在美國原子彈的誕生地———洛斯·阿拉莫斯國家實驗室,，科學(xué)家斯蒂恩·拉斯墨森憑借著500萬美元的資助,，開始了他的人造生物——被稱為“洛斯·阿拉莫斯蟲”的原始細(xì)胞(Protocell)的研究。這不是人們早已熟悉的克隆,，也不是通過簡單的基因拼接或轉(zhuǎn)移來改造現(xiàn)有生物,，而是從零開始，用無生命的分子來制造一種這個世界從未出現(xiàn)的新生命物……
1987年,，丹麥物理學(xué)博士斯蒂恩·拉斯墨森(SteenRasmussen)對自己的前途一片茫然,。就在此時，一位朋友遞給他一張在美國召開“人造生命”會議的廣告,。
這張廣告改變了拉斯默森的命運,。
會議主辦者邀請他參加在洛斯·阿拉莫斯舉辦的會議，拉斯默森在會上發(fā)表了關(guān)于地球上第一個基因可能何時出現(xiàn)的計算機(jī)模擬成果,。一年后,，他在洛斯·阿拉莫斯實驗室找到一份研究“自組復(fù)雜系統(tǒng)”的全職工作。
現(xiàn)在,，拉斯默森辦公室離當(dāng)初召開“人造生命”會議的地方僅幾步之遙,。
18年前，“人造生命”還屬于邊緣學(xué)科,，參加這種會議的人還是偷偷摸摸,，不敢讓同事知道。今天,，“人造生命” 已屬于前沿研究課題,，全世界有100多個研究小組正在緊鑼密鼓地試圖破解這個難題。
憑借著500萬美元的研究資金,，2004年10月,，拉斯墨森開始了自己獨特的人造生物——被稱為“洛斯·阿拉莫斯蟲”的原始細(xì)胞(Protocell)——的實驗。在拉斯墨森看來,，“洛斯·阿拉莫斯蟲”是黑暗中的一線光明,，因為它主要是利用外來的化合物創(chuàng)造出來的，而不是像目前絕大多數(shù)研究者那樣——通過基因拼接或轉(zhuǎn)移來改造現(xiàn)有生物,。
如果計劃進(jìn)展順利,，這種人造生物將具有生物的特征：例如能生育子孫、自己產(chǎn)生能量,，甚至還會進(jìn)化,。
人造蟲原理
通過對“生命”的理解,，拉斯墨森認(rèn)為,，所設(shè)計的人造生物應(yīng)具有以下功能：產(chǎn)生能量的新陳代謝,；像DNA一樣；擁有存儲運行指令的分子以及將所有構(gòu)件保持在一起并起外殼作用的薄膜,。
拉斯墨森從脂肪酸和人造肽核酸開始,，構(gòu)建“洛斯·阿拉莫斯蟲”，這是比普通的細(xì)菌還小幾千倍的人造生物,，也比細(xì)菌要原始得多,。遺傳、代謝,、進(jìn)化,，所有這一切都放到“人造蟲”這個容器里，以最簡單的方式盡可能地糅合在一起,，但每一個步驟都與過去做法完全不同,。
先說容納。一般陸生動物的容器都是水基的,，必須用一種分子的水凝膠附上一層油膜而成,。細(xì)胞依靠鑲嵌在膜上的一排不同的蛋白質(zhì)，將營養(yǎng)物質(zhì)輸送過膜,。而洛斯·阿拉莫斯蟲不同,，它從一開始就是油基的，就像脂肪酸的一顆小油滴一樣小,。拉斯墨森說：“不是大袋子,，而是一小塊香口膠把這些代謝分子和遺傳物質(zhì)粘合起來。代謝分子和遺傳物質(zhì)既可附在香口膠表面,，又可呆在內(nèi)部,。”
“容器”是比較容易，下一步要考慮的就是遺傳,，這也是令很多人造生物研究陷入困境的主要原因——要創(chuàng)造一種足夠復(fù)雜到能夠攜帶遺傳信息的分子,，同時也能自我復(fù)制——這真是難中之難。
現(xiàn)有生物DNA都有一群酶的大軍幫助它復(fù)制遺傳信息,。對于一個“人造蟲”來說,，這太復(fù)雜了。為此,，拉斯墨森計劃利用一種叫做PNA的人造肽核酸,。
早在20世紀(jì)90年代，肽核酸就被合成,。這種人造有機(jī)體比最小的細(xì)菌還要小1000萬倍,，功能,、形狀和DNA 相似，有同樣的雙螺旋結(jié)構(gòu)和四個堿基對,，采用與DNA相同的遺傳密碼,，但是與DNA不同的是，PNA有兩種形式,，一種只溶于脂肪,，另外一種親水。拉斯墨森要利用的就是PNA的雙重性,。
在拉斯默森小組設(shè)計的“洛斯·阿拉莫斯蟲”中,，部分脂肪酸將被吸引到水中，另一部分脂肪酸被排斥在外,。被吸收到水中的脂肪酸將組建成分子團(tuán),。這時再讓“敏化劑”遷入分子團(tuán)內(nèi)部，嵌入人造肽核酸,，“原始細(xì)胞”就這樣誕生了,。當(dāng)原始細(xì)胞受到光照時，化學(xué)反應(yīng)可產(chǎn)生新的脂肪酸和肽核酸,。新的脂肪酸使分子團(tuán)不斷成長,，進(jìn)而產(chǎn)生細(xì)胞分裂。
在實驗室,，拉斯默森演示其原始的光敏感新陳代謝能產(chǎn)生像口香糖一樣的薄膜分子,。但拉斯默森說：“仍需要觀察的是，所有這些分子在溶液中如何運作,。目前最大的難題是協(xié)調(diào)PNA的復(fù)制過程與脂肪酸前體的代謝,，以便使基因組的復(fù)制與小油滴的生長同步進(jìn)行。”
該研究小組化學(xué)家伍德魯夫說：“如果我們知道如何做到這一點,，我們應(yīng)該已產(chǎn)生了‘生命’,。”
但對于“洛斯·阿拉莫斯蟲”——這種人造有機(jī)體是否滿足生命的定義還存在爭論。這取決于對生命怎樣定義,。為了研究方便,，洛斯阿拉莫斯實驗室的科學(xué)家把生命定義為“某種擁有新陳代謝功能、通過該功能可把資源轉(zhuǎn)化為能量或身體組織,、擁有基因材料及一個機(jī)體的事物,。”在該定義下，他們所要研制的人造有機(jī)體就可看成是有生命的,。
競技場上的角逐
在這場百多家研究小組參與的創(chuàng)建人造生物競賽中,，洛斯·阿拉莫斯蟲艱難領(lǐng)先，因為,，其他一些競爭者為達(dá)到目的采用的是更為常規(guī)的途徑——通過基因拼接或轉(zhuǎn)移來改造現(xiàn)有生物,。
馬里蘭州“生物替代能源研究所”的克雷格·文特(CraigVenter)正在實驗合成一種新生物,，他和他的同事們先檢測一種稱為M菌的全基因組，剔除掉與細(xì)菌存亡無關(guān)的不重要基因,，然后將剩下的基因組合成新的最小基因組,。最后，科學(xué)家向最小基因組插入選擇的一些基因,，如耐熱基因等,，由此產(chǎn)生擁有新特性的新生物。
因為在文特的研究中,，絕大部分的細(xì)胞機(jī)制都保持完整，所以,，他們可能用不了幾個月或幾年就最有可能最先成功,。但他們制造出的這種人造生物可能與現(xiàn)有的生物樣子差不多。
在哈佛大學(xué),，杰克·斯族塔克(JackSzostak)正在研究制造一種和洛斯·阿拉莫斯蟲一樣簡單的合成生命形式,，不過他用的是與地球上現(xiàn)有生物更為接近的化學(xué)方法，利用一種具有特殊本領(lǐng)的膜包囊,，囊中包含有很少的RNA和 RNA樣分子：這種結(jié)構(gòu)能夠催化自我復(fù)制,。他的研究難點在于，目前還沒有人研究出一種能夠僅僅復(fù)制出其自身一小段的R NA,。但斯族塔克預(yù)言自己的研究成功需要10年到20年的時間,。
兩年前，科學(xué)家們意外地發(fā)現(xiàn),，脊髓灰質(zhì)炎病毒能夠在試管中的化學(xué)合成物中自動復(fù)制,。由此，美國洛克菲勒大學(xué)生物學(xué)家埃爾伯特·里勃切特得到啟發(fā),，希望借助某種化學(xué)反應(yīng),，制造出像活細(xì)胞一樣可以自己生長的生命形式。近日,，里勃切特博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組宣布,，他們對創(chuàng)造人造生命的嘗試已進(jìn)入實驗階段。這種人工生物叫做“囊生物反應(yīng)器”,，它很像某種低級的生物細(xì)胞,，組成部分來自不同的生物材料。其柔軟的細(xì)胞壁由蛋清中的脂肪分子制成,，而細(xì)胞構(gòu)成則是從諸如大腸桿菌之類活著的生物中得到,。
商業(yè)前景
拉斯默森研究組的工作可能還需10年或20年才能完成，但一些人已經(jīng)看到人造生物的商業(yè)前景,。
拉斯默森的合作伙伴,、威尼斯原生(Protolife)公司的創(chuàng)始人和CEO羅曼·帕克德(NormanPa ckard),，是這世界上為數(shù)不多把目光和目標(biāo)投向生命本身的一個雄心勃勃的項目帶頭人之一。帕克德說：“這種潛力的回報將是非常非常大的,，比任何一種現(xiàn)有技術(shù)的出現(xiàn)都大,。”
拉斯默森說：“一旦這樣的有機(jī)體被制造出來，我們就可以讓它們?nèi)プ鲎匀唤鐝奈匆娺^的事情,。它們可以充當(dāng)構(gòu)造自我修復(fù)系統(tǒng)的原材料,，我們也還可以為它們設(shè)計出自然界中沒有的、獨特的新陳代謝機(jī)制,。我們可以讓它們吃掉最難處理的污染物,。”
例如，可以把這種有機(jī)體投放到被原油污染的海水中,。它們可以吃掉所有原油并把它分解成無害的成分,，等海水中的原油被消化完，它們也就隨即死去,；同樣,，這些小生物也可以被設(shè)計用來吃掉且只吃那些特定的致命病毒；生產(chǎn)可用作燃料的氫等,。
拉斯默森甚至還設(shè)想制造一種原始細(xì)胞,，使其能抵御毒性極高的污染物。這種細(xì)胞能吸收高氯酸鹽或钚等污染物,。
風(fēng)險隨之而來
盡管專家們從這種新技術(shù)中看到了無窮的好處,，但很多人對于它可能給人類倫理觀念帶來的沖擊，以及人類最終可能失去對新物種的控制等問題感到擔(dān)憂,。
美國俄勒岡州里德學(xué)院的哲學(xué)教授馬克·貝多正在和研制這種人造有機(jī)體的科學(xué)家一起工作,。他指出，這種有機(jī)體也會帶來包括倫理問題在內(nèi)的一系列危機(jī),。貝多說：“風(fēng)險來自這樣一個事實：它們是人造物,，但它們卻是活的，它們可以從其環(huán)境中獲取材料構(gòu)建起它們自身,，并進(jìn)行自我復(fù)制和取得進(jìn)化,。”
雖然這樣的實驗尚在初期階段，但有些人,，特別是那些有強(qiáng)烈宗教信仰的人,，對某些科學(xué)家想要充當(dāng)創(chuàng)世主的想法感覺很不舒服。另外一些人擔(dān)心安全問題——要是人造生物從實驗室中逃逸出來會怎樣,？我們?nèi)绾慰刂七@種技術(shù)的應(yīng)用呢,？
拉斯默森也開始關(guān)注人造生物研究的安全問題。他認(rèn)為,，人造生物技術(shù)最終可能比現(xiàn)在的轉(zhuǎn)基因作物還要安全,。他的 “原始細(xì)胞”如果離開被設(shè)計,、制造的環(huán)境，就可能夭折,。他說：“這種原始細(xì)胞只有在精心控制的實驗室條件下才能生存,。僅僅搖動一下裝有人造生命的燒杯，這些原始細(xì)胞就會土崩瓦解,。”
