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未来合成生物学:塑造人类福音的生命机器

时间:2023-07-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:每毫升胰岛素都可能拯救人类的生命。可见,合成生物学有望成为人类的福音使者。虽然弗里曼有此预言,这一领域也确有进展,但合成生物学目前还没有普遍应用。文特尔的团队采用商业化的DNA合成方法,创造了无生命的化学分子。原则上来说,文特尔是可以完全控制这些细菌的。目前文特尔的细菌还不算安全,因为它含有许多基因,其中一些可能会让它失控。文特尔发明的真正惊人之处在于这项技术。

未来合成生物学:塑造人类福音的生命机器

默克雪兰诺公司通过基因工程改造细菌,制造人类激素,不过它并不是第一个将基因工程用于实现自身目的的公司。多年以前,科学家就已经能通过细菌编程来制造人类胰岛素了。每毫升胰岛素都可能拯救人类的生命。合成生物学工程师将一种基因植入细菌中,让它们制造胰岛素,并在大型容器中进行培育。溶液的提取和过滤足以产生大量人类胰岛素,这对糖尿病病人的意义不言而喻。这样,细菌就能按照指令制造胰岛素了。同样,人们还研发了能制造人类生长激素的细菌,用于治疗儿童侏儒症

可见,合成生物学有望成为人类的福音使者。有了它,我们就能掌控造物的秘密和编程的能力。对于我们每一个人来说,都有无数的细菌不断为我们创造新的化合物,包括石油钻石。它们还会帮我们处理废物,不管是无法修复的废旧塑料,还是放射性废物,都不在话下。以后我们可以按照自己的心意来设计小猫小狗,甚至蚯蚓,把想要的特质编程到它们身上。著名科学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)早在2007年就预言,在不远的将来,任何人,无论男女老幼,都能买到合适的工具轻松创造新的宠物物种。

弗里曼写道:“每一株兰花玫瑰,每一只蜥蜴,每一条蛇都是精心繁育的杰作。会有无数的专业和业余人士醉心于这项事业。试想一下,如果这些人可以随意使用基因工程的工具,会是怎样的景象。园丁们会用DIY工具包培育新品玫瑰和兰花,也会有工具可用于培育新品种的鸽子鹦鹉、蜥蜴和蛇来做宠物。当然,爱猫人士和爱狗人士也会有适合自己的工具包。”

虽然弗里曼有此预言,这一领域也确有进展,但合成生物学目前还没有普遍应用。科学家很少会设计实用的有机物并带出实验室。有个重要原因就是,我们还无法完全理解自己设计的生物。如果我们增加了某种基因或特质,然后把它们放到自然界,只能暗暗祈祷它们不会惹出什么乱子,而无法把它限定在之前设计的目标范围内。美好愿望之类的东西,也许能用来说服投资人出钱,但真正做工程设计时就不那么可靠了。所以人们始终担心,如果我们设计的细菌可以溶解泄漏的原油,那么,那些遗传密码没有改变的基因可能会让它们扩散到原来的液滴之外,一路蔓延到沙特的油井,不断繁殖,直到把油井吸干。

对基因工程的担忧在科学界并不少见。2001年,美国海军资助了一项研究,开发一种能耗尽对手燃料库的细菌,但美国海军也多次表示,这种细菌必须带有基因“安全密码”。设计的时候要让它们患上严重的临床抑郁症。它们可以在显微镜下快乐地繁殖,贪婪地消耗石油,但是,一旦它们离开其他细菌,走出油箱,基因就会发挥作用,让它们立即自我毁灭。至少计划是这样的,只是这次研究的进展和后续消息却无处可寻。那它是成功了?失败了?还是成了最高机密?我们不得而知。(www.xing528.com)

近年来,我们一直在努力创造各种特性可控的生物体,慢慢地克服恐惧,不再那么担心无法控制转基因细菌。2010年,由美国生物学家和企业家克雷格·文特尔(Craig Venter)博士领导的研究小组创造了有史以来第一个拥有完全合成基因组的细菌。文特尔的团队采用商业化的DNA合成方法,创造了无生命的化学分子。这些化学分子构成了细菌所需的遗传密码。该基因组还包含一种限制性内切酶(一种可以切断DNA的酶)。他们把这个基因组植入一个普通细胞。当合成基因组的基因表达发生时,它就会把原始基因组消化掉。新的遗传密码就实实在在地重启了旧的细菌“身体”,并指示它们经过物理变形,产生新的细菌。

原则上来说,文特尔是可以完全控制这些细菌的。他为它们的遗传密码选择了特定的基因,并剔除了其余的部分。如果你觉得这些也没那么厉害,那么我要说的是,这可是世界上唯一一个拥有自己的网站的细菌,而且网址已经被编码到它的DNA中了。

目前文特尔的细菌还不算安全,因为它含有许多基因,其中一些可能会让它失控。不过这第一个版本只是要证明概念。文特尔发明的真正惊人之处在于这项技术。有了它,我们就可以从下而上对整个生物体进行编程,并且选择想要的基因。比如说我们想把它限制在特定区域,我们就可以让它不能自己移动,或者让它只能靠某种特定的合成食物才能存活。然后把它们放到有需要的区域。如果我们剔除足够数量的基因,那么改造过的细菌可能都无法进化,更别提反抗我们了。

但这样的基因工程要由谁来做呢?

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