分享

如何把无生命的化学物质变成生命,创造一种新的生命形式

 天童老僧 2018-01-10

地球的生命形式丰富多彩,

如何把无生命的化学物质变成生命,创造一种新的生命形式

但所有的生物,不论是动物、植物、细菌,它们都是由同样的分子构成的,即5种碱基组成DNA和RNA,再由20种氨基酸,合成许多种蛋白质。这些生化成分限定了它们在细胞内的反应,从而也限定了生物的功能。地球生命一直处于这种状态,已存在了近40亿年的历史。美国大企业家派得似乎要改变这一状况,他开了一家生命公司,企图把无生命的化学物质变成生命,创造一种新的生命形式。

创造生命一直被看作是上帝的特权,

如何把无生命的化学物质变成生命,创造一种新的生命形式

而今一批研究者正在认真地进行工作,若他们成功,全世界将面对一种陌生的生命。派氏的助手——洛斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家策斯麦说,这也有助于“生命是什么”、“它是如何开始的”等这一类问题的解开。虽然他们的实验还处于早期阶段,但已有一些人担心,若人工合成生命从实验室逃出来,又将会发生什么?如何控制人们对这一技术的应用?

策氏说,像任何事物一样,科学的应用也具有利与弊的两重性,但总的来说,科学是造福人类的。合成生命可用于存活技术,定做生物使之清洁燃料,帮助恢复受伤的身体等等。合成生命的前景远远超过今日之基因工程。

派氏公司的雄心很大,他们的焦点是策氏设计出的“小虫”,它与众不同的地方,是其组成的生化物质,不同于现存的生命,它是最简单的生命。这“简单”二字,有助于科学家了解生命的本质。为此,策氏等人首先着手于一些最基本的问题,诸如最起码要具备哪些条件,才称得上是“活”的,对此,生物学家和哲学家已思考了几十年。直到最近,研究者提出,这也许是生命与非生命之间唯一的差别,即前者具有达尔文式的进化功能,后者则无。所谓生物,它有产生后代的功能,其后代的特性通过自然选择而不断完善,这就要求它的某些分子携带遗传信息并具有某种过程(新陈代谢)。要使自然选择产生效应,还需要某种包体,笼统地说就是“身体”。包体、遗传性、新陈代谢,以最简单的方法组合在一起,就是策氏的小虫。

拿包体来说,地球生命皆是含水的,实质上是一种分子的水性胶滞体,它的外面是一层油质的薄膜。细胞就是这样,它通过镶嵌在膜上的不同蛋白质而吸收营养。

如何把无生命的化学物质变成生命,创造一种新的生命形式

但策氏小虫与此完全不同,首先,它是油基的,非地球传统生命的水基,它是一滴脂肪酸,内藏类似橡胶糖那样的东西,将把遗传分子和新陈代谢分子注入其中。

包体是容易做成的,下一步(遗传)是创造合成生命最易陷入困境的地方,其难点是取得一种能携带遗传信息的,很复杂的分子,它也同样能复制。在自然生物中,DNA具有整套的酶帮助它复制遗传信息。在策氏小虫中,DNA由酞核酸分子或称PNA取代之,也使用同样的遗传密码。但PNA具有双重特性,它的一侧能溶于脂肪,另一侧吸引水,利用这一两重性,策氏希望以此作为PNA复制的基本形式。

小虫的新陈代谢将降低到最小限度,它们锁住能转换成脂肪酸的化学品,使其成长和一分为二。

小虫的大部分设计还处在计划中,有一些则进入了实验的初级阶段。他们在小虫新陈代谢功能上,已取得不小进展。若一切按计划进行,三个组成(包体、遗传、新陈代谢)应能结合起来,并为达尔文进化提供必需的要素。

如何把无生命的化学物质变成生命,创造一种新的生命形式

策氏在小虫上投入了很大努力,他说:“我不能讲三年内小虫能面世,但我保证,一定有很大的进展。”其中最大的难点是PNA的复制和脂肪酸新陈代谢的相互配合,也就是基因的复制跟脂肪酸滴的成长同步。

与此同时,另一些科学家在搞编程人工细胞实验,或称PACE,可能对派氏的小虫项目有所帮助。眼下派氏等已跟PACE合作。

PACE的关键思想是,在一个特定的时间空间里,使用电脑精确地控制化学物微量流,以投递精确的化学物的数量,来合成细胞。现在,他们用电脑结合传感器,去监视实验系统中的PNA的复制率和脂肪酸的产生。这就使得研究者能一个一个地控制住合成过程,通过这些步骤,使得人工细胞或小虫变成活的。

PACE小组打算最终能进化出具有自给能力的人工细胞。因此,小组必须要用一种方法,来认识走向生命的第一步。但你如何来识别那些模糊不清的似生命,因为看上去不像我们所知道的地球生命。

那么究竟应在哪一点上,人工细胞算是真正变成了生命呢?一位专门研究生命与非生命界限的科学家皮杜说,也许它们之间的分水岭不是在某个点上,它们之间没有明确的分界线,而是一个宽阔的灰色区域,在那里,小虫部分是活的,而非全部是活的。我们关于生命进化的概念,随着我们不断学习,知悉的更多,我们就能制造出越来越活的东西。

现在,当一滴分子已存活,那么它的进化至少得花上几年。派氏说:“即便是我们中最乐观的人,没有10年工夫,别想看到这样的成就。”一位专家对策氏的小虫评价说,大自然用核酸和酶,把事情做到如此完美,因为这是用了近40亿年进化的成果。用最简单的化学来制造生命,这确是一个好主意,但也许不会那么有效。

如何把无生命的化学物质变成生命,创造一种新的生命形式

只要派氏等人在做合成生命,他们就将为世界打开一个新的机会。策氏说:“我们正在打破我们与生命技术之间的最后一个障碍,这是一个大事业,它一定会成功的。”一旦活的小虫出来了,它将引起人们自然观的很大变化。克隆人的问题引起了伦理学、法学的极大关注,最后政府部门不得不介入此事。

合成生命提出了更为深刻的伦理和宗教问题,皮杜说:“你在制造生命的这一事实,将给一些人带来忧虑,他们认为,这是人类不应有的特权。”若人类靠自己的智慧能制造生命,这不是把大自然最后一个深刻的奥秘解开了吗?把上帝的手指,从其影响世界的最后一个杠杆上拨开了吗?

一些人说,不必为此担心,我们是大自然的一部分,作为大自然的存在物,现在创造合成生命。在这个意义上,是生命创造更多的生命,也应看作是近40亿年进化的果实。

合成生命确为科学界甚至哲学界做了一件大事,它将为学者们深思的“生命的开端”提供大量资料。直到今天,对生命做出正确定义的努力,受挫于这样一个事实,即我们企图从仅有的一个案例(地球生命),而想做出一个概括性的结论。若有第二种生命形式,完全独立且基于不变化学组成。那么,对这个老问题的解决,可能会出现一个新的前景。在实验室里,使我们知道,什么该做,什么不该做,这就有助于我们了解“生命的起源”、“什么是生命”等问题。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多