美國科學家人造生命,合成單細胞生物

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ning9058

大公爵 | 2008-9-30 00:42:58

1樓

一支生物學家和化學家小組正在將無生氣的物質變成活生生的生命，能夠自我復制和進化，已經具備了“生命”的基本特征。

據美國《連線》雜志報道，一支生物學家和化學家小組正在將無生氣的物質變成活生生的生命。由美國哈佛大學醫學院分子生物學家傑克·斯卓斯泰克（Jack Szostak）領導的這支小組正在構造一種單細胞模型，這種模型能夠自我復制和進化，已經具備了“生命”的基本特征，幾乎可以被稱作生命。這表明科學家們已經可以將沒有生命的物質合成為新的生命形態。

構建新生命形態

　　這是科學家在意大利佛羅倫薩舉行的第15屆生命起源國際研討會上公布的消息。這一消息聽起來好像是天方夜譚，但是科學家們正在為此而努力。他們建造的原型細胞由脂肪分子構成。脂肪分子可以捕獲一些核酸，而核酸中含有可以復制的原始遺傳代碼。通過太陽或化學反應提供外來能量，這些原型細胞可以形成一個自我復制、自我進化的生命系統，從而獲得滿意的生命環境。這種生命並不像我們地球上的生命，但他們是一種生命的代表，可以在宇宙的任意空間裡形成和存在。

　　斯卓斯泰克的最新研究成果尚未發布，但他最近在意大利佛羅倫薩舉行的第15屆生命起源國際研討會上透露了他用遺傳物質打造原型細胞方面取得了初步進展。當然，這種復制功能並非是完全自動的，因此它還不是徹底的人造生命，但它已經非常接近將化學物質變成生物有機體的過程。他說：“我們在原型細胞的細胞膜生長和分裂方面取得了更大的進展，但我們現在能做的就是復制有限的簡單遺傳密碼序列。我們必須能復制任何遺傳密碼序列，使基因密碼排序向有用方面進化。”

　　通過對細胞做些有用的事情，就可以讓這些基因構成新的生命形式，並沿著達爾文進化路線演變，如同我們最古老生命所走過的進化之路那樣。美國丹佛大學的化學家謝雷福·曼絲先前是斯卓斯泰克實驗室的員工，他說：“我們一旦構建一種復制環境，我們希望通過實驗手段來確定生命在這樣的環境下進化成什麼模樣。”

　　原型細胞研究比人造生命其他領域的研究都要激進，甚至有科學家用構成生命所需的最少基因制造了人造細菌。而原型細胞研究人員正在設計一種完全創新的生命形態，是人們從來沒有看見過甚至可能從來沒有存在過的生命形態。他們一直認為他們的研究並不僅僅只是一種思想，並堅信他們將是人造生命的創始人，並且將很快實現這一目標。然而，現代生命比斯卓斯泰克等人所研究的簡單生命系統要復雜得多，因此原型細胞不會像我們身體中的細胞，也不是基因改良的大腸杆菌。

最基本功能的生命有三個基本構成

　　美國能源部洛斯阿拉莫斯國家實驗室原型細胞漢斯·宰歐克認為生命的功能如同一台簡單的毫微級計算機，就是利用能量促進化學物質進行更多的自我復制。“你得用特殊方式組建你自己，你得從一個地方獲得能量，然而將能量轉移到另一個地方。”當然，這是一個異常復雜的過程。現代生命得在大量的分子機器控制下完成這一技藝。事實上，簡單植物和海藻能完成的一些化學合成遠遠勝過人類技術。甚至最原始的生命也能讓它們通過細胞膜獲取營養，建造分子並完成細胞的構成。這些復雜的構成經歷了許多代的進化，而最初的人造生命是非常簡單的。

　　大多數研究人員認同最基本功能的生命得有三個基本構成：容器(即細胞膜)、獲取能量的方式和生命信息攜帶者，如RNA或核酸。斯卓斯泰克前期工作已經表明容器可以由一層脂肪酸構成，通過與水反應可以自我裝配。因為脂肪酸的一頭是親水的，意味著它可以吸引水，而另一頭則是疏水的。當研究人員將大量的脂肪酸分子集合一起時，它們形成一個封閉的環來抵擋水的入侵。在某種情況下，這些脂肪酸膜可以讓核酸通過，並包在此膜中開始復制。在這個月出版的《美國國家科學院》學報的一篇論文中，斯卓斯泰克表明特殊的脂肪酸膜能在不同溫度下穩定存在，且可以操縱DNA分子。而今年夏初，斯卓斯泰克實驗室已經在一篇《自然》雜志上的論文中證實了核酸能夠在原型細胞中復制。

是否會危及地球現有生物？

　　研究人員認為我們所知的隨機事件就是這樣制造生命的。雖然許多科學家認為原型細胞研究工作相當不錯，但並非所有科學都承認原型細胞能夠對生命的起源給出合理的解釋。美國噴氣推進實驗室地球化學家邁克·魯塞爾認為，斯卓斯泰克實驗室的研究成果令人驚訝，但擔憂此工作對於生命起源的研究是否具有重大意義。但他也辯解稱，地球最早的生命狀分子應該是建立在無機化合物的基礎上，不過，地球早期細胞的容器並非是脂肪酸膜，而是硫化鐵。

　　美國加利福尼亞大學聖迭戈分校的科學家認為我們可能不會知道生命到底是如何起源的。“這是一個好模型，但末必就是這樣誕生生命的。”對此，斯卓斯泰克說：“無論如何，我們現在非常確信細胞膜生長和分裂能在非常合理的生命起源之前的環境下出現。”如果科學家真的找到了生命誕生的方式，那人造生命就不會是天方夜譚。不過，一些參與此項研究的科學家認為，人造生命形式有朝一日將提供解決各類問題的可能性，但人類首先需要考慮的卻是合成生命可能帶來的危險，目前最令我們擔憂的是如何去阻止一種極具毒性的人造生命體吞噬地球上已有的生物。有專家指出，地球上存在的每種植物、動物、菌類和原生動物都渴望成為“世界的統治者”。甚至一些居心不良的人可能會利用相應的儀器設備和技術，讓消亡的病毒通過人工合成使其死灰復燃，比如天花病毒。