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人造细胞项目负责人:合成基因组学利大于害


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站 2010-06-11

 

人造细胞项目负责人:合成基因组学利大于害

  美国生物学家克雷格·文特尔领导的一个研究小组5月20日宣布创造了世界上第一个由人造基因组控制的细胞,引起广泛关注和争议。6月7日,文特尔教授接受了本报记者书面采访。

  问:有人说你们从事的是“人造生命”的研究,请简单介绍一下“人造生命”与自然界生命之间的相似点与不同点。

  答:我们不说它是“人造生命”,因为它只是一个活的细胞。我的团队所创造的是一个合成细胞。我们化学合成了一个基因组,除了非常小的一点区别之外,该基因组与丝状支原体(Mycoplasma mycoides)的基因组是相同的。然后我们将该基因组插入到山羊支原体(Mycloplasma capricolum)的细胞中。插入的基因组启动了这个细胞,使其显示出丝状支原体的表型。实际上,该合成的细胞除了其基因组是化学合成之外,与自然界的细胞完全一样。

  问:请您简要介绍一下从事人造细胞研究的经过。

  答:1995年的时候,我的团队第一次完成了流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)基因组的完整测序。创造一个合成细胞的想法随着我们成功完成第二个基因组(生殖道支原体,Myclosplasma genitalium)的测序而产生。该基因组只有大约580kb长,是所有自由生存的物种中最小的基因组。我们对它究竟能小到多少并依然能维持自由生存的状态而好奇,于是“最小”基因组的概念就此提出。我们的研究发展成为创造一个合成的细胞,除此之外,这个细胞要能够刻画最小基因组的特征。从合成大片段的DNA到使合成的DNA启动一个细胞,这个还从未有过研究的分子生物学领域存在着诸多的挑战。通过大量的努力以及我的人才团队和他们独特的技能,我们成功地克服了这些挑战。

  问:人工合成细胞研究的目的或意图是什么?你们研究的长期目标是什么?

  答:我们合成细胞的工作已经产生了一个强大的分子生物学工具包,利用它将大大增强我们对生命机制的理解。例如,我们将能够确定每个基因的功能,并获得对细胞机制的一个全面的理解。我们的长期目标之一是能够对生命的进程数字化。利用一个计算机和机器人系统,我们就能够设计、合成并选择出具有最佳性能的合成细胞,这些细胞将能够被应用于医药、工业、能源和环境等多个方面。

  问:有人说你们的研究将打开“潘多拉盒子”,甚至将创造出可能无法控制的新的物种。对这些说法您怎么看?

  答:我们的研究从一开始就已经在处理与合成基因组学相关的伦理、法律和社会问题,并且一直非常积极主动地制定和实施适当的保障措施。就像每一种新技术一样,合成基因组学既有益处也有风险,但是在这种情况下,益处远远大于风险,这一点已经受到普遍的认同。

  问:中国曾经参与了人类基因组测序,并且正在为动物和植物基因组学以及其它生命科学领域作出努力。对于中国科学家的努力,您有何评价?对中国同行您有什么建议吗?

  答:中国科学家已经为并正在为一般的生物科学,特别是基因组学领域做出重大的贡献。我深信,未来,中国科学家也将在合成基因组学领域发挥重要的作用。

    【人民网】

 

 

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人造生命:福音还是怪物

  5月底,美国著名分子生物学家和遗传学家文特尔和其团队成功合成了世界上第一例人造生命,文特尔为这个“人造生命”起名为“辛西娅”,它也是世界上第一种以计算机为“父母”,并可自我复制的生物。

  文/ 王奇婷

  “阴森古堡、雷电交加、驼背助手??这些传说中的场景都没有出现。不过,克雷格。文特尔(Craig Venter)、汉密尔顿。史密斯和他的同事们还是把玛丽。雪莱(Mary Shelley)在《科学怪人》中幻想的事情实现了。5月20日,科学的历史又翻过新的一页,一种人造的新物种诞生了。”英国《经济学人》的一篇名为“基因创世纪”(Genesis Redux)的文章开头这样写道。

  5月底,美国著名分子生物学家和遗传学家文特尔和其团队在《科学》上发表了他们的研究论文。他们首先合成了“蕈状支原体”的基因组,随后将其移植到另外一类细菌“山羊支原体”中,以取代它原有的DNA。在这个合成基因组的驱动下,新细胞开始分裂,并制造出一种全新的蛋白质(注:生命就是通过DNA 创造的蛋白质。改变了DNA,就会产生新的蛋白质,从而产生新种类的生命),因此成为世界首个培育出的由人工合成基因组控制的细胞,从而向人造生命形式迈出关键一步。

  文特尔为这个“人造生命”起了个动听的名字“辛西娅”(Synthia) , “‘辛西娅’是第一个人工合成的细胞,也是第一种以计算机为“父母”,可以自我复制的生物。”文特尔表示。

  “人造生命”在其研究领域赢得“跨时代杰作”的评价,但另一方面,也引来了不少伦理方面的担忧——“人类怎能扮演造物主的角色?”《经济学人》将此成果与上世纪原子弹的诞生相提并论,也隐约透出其对人类和自然造成伤害的担忧。

  文特尔说,考虑到人造生命研究可能引发的忧虑,研究团队一直在与宾夕法尼亚大学生物伦理中心合作,并向白宫报告过此事。“我们做第一个实验前就要求做伦理评估。”他接受路透社电话采访时说。文特尔让公众不必太担心它的生化危害,“研究人员在培育过程中把细胞设计成离开实验室环境就无法存活的生命形式。”

  非生命物质也能转化成生命

  今年63岁的文特尔被戏称为“基因研究急先锋”、“人造生命狂人”。1991年,文特尔宣布开发出新的DNA 测序技术;2000年,文特尔以及他创立的塞莱拉(Celera)基因技术公司和人类基因组计划组织相继宣布完成人类基因组草图;2001 年,文特尔公布了绘制人类蛋白质组图谱的计划;2007年9月初,文特尔首次对外公布承载自己遗传秘密、最完整的个人基因组图谱。同年,文特尔入选《时代》杂志“全球最有影响力的100人”。

  因此眼下这个世界首个“人造生命”诞生的消息并非毫无先兆——他从15年前起就萌发了人工创造生命的野心。这么多年来,同行都在等他“拿点新东西出来”。毕竟,合成DNA 已是很普通的技术了,“很多研究机构、生物公司甚至一些生物专业的学生都会。”

  这个看似从天而降的成就,实际上经历了很多次尝试。《经济学人》写道, “它再次揭示了这样一个事实:生命的本质在于信息。在此之前,生命的信息只能从一个生命体传递到下一个生命体,但此后不再是唯一的途径,非生命的物质也可以转化成生命。”这意味着人类对生命体的控制能力将大大提高。在此之前,基因重组只是实习生和操作员的单调“技术活”,从此以后,它将成为名副其实的“艺术杰作”。

  用生物取代机械的新工业革命

  科学家们看似在疯狂地干预生命,其实有很现实的目的。在许多生物学家看来,文特尔的“人工合成基因组”只是个验证项目,用于培育它的实验室技术将会很快被应用于其他更具商业和环保潜力的细菌种类。5月28日美国国会能源和商务委员会收到的听证会内容简介文件写道:“人造生物学应用前景广阔,涉及健康、能源及环境。”

  事实上,多家公司已经试图在合成生物学这个新领域发掘商业产品。文特尔的美国加州生物技术研究集团与埃克森美孚集团就签订了一份价值6亿美元的合约,以帮助其制造一种可以将二氧化碳转化成燃料的藻类。

  文特尔在接受ABC(澳大利亚广播电台)格拉汉姆。菲利普博士的采访时介绍道,他们通过一套能探测到地壳深处的新的生命形态的程序,在地下一英里处发现了几千种通过煤炭存活,然后将煤炭转化成天然气的单细胞生物。“我们试着操纵这些小生物,看看能不能利用它们把煤转化成甲烷天然气,而不是把煤挖出来直接燃烧。”

  然而就算这样,二氧化碳总排量仍然在增加。所以文特尔的团队又设想了一个新方案:让二氧化碳成为新型燃料的原材料——把芦荟的基因稍作改动,让它通过光合作用把二氧化碳变成碳氢化合物。

  “就像一个个微型化工厂一样,这个工程只要有阳光和二氧化碳就能持续运转。”文特尔说。然而对一个普通生物学家来说,他的研究目的可能仅仅是一烧杯的产量,但真正要让其投入环保产业,一烧杯的产量是远远不够的。“对我们来说,如果不能扩大到十亿加仑的年产量,这个工作就毫无价值。”

  “人造生命”的诞生让科学家们看到了生物学的未来,它将在所有领域都成为一种强大的生产力。文特尔把他们的创意项目比作软件工程——DNA 就是软件代码。“当你改动了细胞内的软件代码,细胞变成了另一种生物。”

  “这会是一个新的工业革命,用生物取代机械。”文特尔说。现在,人类所有的药品、化纤和塑料都是用石油造的,若将来能全部用二氧化碳作为原料,细胞工厂就能生产人类想要的任何东西。

    【外滩画报】 

 

 

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