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人造生命离我们还有多远

来源:大众科技报
摘要:按照达尔文进化论的观点,当今五彩缤纷的生物世界,都是由一个共同祖先即原始生命体演化而来。原始生命体是怎样产生的。近50多年来,科学家们为了解开这个谜,一直进行“人造生命”的探索。在自然界将非生命物质转化成生命物质35亿年后的今天,科学家经过长期不懈的努力,终于为制造人造生命做好了准备。...

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        按照达尔文进化论的观点,当今五彩缤纷的生物世界,都是由一个共同祖先即原始生命体演化而来。原始生命体是怎样产生的?这一直是一个困扰科学界的谜团。近50多年来,科学家们为了解开这个谜,一直进行“人造生命”的探索。在自然界将非生命物质转化成生命物质35亿年后的今天,科学家经过长期不懈的努力,终于为制造人造生命做好了准备。



生命起源的实验

        早在1871年,达尔文写给朋友的信中,就提出了对于生命起源的设想:原始生命起源于“某个充满氨、磷酸盐、光、热和电的热水场”。这个设想在20世纪20年代再次引起人们的兴趣。

        俄国生物化学家亚历山大·奥帕林和英国遗传学家约翰·霍尔丹分别指出,早期地球的环境可能创造出含有复杂化学物质的“原始汤”,生命就起源于此。1950年,曾经因发现“氚”而获得诺贝尔奖的科学家尤雷,在美国芝加哥大学开设了一门讲授太阳系起源的课。在一次讲授中他推测,早期的大气含有很多如氨气、甲烷等富含氢元素的还原气体,它们可能合成产生有机分子。与现在能分解有机分子的高度活跃、富含氧气的大气不同,“原始汤”可能非常复杂,或许会产生生命所需的分子。

        尤雷的研究生米勒随后把这个设想付诸实施。1953年,米勒把甲烷、氨气、氢气和水蒸气混合,加以火花放电(模拟闪电),经过1周反应,米勒在油状的沉淀物中发现了生命的构成物质——氨基酸。

        作为说明生命起源的实验,米勒的工作是一个创举。尽管实验并不成功,因为实验所获得的氨基酸没有生命分子的主要特征——保证性状不断传递的复制能力。然而,它的意义并不在于结果,而在于所采取的方法。几千年来,破解生命的起源之谜似乎遥不可及,是米勒将它搬进了实验室,开始了人类最激动人心的探索。因此,这项实验在过去的半个世纪里,被视为解开生命起源之谜道路上的一座里程碑。



人造生命已近在咫尺

        应该说,米勒及其以后的一些科学家,通过实验制造出的一些生命物质,只是生物大分子的基本构成单元,还远不是生命。那么,怎样才算是生命?尽管目前科学家对生命定义的一些细节还存有争议,但他们都同意生命至少要具备3个特征:第一,生命必须有一个容器,如细胞的细胞膜,人的身体等;第二,生命能进行新陈代谢,可在酶的催化作用下跟环境做物质和能量的交换;第三,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。

        现在这3个关键特征在实验室都能制造出来,但还只是以最简单的形式出现。美国马萨诸塞综合医院的微生物学家马丁·汉泽克说:“我们对这3个系统独立工作的情况有了一定了解,现在可以开始尝试将它们放在一起做实验。”他和美国哈佛大学的杰克·绍斯塔克一起,制造出了一种能够生长和分裂的细胞膜。而且,他们还利用粘土具有催化作用的特征,开发出一种能加快遗传物质的RNA聚集的新技术。这一发现表明,当一些重要的化学物质聚合到一起时,细胞膜和遗传物质便会同时产生。

        美国怀特里德生物医学研究所的戴维·巴尔特,正在努力制造一种能自我复制的RNA。他随机地把1万亿RNA注入试管让它们进行组合,结果获得了百万种不同的RNA片段,其中的一些RNA片段具有自我复制能力。这就朝着人造生命并使之进行自我复制和进化迈出了第一步。

        科学家们认为,人类可以很容易地制造出各种多肽核酸。目前,美国阿尔贡国家实验室的科学家已用多肽核酸制造出了人造细胞。这些聚合在一起的原型细胞只有细菌的千万分之一大小。

        据此,科学家们相信,在未来5~10年中,人类将可以首次制造出人造生命,人造生命的诞生似乎已近在咫尺。



影响深远的研究

        如果人造生命获得成功,这种从无到有地制造新生命形式的能力,无疑将对社会产生深远影响。首先,它将给人们带来全新的科学视野,彻底解开生命起源之谜。显然,人造生命与人类的其他发明不同,它对人类关于自身概念所造成的冲击,与在宇宙的其他星球上发现生命所带来的冲击一样,势必使“什么是生命”、“我们来自哪里”这些古老的问题重新为人们所关注。

        除此之外,人造生命还会带来巨大的商业和经济利益,这些利益如此之大,以致人们现在还很难想象它的具体细节。因为科学家对人造生命研究的最终目的在于,使这些人造细胞不仅能产生后代,而且还能制造出工程师无法制造的化学物质。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的拉斯马森说:“一旦我们制造出可以进行自我复制的实体,并能把它们程序化,那么我们将可以做很多有用的事。你不必直接去制造那些可供利用的分子,你可以培育它们,让它们自己生产自己。”这样,人们就可以订购细胞,用来修复身体的创伤,清除污染物质,清扫血管,精确地向人体某个部位输送药物等。科学家还认为,人造生命如果获得成功,现代工程学遇到的许多问题也将迎刃而解。

        尽管专家们从这种新技术中看到了无穷的好处,但很多人对于它可能给人类伦理观念带来的冲击,以及人类最终可能失去对新物种的控制等问题感到担扰。因为任何人造生命都有可能演化成跟地球上现有的生命形式完全不同的生命,成为无法控制的生物。对此,美国加利福尼亚大学分子生物学教授戴维·迪默却认为,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。而且科学家们还在设计另一层保护措施:所有人造生命都将依赖自然界不存在的化学物质,这些关键性的化学物质一旦消除,人造生命便即死亡。因此,人造生命失控的风险极其微小。

        毫无疑问,人造生命的诞生势必动摇人类的宗教和文化信仰体系。正如美国里德学院哲学和人文教授贝多说的那样:“不同前景的人对于什么是生命(关于生命的起源、生命的神性以及生命的尊严等等)的观点各不相同,而制造人造生命的能力将颠覆这一切。我们应该对此进行仔细地思考,并想好应对措施。”
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