合成生命 能量有多大

军事医学科学院生物工程研究所所长、研究员陈惠鹏 博士凌 焱 
 
　　生命是自然的赐予，现在有人正在努力争取这个权利。2010年5月22日，美国学者文特尔宣布首个合成生命诞生！


　　合成生命，顾名思义就是非天然、人工合成的生命体。严格来讲，文特尔的合成生命研究使用的基因组与天然相比十分接近，并利用了相近种属的细胞结构，其结果并非完全是人工合成，更不是完全意义上的人的人造生命。而且，早在2002年就已有魏玛等人采用类似技术，成功合成了脊髓灰质炎病毒。那么这一最新研究的重要价值何在呢？

　　其价值就在于，人工合成的细菌实现了独立复制、增殖，这是生命的特征！

　　可以说，不论是人造氨基酸、人工合成牛胰岛素还是人工合成脊髓灰质炎病毒等重要的研究成果，可能都无法和这一里程碑相媲美。因为这是人类第一次实现将无生命的物质转变为有独立复制能力的生命体！

　　人造细菌蕴藏着难以估量的财富

　　生命科学领域的急先锋——文特尔，数年来一直站在合成生命研究的前沿，也一直处在舆论关注的风口浪尖上。而此次成功让合成生物学研究再受关注。

　　合成生物学就是通过人工设计和构建自然界中不存在的生物系统（即人造生命）来解决材料、能源、环保等问题。合成生物学是个十几年前就已引起关注的话题，国际国内都已经高度重视，在很多方面已有建树。

　　那么，文特尔为什么要开展人造细菌的合成生物学研究呢？这是因为其中蕴藏着难以估量的财富。细菌虽小，但能耐很大，而且各有各的本事。例如青霉素、头孢菌素等药物很多是利用细菌生产的；还有一些细菌能够产生氢气、乙醇，甚至石油烃。遗憾的是，虽然人们已经认识了很多细菌有价值的天性，但因为它们并不是天生为人类服务的，所以人们在设法借用它们能力的时候，总会遇到许多障碍。于是，科学家们就想要驯服这些“小家伙”，一方面通过分析基因认识细菌制备药物或生产能源的方法，另一方面则是设法将它们的优点整合到一起。如此一来，就可以得到又听话又能干的好帮手了。于是，人造细菌的研究应运而生。

　　文特尔迈出具有划时代意义的三步

　　为实现这个目标，文特尔已经克服了数道难关。如果说生命是一本天书，一本自然馈赠的天书，那么人造生命就是再制造一本由人类撰写的生命之书。人造细菌研究首先要认识“生命天书”上的字，这是通过细菌染色体基因组测序实现的，也是人造细菌研究的起点。

　　文特尔曾经主持过人类基因组测序工作，具有很强的“读天书”能力，所以这第一步很快就实现了。

　　第二步，是要把整个天书上的字“抄”下来，也就是人工合成细菌染色体基因组。别看细菌的个头小到人类的肉眼看不见，但整个基因组由上百万个碱基组成，数目巨大，难度可想而知。文特尔的研究小组2003年就报道了人工合成噬菌体全基因组的成果，经过多次的技术突破，现在已经能够快速合成长度超过百万的细菌基因组，可以说发展出了很强的“抄”“写”能力。

　　第三步，就是将人工合成的染色体基因组放到一个缺少染色体的细胞结构中，这个环节看似平常却极为精细。如果说基因组是人造生命的“心”，细胞结构就是人造生命的“身”，“身心一致”才能运转正常。因为生命的复杂和精巧，移植工作必须循序渐进，因此文特尔首先使用了与天然十分接近的人工基因组，并利用了相近种属的细胞结构。完成以上三步，具有划时代意义的人工细菌宣告诞生了，然而更为期待也更加重要的最后一步，则是利用人工设计的基因组获得真正的人造生命。一旦想法得以实现，在药品生产、能源制备、环境处理等等与人们日常生活息息相关的问题上，都将能看到人造微生物发挥作用，为人类带来极大便利和无穷财富。

　　生命科学发展到今天，尤其是人类基因组计划完成后，人们对于生命的认识已经十分深入。随着生命的轮廓越来越清晰，人们改造生命、创造生命的愿望也越来越强烈，开展合成生命研究已经是科学发展的必经之路。合成生命的诞生，为生命科学研究带来了新的生机，必将在多种应用中大放异彩。由于其不可限量的应用潜力和即将引发的巨大社会经济效应，这一研究有可能成为下一个最具影响力的科技进步。（吴志军整理）