10年前,人類相了解一種生物的基因組,需要花費(fèi)巨額資金,而今天幾乎任何人都可以不必花大錢,很快了解自己的全部基因組序列。一個(gè)人的10億個(gè)堿基的完全測(cè)序,僅需要8萬(wàn)元人民幣,只需要花費(fèi)1個(gè)人,大約1個(gè)月的時(shí)間,而且測(cè)序的精確度遠(yuǎn)高于當(dāng)時(shí)的大規(guī)模人類基因組計(jì)劃的結(jié)果。如果是一些較低等的生物,所需要花費(fèi),以及時(shí)間會(huì)更少。從數(shù)千萬(wàn)美金到幾萬(wàn)人民幣,從數(shù)年到短短的一個(gè)月,數(shù)上千人的團(tuán)隊(duì)到一個(gè)人的簡(jiǎn)單工作,在短短十幾年間便完成了,似乎令人不可思議,但卻是事實(shí)。
十年前,人類認(rèn)為只要掌握了基因組,就可以制造出人工生命,但后來(lái)幾乎被否定了。因?yàn)樯膹?fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)基因組本身,還有蛋白質(zhì)組,生命過(guò)程的復(fù)雜調(diào)控機(jī)制。但無(wú)論怎么復(fù)雜,但這并不代表不可能。生物谷旗下的研究機(jī)構(gòu)人員稱,現(xiàn)在只需要花大約15天時(shí)間合成大約10K長(zhǎng)的全基因(DNA或RNA),也意味著,象SARS,禽流感,乙肝等病毒的基因組,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)能輕易地合成!而且對(duì)病毒的一些特定的變異區(qū)基因組進(jìn)行深入研究,就有可能人工制造出病毒的各種變異體,甚至可以將多種病毒合成種一種新的病毒。
最新有令人更驚奇的報(bào)道,曾在破解人類基因組計(jì)劃中起重要作用的科學(xué)家克雷格·文特爾,向100多個(gè)國(guó)家的專利機(jī)構(gòu)為自己的“造物技術(shù)”提出了專利申請(qǐng),據(jù)稱,他們研制的世界第一種“合成物種”已接近成活。
據(jù)報(bào)道,文特爾和他領(lǐng)導(dǎo)的位于美國(guó)馬里蘭州的研究所一直致力于人工制造新型微生物,他們所采用的是合成生物學(xué)的辦法———將攜帶特定遺傳密碼的DNA片段合成最小、最簡(jiǎn)單的基因組,并將該基因組植入已去掉遺傳密碼的細(xì)菌體內(nèi),形成新的微生物,然后觀察它們是否能激活,進(jìn)行新陳代謝和繁殖。這種細(xì)菌能吸收二氧化碳,減輕溫室效應(yīng),還能產(chǎn)生氫氣和生物能源。
文特爾將這項(xiàng)技術(shù)稱為“支原體實(shí)驗(yàn)”,合成出的是一個(gè)簡(jiǎn)單細(xì)菌,僅包含500個(gè)左右的最基本基因。文特爾的研究所在專利申請(qǐng)書中稱,他們擁有這些基本基因和一種“可自行生長(zhǎng)、繁殖的合成生物體”的所有權(quán)。文特爾7日向外界解釋說(shuō):“我們申請(qǐng)的只是方法專利。”當(dāng)被問(wèn)及世界第一種“合成物種”在實(shí)驗(yàn)室里是否已成活時(shí),他表示:“我們已經(jīng)快成功了。”
不管文特爾的專利是真是假,是否真按他所說(shuō)的是新的生物,從科學(xué)的角度上講,是可能的。
近年來(lái)有關(guān)人造生命,有以下幾大發(fā)展方向:
1 人造組織和器官方向。即通過(guò)人工的力量,制造出與組織器官相似的,甚至完全一致的組織和器官,用以彌補(bǔ)和改善目前不足,或疾病情況。
這里面主要有三種模式:
(1)仿生學(xué)模式。最早如人造心臟,人造眼球等是成功的案例。通過(guò)仿生學(xué)原則,從物理的,或機(jī)械上實(shí)現(xiàn)這些組織或器官的功能,從而達(dá)到部分替代作用,改善疾病。這些都是基于物理學(xué)。一些電影中描述未來(lái)的機(jī)器人具有思維能力,自我復(fù)制能力等。這是將目前的仿生理論過(guò)度強(qiáng)化了,使機(jī)器人也具有人類的思維能力。這也許在將來(lái)某一天會(huì)出現(xiàn),但近期還不可能。因?yàn)閺谋粍?dòng)地執(zhí)行某些程序和命令,到主動(dòng)地實(shí)現(xiàn)程序和命令,這是一個(gè)難以跨越的門檻。
(2)體外組織培養(yǎng)模式。通過(guò)人工使用一些可降解基質(zhì),結(jié)合體外細(xì)胞組織培養(yǎng),從而生長(zhǎng)出具有某些組織或器官的“組織”,進(jìn)而移植體內(nèi),以實(shí)現(xiàn)替換作用。前幾年比較流行的“人造人耳”就是此例。通過(guò)一個(gè)與人耳類似的可降解基質(zhì),讓細(xì)胞種植在基質(zhì)上生長(zhǎng),當(dāng)基質(zhì)降解以后,便形成具有耳形狀的組織體。目前國(guó)內(nèi)多家生物工程實(shí)驗(yàn)室在嘗試類似的實(shí)驗(yàn)。但客觀地說(shuō),這與實(shí)際相差很大距離,人體任何一種組織都是由不同類型的細(xì)胞有機(jī)地結(jié)合在一起的,而不是單純某一類型細(xì)胞,而目前人造組織幾乎不可能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的定向生長(zhǎng)和培養(yǎng)。這種形似組織但純不是“神似”組織。
(3)體外克隆。利用體內(nèi)的細(xì)胞,通過(guò)基因工程的克隆技術(shù),使細(xì)胞定向分化為某一類型細(xì)胞,從而實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)出體外器官?,F(xiàn)有的技術(shù)仍局限于體外大量培養(yǎng)某些細(xì)胞,如骨髓。目前已用于治療某些白血病。但要培養(yǎng)或克隆出復(fù)雜的組織器官,仍不是一朝一息的事情,它遠(yuǎn)比克隆一個(gè)整體的人困難得多。
2 人造微生物
由于高等生物的基因組的復(fù)雜性,以及細(xì)胞調(diào)控過(guò)于復(fù)雜,超出目前科研范圍。但是一些低等的微生物,卻成為重要的突破口,其基因組簡(jiǎn)單,功能也十分明確。因此,仿制或改造基因組,從而產(chǎn)生新的微生物是完全有可能的。
而且,許多“古細(xì)菌”或特殊生物,具有特殊的特征,如吸收甲烷,吸收CO2,煉石油,冶煉金屬,分解垃圾,分析一些難以自然降解的有機(jī)物,這些特殊的特征,有可能成為改造地球環(huán)境的重要的工具!傳統(tǒng)的廢物處理廠,實(shí)際上整個(gè)流程也許可以在某些微生物體內(nèi)得以實(shí)現(xiàn)?,F(xiàn)階段主要還是尋找和利用一些特殊細(xì)菌去實(shí)際,但人類實(shí)際上對(duì)這些細(xì)菌功能很快就有了解透徹,這樣就可以對(duì)這些細(xì)菌的基因組進(jìn)行人工改造,使其從一種加工廠,演變成另一種加工廠。相信在不遠(yuǎn)的未來(lái),人類會(huì)很快掌握這些技術(shù)。也許從這種角度上認(rèn)為,人造微生物有可能成為拯救地球污染的工具! 文特爾的工作若真能合成“微生物”,吃“CO2”,釋放“O2”或“H2”的話,那真是造福人類。
但是我們也不得不得擔(dān)憂,人類能制造微生物,但并不代表能控制這些微生物!微生物的自身快速變異能力,以及快速生長(zhǎng)繁殖的特性,以及人類也許會(huì)錯(cuò)誤地合成某種新的危害的微生物,這些都有可能成為人類發(fā)展的夢(mèng)魘!甚至可能會(huì)使人類從地球上徹底消失!
但科學(xué)的發(fā)展,我們無(wú)法阻止,這些興奮和擔(dān)憂相信在未來(lái)的十年內(nèi)會(huì)全部成為現(xiàn)實(shí)!現(xiàn)代的生物科學(xué)每10年會(huì)有一個(gè)巨大的改變。全新的技術(shù)極大加快人類對(duì)生命的認(rèn)識(shí)速度。
3 機(jī)器人。
許多科幻片擔(dān)憂人類有一天會(huì)被自身制造的機(jī)器人趕出家園,但從科學(xué)角度,這種情況是最不可能發(fā)生的。生命體遠(yuǎn)不是目前的機(jī)器所能形容,哪怕是最簡(jiǎn)單的低等生物。何況人類或類似人類這樣的高等生物,目前的仿生機(jī)器人,最多是根據(jù)人類指定的程序完全一些簡(jiǎn)單的工作而已。所謂高等機(jī)器人,是利用目前的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等學(xué)習(xí)模型,使機(jī)器人具有一定的“學(xué)習(xí)”能力,這就是所謂的智能。但這一切發(fā)展都依賴于數(shù)學(xué)和物理學(xué)的發(fā)展,但數(shù)學(xué)和物理學(xué)的發(fā)展,也許是50年或100年才會(huì)有一個(gè)跨躍。仿生機(jī)器人具有越來(lái)越多的功能是事實(shí),但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能取代生命。但是前面所說(shuō)的仿生器官,相信是一種重要的發(fā)展方向,單純從機(jī)械角度,確實(shí)能改善許多病人的痛苦。
可以這樣說(shuō),人類最終將挑戰(zhàn)自身,人類的命運(yùn)完全由自己導(dǎo)演。
本文來(lái)自"生物谷"