【全球第一個 人工生命問世】

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【全球第一個 人工生命問世】

 

 

合成細菌細胞 能自我複製

 

〔編譯羅彥傑、記者鍾麗華／綜合報導〕曾率先完成人類基因組定序的美國科學家凡特再傳捷報，在實驗室創造出全球第一個人工合成生命。

 

這項研究歷時十五年、耗資四千萬美元，以合成方式創造出會自我複製的細菌細胞，為合成生物學寫下新的里程碑。

 

研究成果已發表在權威期刊《科學》，但卻遭某些人批評他們在扮演上帝或玩弄生命本質。費時15年 耗資4千萬美元主持這項合成細胞工程的是六十三歲的生物學家凡特，在以他為名的研究院內領導由二十四名科學家、包括一名諾貝爾獎得主所組成的研究團隊。

 

凡特團隊指出，他們把絲狀黴漿菌的合成版ＤＮＡ移植到另一個稱為山羊黴漿菌的細菌內，在歷經多次的錯誤啟動後，這個新微生物復活，而且開始在實驗室器皿內複製。

 

凡特說，這是第一個製造出來的合成細胞，因為該細胞完全衍生自一個合成的染色體，一開始先透過電腦重建常見細菌基因組，再使用四瓶化學物質來寫出高達百萬個ＤＮＡ字母的軟體，最後讓它在一個活的有機體內啟動。

 

受人造基因控制 不會演化這個合成細胞完全受到人造的基因指令控制，未來人們將可以創造出專精於某種功能的有機體，卻不必擔心它會演化。

 

這篇研究指出，這套合成生命的方法，可用來設計特定細菌，專門協助製造生物燃料或清除環境有害物質。

 

此外，研究人員也希望致力於一套技術，以便加速疫苗製造與生產新的食品成分與化學物質。

 

凡特的團隊甚至有更大的夢想，亦即創造出不僅新、且帶來可觀利潤的有機體。

 

他已和石油業巨擘艾克森美孚公司談妥，要創造能從大氣層吸收二氧化碳的海藻，並使其轉化為燃料。

 

他有信心這項創新的產值可能超過一兆美元。

 

技術創造產值 逾一兆美元凡特在接受英國廣播公司訪問時，反駁自己是扮演上帝的指控，宣稱人類本來就會試圖控制自然，就是這樣才會有馴養的動物。

 

不過，科學家與哲學家已開始辯論凡特研究成果的潛在效應與道德意涵。

 

有的科學家認為凡特創造出的頂多只是合成基因組，而非合成有機體，因此不算人工生命；

 

環保團體地球之友則要求美國政府儘速立法規範合成生物學，避免生命遭玩弄。

 

環團批評 扮上帝玩弄生命台大醫院基因醫學部主治醫師蘇怡寧表示，基因工程科技發展，從最初的基改大豆，到凡特的最新研究成果，其實概念都是相同的，只是隨著科技的進步，複雜度提高。

 

科技發展出發點原本都是好的，角度是良善的，但是如果不謹慎以對，可能會有意想不到的結果，因為科學概念相同，卻有無限的想像與延伸。

 

蘇怡寧指出，像是基改大豆、黃豆，當初也是基於改善糧荒、產量問題而研發出來，但現在反而是標榜非基改的豆漿價格才比較貴。

 

凡特雖然是想發展複製海藻吸收二氧化碳，但是否遭到進一步其他目的的利用，值得關切。

 

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《Science》人工合成基因組人造生命的開始

生物通報導，J. Craig Venter Institute以及Biotechnology Industry Organization (BIO)的科學家在人工合成基因組方面的研究取得第一步的進展，文章Creating Bacterial Strains from Genomes that Have Been Cloned and Engineered in Yeast發表在最新一期的Science雜誌上。

 

  研究人員希望有朝一日能人工操縱合成基因組，首次的研究以細菌基因組為藍本。

 

首先將細菌基因組提取出來，隨後轉移到酵母菌中對其進行必要的修飾，再將其轉移到第二種細菌內。

 

 Carole Lartigue研究小組曾經嘗試將一種叫做Mycoplasma mycoides 的細菌的基因組移植到另外一種叫做Mycoplasma capricolum 的細菌之中。

 

之後，他們將M. mycoides 基因組移植到酵母菌中，這樣便於修飾原有的基因組。

 

但是，為了將修改過的基因組移植到一種新的細菌之中，研究人員面臨一種類似外科醫生進行器官移植的時候所遇到的一個問題：即如何使宿主接受新的物質。

 

許多細菌用所謂的“限制-修飾系統”來保護它們不受外來DNA的入侵。

 

在這些細菌中，“限制酶”自動導向某些短的DNA序列並將其摧毀。

 

細菌通過在沿著其基因組的關鍵部位加上一種叫做甲基的化學基團來庇護它們自己的DNA不受這些酶的攻擊。

 

 但是，酵母菌是不用這種方法來對其基因組進行甲基化的。

 

在將M. mycoides 基因組移植到酵母菌中並刪除一個非必需的基因（這一過程無法在細菌之中完成）之後，Lartigue及其同僚採取了2個步驟來繞開他們的目標宿主細菌M. capricolum中的限制性修飾。 他們滅活了M. capricolum 中的限制酶並在該被修飾的基因仍然還在酵母菌中的時候為其加上了甲基基團。

 

接著，他們將該基因組移植到M. capricolum 之中，而後者在經過多次的細胞分裂之後產生出了一種新的供體細菌M. mycoides 的一個新的細菌株。

 

這一研究克服了創制新的可用於生產生物燃料、清理毒性廢物、碳截留或其它應用的微生物這一終極目標的障礙之一。

 

為製備人工基因組打下了基礎。

 

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“壞小子”創造"合成生命" 
 
早晨收到一封郵件，國外一份open access雜誌（創刊第二年，SCI尚未收錄）邀請我就J. Craig Venter發表在最新一期Science雜誌上的文章寫一篇commentary。

      

Science文章在這裡：http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/science.1190719

      

這個是Science上的評論：http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/328/5981/958

 

這一研究的發布無論是對從事生物學研究還是其它領域研究的科學家，甚至是對科研完全外行的人無疑都是一枚重磅炸彈。

 

該研究的負責人Craig Venter博士也是久負盛名，從越戰老兵到建立自己完全獨立的實驗室，並歷經十多年致力於合成生命研究，人稱“壞小子”。

 

我不打算接受邀請寫這篇commentary，一來我深知自己的水平，遠達不到寫這種涉及化學、分子生物學、細胞生物學和生物倫理、需要有廣泛涉略並在上述每一領域都有深刻見解的高度；

 

二者，憑Science雜誌的影響力，這一研究結果一經公佈，立即或引起全球範圍內的熱切關注，各式各樣的評論，用小學和初中時期常用的詞語描繪，那絕對是“雨後春筍”。

 

憑我的水平，再怎麼臆想也必定跨不出這些評論的圈子。

 

實際上Science雜誌自己就配有評論，儘管它更多的是類似於一個關注Craig Venter以往工作的綜述。

 

不知這裡有沒有對此話題感興趣的朋友，如果願意寫這樣一個評論，我可以向編輯部推荐一下 。

 

不過時間比較緊，要求在美國時間27號前交稿，也就是下週三。

 

預寫從速喲，下面轉載華西都市報上有關報導:

 

 

世界首個人造生命“辛西婭”

 

 

“辛西婭”顯微圖

 

美國一個研究小組20日報告說，他們合成了一個人工基因組，並用它使一個被掏空的單細胞細菌“起死回生”。

 

研究人員表示，這是第一個完全由人工合成的細胞，它向人造生命形式邁出了關鍵一步，人類的能力已經拓展到可以“操縱”自然界。

 

不過這一科技突破也引來不少詬病，批評人士說人類怎能堪當“造物主”之職。

 

  花費15年耗資4000萬美元美國J·克雷格·文特爾研究所的研究人員在最新一期美國《科學》雜誌上報告說，他們人工合成了一種名為蕈狀支原體的細菌的脫氧核糖核酸（DNA），並將其植入另一個內部被掏空的、名為山羊支原體的細菌體內。

 

項目的負責人文特爾將“人造生命”起名為“辛西婭”（Synthia）。

 

科學家經過15年反复實驗，耗費耗資4000萬美元，終於攻克了所有技術難題，製造出了“人造生命”。

 

經過多次失敗的嘗試後，最終他們使植入人造DNA的細菌重新獲得生命，並開始在實驗室的培養皿中繁殖。

 

“這是第一個人造細胞，”領導研究的克雷格·文特爾說，“這是地球上第一個父母是電腦、卻可以進行自我複制的物種。”

 

按照需求“訂製”有機物文特爾表示：“'辛西婭'其實是一個人工合成的基因組，是第一個人工合成的細胞。”

 

項目組其他成員表示，這僅僅是一個更宏大工程的一小步，未來他們甚至可以根據客戶需求提供“定制”的有機物。

 

此外，未來科學家還可以製造出能夠產出石油或專以二氧化碳為食的環境友好型“人造生命”。

 

文特爾自信地說，“人造生命”將成為非常強大有用的生物學工具。

 

目前，奧巴馬已經敦促生物倫理委員會督察此事，“評估此研究將給醫學、環境、安全等領域帶來的任何潛在影響、利益和風險，並向聯邦政府提出行動建議，保證美國能夠在倫理道德的界限之內、以最少的風險獲得此研究成果帶來的利益”。

 

自我評估價值或超萬億美元儘管這一成就的規模很大，造出的生物體原材料卻十分普通，文特爾的動機卻是商業性的。

 

他的團隊有一個更加雄心勃勃的夢想：

 

創造出不僅是新奇的生物體，而且要有利可圖。

 

文特爾已與石油巨頭埃克森美孚達成協議，要創造出可以吸收大氣中的二氧化碳，並把其轉化成能源的藻類。

 

他認為這一創新的價值將可能超過1萬億美元。

 

文特爾稱：“這個新的細菌證明了一個想法，即從理論上來說，我們可以改變一個生物體的整個基因組。我們可以添加全新的功能，消除不必要的基因，並創造出一系列全新的工業化生物體全力完成我們希望它們完成的功能。”

 

   這打開了潘多拉盒子但是這一成就也引發了可能導致一場環境災難或被恐怖分子利用的擔憂。

 

牛津大學倫理學家朱利安認為：“創造出自然進化可能永遠無法產生的生物體，這一發現將很有爭議。

 

但是其潛力在於遙遠的將來，具有重大的現實意義：比如說處理污染，產生新能源，新的溝通方式等。

 

但是風險也是無與倫比的。

 

這些技術將來可能用於生產難以想像到的最強大的生物武器。”

 

反對合成生物學的帕特穆尼認為：這打開了一個潘多拉盒子。

 

文特爾同意以確保合成生物體不會造成損害需要遵守嚴格的規定。

 

  這可能成為史上最重要科研成果聲 許多科學家積極評價這一成果。

 

美國賓夕法尼亞大學生物倫理學家阿瑟·卡普蘭在《自然》雜誌上評論說，文特爾的成果終止了有關生命的存在是否需要特殊力量或能量的爭論。

 

“在我看來，這使它成為人類歷史上最重要的科研成果。”

 

卡普蘭說：“研究成果可以徹底平息有關生命到底需不需要特殊力量才能被創造和生存下來的爭論，甚至可以顛覆人類長久以來對於生命本質的看法，讓人們重新審視自身和人類在宇宙中的地位，其深遠意義堪比伽利略、哥倫布、達爾文和愛因斯坦等先賢對人類發展做出的貢獻。”

 

他，生物學界的“壞小子”美國基因學家克雷格·文特爾被很多人稱為生物學界的“壞小子”，他的雄心大志不僅是創造出新的生物，而且要利潤豐厚。

 

這是一個15年前就擁有的夢想，從越戰老兵成為遺傳學家的克雷格。

 

文特爾決心有一天能夠從零創造基因組，並創造第一個合成生命形式。

 

克雷格·文特爾第一次得到惡名是在20世紀80年代。

 

當時他離開了美國政府資助的人類基因組計劃，成立了一個私人資助的計劃，而且與政府的研究計劃直接競爭。

 

他研究出一種“獵槍”方法來解碼基因組，即將DNA分裂成數以千計的片段，每個片段都可以同時解碼。

 

這一技術比政府研究計劃使用的方法更加快捷，雖然後者的方法更為準確也更為麻煩。

 

作為一個越戰老兵，文特爾目睹了很多士兵因一個槍傷為死去，許多倖存者也要忍受痛苦的病痛，他開始對醫學感興趣。

 

他重回大學，彌補了曾缺失的教育，並很快使自己出名，但同時也一路樹敵。

 

他完成了人類基因組草案，並同意與為公共資助計劃效力的科學家共同分享。

 

在比爾·克林頓在白宮主持的儀式上，他與自己的頭號競爭對手握手言和。

 

他聲稱，媒體錯誤地將他描繪成一個對財政收益比對促進科學知識的疆域更感興趣的科學家。  

 

 文特爾：這是第一次有人造出了完整的108萬對鹼基染色體，將這一染色體移植到受體細胞並控制受體細胞，有效地將其轉化為另一個新的物種。

 

所以這是一個全新的模式，是我們第一次使一個細胞百分之百由合成染色體控制。

 

 

記者：你認為這是一個合成生命嗎？

 

文特爾：我們將它界定為人工合成生命是因為他是完全被人工合成染色體控制的。

 

記者：你為什麼要選取絲狀支原體微生物作為你的試驗品？

 

文特爾：這只是第一步，一個範式的證明過程。

 

能夠證明這一過程是可能的已經使一大壯舉了。

 

這一成果使我們從假設階段發展到真實階段。

 

 

記者：你遇到了一些什麼困難呢？

 

文特爾：有一次一萬個鹼基對中只有一個錯誤，而且我們發現你不能直接得到生命。

 

這是非常困難的。

 

過去的三年來，我一直預測我們將實現這一突破，所以我學會了不要做這樣的預測。

 

我們要克服巨大的障礙，必須學習和發明新的機制使一切成為可能。

 

這些都不是小事。

 

記者：你最終的目標是什麼？

 

文特爾：我的目的是試圖了解生命的基本性質，以及生命所需的最小基因組。

 

我們不知道任何細胞中的每一個基因的功能。

 

這是下一個階段的關鍵組成部分。

 

這一技術是十分有用的，試圖設計出具體的生物功能，比如能利用二氧化碳製造出新的燃料，或是迅速地生產新的疫苗。

 

記者：你覺得自己是否扮演了“造物主”的角色，創造生命？

 

文特爾：我們之前以及提及，這幾乎是一個老生常談，特別是每次的生物學上有了新的科學突破。

 

科學是在最基本的層面上認識生命，並試圖利用這些知識為人類謀求更好的未來。

 

我認為這一發現是科學知識進步，和認識我們周圍世界的一步。

 

記者：您是否擔心這一技術可能被濫用？

 

文特爾：我們必須考慮這一問題。

 

這項技術非常強大。

 

我已經提出關於此的新約束規定。

 

作為這項技術的發明和發現者，我們希望能夠阻止對其的濫用。

 
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