了与mycoides完全相同的生物特性。

　　文特尔说：“我们不能确定被植入的基因组是如何发挥作用的，但唯一清楚的是这个技术成功了。”为了这项试验，文特尔和同事们进行了长达10年的研究，期间该项目数次因接受主管机构的审查而暂停。

　　《科学》杂志编辑称赞这是“生物工程领域的里程碑”。从上世纪70年代开始的“遗传工程”只是从某种生物体提取携带特定指令的基因，然后植入另一种生物体内，进行基因改造，但这次的技术是首次将完整地遗传指令系统——包含着数百万DNA片段的基因组——在物种间进行移植。

　　***造物关键：合成基因组

　　文特尔说，这次成功让他向着制造出首个“人造物种”又迈进一步，他将在“几个月内”利用人工合成的基因组展开类似的移植试验，实现科研史上零的突破。如果试验成功，文特尔就能宣布他造出了全球第一个“合成生命”形式。

　　科学家们表示，人造生命在本质上应该具备以下三个方面的基本要素：第一，必须有一种细胞膜来容纳细胞物质；第二，要能进行新陈代谢，即细胞结构内营养物质的补充及更新能力；第三，具有自己的基因。如果说1953年DNA双螺旋分子结构的发现让分子生物学家意识到，基因与细胞的关系就像计算机的软件和硬件，那么文特尔等合成生物学正在做的就是“编程”，然后进行安装和启动，也就是造物三部曲，合成、移植然后激活。

　　这次细菌间的DNA移植试验的成功为后面两步扫清了技术障碍，剩下就是合成基因组的工作了。据悉，文特尔领导的人工合成基因组的工作已经接近完成。在此前的研究中，他的小组找到了激活Mycoplasmagenitalium细菌的最小、最简单基因组——58万个DNA片段，他们目前正在利用化学物质进行合成。

　　***前景无限：医学+环保

　　文特尔表示，他的最终目标是制造出一种合成微生物，它可以吸取大气中二氧化碳的细胞，并排放出可以当作燃料用途的甲烷。这种成就将有助於降低人类对化石燃料的依赖，并帮助减少全球变暖问题。文特尔说：“我们期盼10年内，或甚至只要一半的时间，就能从合成生物学中取得这种燃料。”

　　在此之前，合成生物学已经取得了一些令人瞩目的成就，并让人看到这一领域广阔的前景，最值得一提的莫过于在制造特效抗疟药方面取得的突破了。疟疾是人类的老冤家，现在每30秒钟就有1名儿童死于疟疾，每年死亡人数多达300万。西方最早发现的抗疟药是喹宁。但由于长期使用，这种药的疗效一降再降。1972年，中国在中药青蒿中提取出了有效物质青蒿素。但由于植物提取成本高，无法大规模普及。

　　加州大学伯克利分校的杰伊·凯阿斯林运用生物合成的方法使青蒿素增产降价成为可能。2003年，杰伊将一个青蒿基因植入大肠杆菌，改造后的大肠杆菌制造出一种中间化合物，这种化合物经过数步处理就能成为青蒿素的原料——青蒿酸。2005年，杰伊把一种特殊的酶植入酵母后，酵母把前面提到的中间化合物改造成了青蒿酸。可以说，通过微生物工业生产青蒿素的技术链条已经基本成形，只剩下最后一层“窗户纸”了。杰伊在2006年的《自然》杂志上说，这一目标将在2009年实现，届时青蒿素的成本将从1美元/克降至10美分/克，下降90％。

　　加州大学旧金山分校的克里斯·沃伊特领导的小组则在设计一种能随着血流游走并发现身体里癌变肿瘤的微生物。这种微生物将植入4种功能不同的“生物部件”，一种负责氧气水平低的肿瘤区，一种向癌细胞发起进攻，一种产生能杀死癌细胞的毒素，一种则负责保卫胜利果实，观察癌细胞是否会发起反击。这一切都在病人毫无察觉的情况下进行，最终，这种“细胞卫士”将能够监控并调节血液中葡萄糖和胆固醇等重要物质的水平。这一研究目前正处于初期阶段。

　　合成生物学、人造物种究竟有怎样的前景？生物

机器人？还是实验室中有控制的进化？恐怕连狂热的预言家也无法想象！这就像指望上世纪60年代的计算机先驱们预测出后世的互联网和Youtube一样。“有一天，我们现在思考的事情将显得如此短视，”麻省理工学院的萨曼莎·萨顿说。

　　***质疑并存：伦理+生化

　　然而与计算机技术根本不同的是，合成生物学的大门后面不是一个虚拟世界，它通向的或许是造物主的后花园。虽然从零起步创立新生命形式的实现面临许多问题，但不少人已经表达了伦理上的担忧，并发出“叫停”的呼吁。他们认为，这是在试图缩短几百万年的进化历程，创立自己的生物起源版本。

　　普林斯顿的韦斯教授对这种看法嗤之以鼻，他认为，生命并非魔法，怀有宗教情结的老一代生物学家已经跟不上科学的发展。而大多数合成生物学家也持有这种唯物的生命观。而DNA双螺旋结构发现者沃森教授说得更加大胆：“如果我们不扮演上帝的角色，谁能扮演呢？”

　　而更多的科学家担心的是潜在的生物恐怖和环境问题，因为目前还没有生物合成监管的相关规定。生物恐怖主义分子完全可能利用生物合成技术制造致命

病毒或生化武器，而实验室中炮制的人造细菌是否会给环境和人类带来更大的风险也令人忧心忡忡。2004年，研究人员曾人工合成了1918年造成全世界上千万人死亡的流感病毒，这一生物学壮举更加深了世人的焦虑。

　　对这一点，文特尔教授反驳得很轻松。他认为，恐怖分子不会借助于复杂的分子生物学来实施生物恐怖行为，他们可以从任何一家

医院获得传染性试剂，可以从任何一家农场获得炭疽病菌；至于环境就更不用担心，因为这些实验室合成的细菌极其脆弱，流失到野外将难以生存。（康娟）