生物谷援引美國《科學(xué)》雜志25日報道，美國科學(xué)家克雷格.溫特爾和他的研究團隊引爆了一顆科研“原子彈”：完全利用實驗室化學(xué)物質(zhì)合成出了一種細菌的基因組,，向創(chuàng)造首個人造生命又邁進了一步,。
人造生命
據(jù)克雷格.溫特爾研究所在《科學(xué)》雜志上刊出的論文宣稱,，經(jīng)過五年的奮斗,，以克雷格.溫特爾為首的研究團隊在完全是人造的基因組基礎(chǔ)上即將創(chuàng)造出人造生命---一種完全依據(jù)生殖支原體合成基因組序列的細菌將橫空出世,。論文的第一作者吉布森透露說,，這種細菌只有580個基因,，與人類基因組3萬個相去甚遠,，但它卻有任何生命的完整基因組結(jié)構(gòu),。
吉布森說,，科研團隊分三個階段進行人造生命的研究,，現(xiàn)已完成第二階段,，第三階段現(xiàn)已全面展開,。
有助解決生命起源
克雷格.溫特爾一直宣稱,，新的人造生命的形式,，比如說新的細菌種類可以充當(dāng)綠色能源以替代石油和煤，分解有毒廢物,，吸收二氧化碳氣體和大氣中其他溫室氣體。人造生命一旦成功,，它還有一個很大的意義,，那就是它可能將幫我們解決生命的起源問題。溫特爾說：“如果人造生命成為可能,，我們就該重新思考一下生命究竟是什么……在我看來,，生命就像一個機器，一個由電腦程序控制的機器,，僅此而已,。
自然生命“滅頂之災(zāi)”？
當(dāng)美國主流媒體在重要位置刊出這一消息后,，科學(xué)界和倫理學(xué)界反響強烈,。
紐約大學(xué)的分子生物學(xué)教授?？斯?溫默爾表示,，從《科學(xué)》雜志刊出的論文來看，溫特爾和他的手下顯然還沒有創(chuàng)造出人造生命,。不過他對溫特爾的科研方向“感到不快，因為不可預(yù)知性太大”,。英國“基因觀察”組織發(fā)言人海登?瓦利斯表示：“溫特爾和他手下離創(chuàng)造出真正的人造生命應(yīng)該還有段路要走,。溫特爾不是上帝……他要創(chuàng)造生命可能不像說的那么簡單吧。”
潛在威脅
此外,，很多科學(xué)家還擔(dān)心潛在的生物恐怖和環(huán)境問題,。有科學(xué)家提出，因為目前沒有生物合成的相關(guān)監(jiān)管規(guī)定,，將來恐怖主義分子很可能利用這一技術(shù)制造致病毒或生化武器,，而實驗室中的人造細菌是否會給環(huán)境和人類帶來更大的風(fēng)險也讓人憂心忡忡。這種人造生命一旦失控,，那么必然會產(chǎn)生現(xiàn)在自然界生命所不具備的各種新的疾病或者其他傷害,，而一旦它們對自然界的生命形成威脅,，那么可能找不到“解決問題的密碼”，那么其結(jié)果將如同科幻電影或者小說中描述的那樣,，地球上的自然生命將面臨著“滅頂之災(zāi)”,。
人造生命“三步走”
“整個過程是從四瓶化學(xué)物質(zhì)開始的”
第一步，科學(xué)家首先制造了4個DNA---堿基A,G,C和T,，這4個堿基可重復(fù)配對58萬次,，合成數(shù)百萬DNA片斷。
第二步,，將這些片斷“組裝”成DNA鏈,，并形成完整基因圖譜。目前科學(xué)家已完成這一步,。
第三步,，科學(xué)家將嘗試將合成的基因組注入剔除了遺傳物質(zhì)的細胞中，如果能夠激活細胞,，就可以宣告全球第一個“人造生命”誕生了,。
美國生物學(xué)家克雷格•文特(Craig Venter)以及他帶領(lǐng)的研究小組日前完全利用實驗室化學(xué)物質(zhì)復(fù)制出了一種細菌的基因組，向創(chuàng)造首個人造生命又邁進了一步,。
科學(xué)家們將實驗室化學(xué)物質(zhì)作為脫氧核糖核酸(DNA)的基因塊串列在一起,，從而合成出了基因組。而人造基因組的基因都可以在天然細菌體內(nèi)找到與其對應(yīng)的部分,。
這項研究成果由馬里蘭州克雷格.文特研究院(J. Craig Venter Institute)的一組科學(xué)家刊登在《科學(xué)》(Science)雜志網(wǎng)絡(luò)版上,。署名作者包括1978年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎獲得者漢密爾頓.史密斯(Hamilton Smith).
文特在與記者舉行的電話會議上表示，創(chuàng)造人造生命的實驗分三個階段,，而此次成功標(biāo)志著第二階段的完成,，但最后這一步的難度會大得多。不過他在大約八年前曾頂住外界異議,，以驚人的速度破譯了人類基因組,。
一個更大的問題在于要讓人造生命攜帶有使其存活下來最起碼的基因組。預(yù)計此類生物有朝一日能應(yīng)用在商業(yè)領(lǐng)域上,，例如吸收空氣中的二氧化碳或提煉生物燃料,。
廣告向人造生命領(lǐng)域發(fā)起挑戰(zhàn)在科學(xué)上面臨著不小的難度，而且在倫理和法律方面也有很多問題,。目前幾乎沒有政府對此類研究進行管理,，參與實驗的研究人員都是依靠自律。而中傷這項研究的人聲稱,，安全保障的缺失將增加人造生命釀成大禍的風(fēng)險（文特率領(lǐng)的研究小組在合成支原菌基因組時,，有意破壞了賦予染色體感染其他生物的能力的基因）。
盡管如此，研究正在迅速向前推進,。去年6月,，由文特率領(lǐng)的一個研究小組公開了一項實驗的詳細情況。在這項實驗中,，他們將一種細菌的DNA移植到另一種細菌的細胞中,，并近乎奇跡般的“激活”了被植入的基因組。
研究小組希望采用類似的方法能激活人造的基因組,，從而創(chuàng)造出一種人造生命,。不過文特表示，在成功的道路上還存在許多障礙,。
但文特相信,，現(xiàn)在距離大功告成只有一步之遙。他對此表示,，如果無法在2008年取得成功……將是一件令人失望的事情,。
美國科學(xué)家宣稱，他們已經(jīng)成功完成了世界上首個純粹“合成生物”的基因圖譜組合工作,。據(jù)悉,，這個即將面世的“人造生命”是一種擁有485條基因的細菌，是人類現(xiàn)在已知的“最小活物”之一,。上述研究成果刊登在最新出版的美國《科學(xué)》雜志上,。
美國馬里蘭州的研究人員表示，將“分三步走”來合成世界上首個真正意義上的人造生命,。目前完成的基因圖譜工作是“第二步”,。據(jù)介紹，整個合成工作是從“四瓶化學(xué)物質(zhì)開始的”,。他們的目標(biāo)是,，首先培育出結(jié)構(gòu)相對簡單的細菌基因，然后再逐步將其合到一起繼續(xù)培養(yǎng),。
報道說,，這種完成基因圖譜繪制給的細菌全部DNA都可由一條染色體所攜帶,，因而培養(yǎng)起來容易些,。研究人員利用大腸桿菌作為“孵化器”培養(yǎng)需要的DNA，并且將其逐漸“組裝”成染色體,。下一步目標(biāo)是將這些染色體重新植入細胞體內(nèi),，看其能否成功“復(fù)制”出后代。
科學(xué)家通過化學(xué)方法在實驗室里制造DNA片段,。其第一步是制造4個DNA堿基A, G, C和T,，以組成DNA片段。為了培育這種能傳染性病的細菌，這4個堿基重復(fù)配對了58萬次,。由于DNA鏈條的結(jié)構(gòu)過于脆弱,，無法現(xiàn)階段人們無法合成更長的DNA鏈。
截至目前,，研究人員還不能確定到底那些基因是維持生命體正常運轉(zhuǎn)的必需品,，因此短期內(nèi)根本無法“整”出結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的人造生命來。此外,，盡管病毒比細菌還小,，但科學(xué)界一般認為，因病毒自身無法復(fù)制,，因此不是一種完全的“生物體”,。
由于人造生命涉及倫理道德，所以深入開展上述研究工作需得到有關(guān)機構(gòu)批準(zhǔn),?？茖W(xué)家希望，能在實驗室內(nèi)培養(yǎng)出有益于世界的人造生命,，以便完成諸如制造生物燃料,、消除地球上的有毒物質(zhì)，同時減少二氧化碳等溫室氣體排放量等艱巨任務(wù),。
生物谷推薦原始出處：
Published Online January 24, 2008
Science DOI: 10.1126/science.1151721
Submitted on October 15, 2007
Accepted on January 11, 2008
Complete Chemical Synthesis, Assembly, and Cloning of a Mycoplasma genitalium Genome
Daniel G. Gibson 1, Gwynedd A. Benders 1, Cynthia Andrews-Pfannkoch 1, Evgeniya A. Denisova 1, Holly Baden-Tillson 1, Jayshree Zaveri 1, Timothy B. Stockwell 1, Anushka Brownley 1, David W. Thomas 1, Mikkel A. Algire 1, Chuck Merryman 1, Lei Young 1, Vladimir N. Noskov 1, John I. Glass 1, J. Craig Venter 1, Clyde A. Hutchison III1, Hamilton O. Smith 1*
1 The J. Craig Venter Institute, Rockville, MD 20850, USA.
* To whom correspondence should be addressed.
Hamilton O. Smith , E-mail: [email protected]
We have synthesized a 582,970 bp Mycoplasma genitalium genome. This synthetic genome, named M. genitalium JCVI-1.0, contains all the genes of wild-type M. genitalium G37 except MG408, which was disrupted by an antibiotic marker to block pathogenicity and to allow for selection. To identify the genome as synthetic, we inserted "watermarks" at intergenic sites known to tolerate transposon insertions. Overlapping "cassettes" of 5 to 7 kb, assembled from chemically synthesized oligonucleotides, were joined by in vitro recombination to produce intermediate assemblies of approximately 24 kb, 72 kb ("1/8 genome"), and 144 kb ("1/4 genome"), which were all cloned as bacterial artificial chromosomes (BACs) in Escherichia coli. Most of these intermediate clones were sequenced, and clones of all four 1/4 genomes with the correct sequence were identified. The complete synthetic genome was assembled by transformation-associated recombination (TAR) cloning in the yeast Saccharomyces cerevisiae, then isolated and sequenced. A clone with the correct sequence was identified. The methods described here will be generally useful for constructing large DNA molecules from chemically synthesized pieces and also from combinations of natural and synthetic DNA segments.
