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它们,还是来了

赵慧 杨樱 刘长江 · 2010-05-29 · 来源:第一财经周刊
转基因主粮 收藏( 评论() 字体: / /

它们,还是来了

赵慧 杨樱 刘长江 来源 第一财经周刊 2010-05-28

“ 它会产生新的病毒!”“你不能这么做,这是上帝才能做的工作,你难道要让他老人家失业吗?”“如果这种技术落在恐怖分子手中,会造成比‘9·11’还要大的伤害。”“如果制造出新的人,现在的人类将怎样与他相处?我们的伦理体系会崩溃。”“你的发现不值一提,只是个哗众取宠的玩意而已。”

从来没有一种技术比基因工程引起的争议更多,科学家、政客、哲学家、媒体从业者、宗教人士等等对此都有话要说,众声喧哗。而在这块最具争议的领地,也从没有人比克雷格·文特尔更让人侧目。2000年公布的人类基因图谱其实就是他的个人基因图谱,他选定了最正确和快速的方法绘制出了图谱,也曾荣膺《时代》杂志年度科学家,但他又执意为图谱申请专利,在事业顶峰他还被基因公司解聘,留下众多谜团。直到现在,他不顾舆论压力制造出了第一例人造生命。他是电影中的科学怪才,也是社会和同行无法理解的科学天才。

1932年,赫胥黎在《美丽新世界》一书中,曾描绘科学家在实验室以人工方式制造婴儿,制造一些专门从事特定劳动的人。而今,这或许不再仅是存留在小说中的幻想。人造生命已经迈出了颤颤巍巍的第一步,下面它将带人类去往未知的远方。

一个叫辛西娅的新生命

第一例人造生命的诞生不仅是生命科学的奇迹,也带来了无穷的争议。

5月21日,无论之前的争议之声有多么嘈杂,还是有多少人为此忧心忡忡,第一例人造生命终于还是降生了—美国研究人员宣布近期培育出首个由人造基因组控制的能够自我复制的细菌细胞。项目的负责人克雷格·文特尔将“人造生命”起名为“辛西娅”(Synthia,意为“人造儿”)。他表示:“‘辛西娅’其实是一个人工合成的基因组,是第一个人工合成的细胞,也是第一种以计算机为父母的生物。”

这些科学怪人的人造生命计划共有三章。

“就相当于通过装入一个新的软件,就把一台苹果电脑转变成了普通电脑。”美国科学家文特尔这样形容他的人造生命实验原理。如果把现有单细胞生命体比作一个“壳”,文特尔所做的就是在这个壳里注入新的基因组,从而造出一个生命体。

文特尔和研究团队用了“四瓶化学物质”为他们的人造细胞设计了染色体,然后把这个基因信息植入另一个修改过的细菌细胞中,这个由合成基因组控制的细胞具有自行复制的能力。它正在发生显著变化:新植入的基因组开始取代原基因组运作,并且使这个修改过的细菌细胞的运作功能与原细胞功能完全吻合。文特尔透露,这是经过多年努力才研制出的合成细胞。

这让其他同行相当眼红,之前他们仅仅做到将单个基因或者基因群从一个生物个体移植到另一个体。文特尔首次对一个有机体的整个基因组实施了一次“打包移植”。“通常,细胞确实不喜欢注射到它们身上的另一个细胞的DNA。”文特尔解释着这个实验的难度。

这只是他人造生命计划的第二章。文特尔早在1999年就完成了第一章—确定微生物在实验室里生存所需的最少数量的基因,合成染色体。文特尔以一种名为“生殖支原体”的细菌作为研究对象。这种细菌是已知的基因组最小的生物,只有一条包含517个基因的染色体。如果将一些多余基因去除,对细菌生存真正起关键作用的基因大概只有300个。他们合成了含有细菌生存所需最少基因数目的染色体,又把天然生殖支原体细胞内的遗传物质全部去除,然后将人造染色体注入到去除了遗传物质的中空细胞内。这两步已经花掉了15年时间和4000万美元,其中的难点就在于如何让人造基因序列生成人造染色体,以及移植整个基因组。

第三章,理论上是把完全人造的基因组植入另一个“空壳”,创造出一种自然界本不存在的生命形式。文特尔曾在2007年接受采访时称这一步指日可待。他自从2002>>年首次对外宣布了这个计划后便废寝忘食,现在他又向前跨进了一步。他开始被人称为科学怪人。

“未来,世界的能源需求、污染治理、某些废物的处理等等,都可以由实验室中制造出来的人造细菌来处理。”文特尔5月1日在美国堪萨斯大学的一场演讲中放言。但是更多人开始恐慌。一个名为“人类基因学警告”团体的负责人戴维·金抗议说,文特尔的研究无异于打开了潘多拉的魔盒。

文特尔的研究还仅仅在细菌细胞领域,离“人造人”还远得很。不过,加拿大一家国际科技监督组织的工作人员托马斯提前发布警告,他觉得合成生物学是高风险、以牟利为前提的领域,人类对这方面了解得不多,不应贸然制造新的有机体。在印度海得拉巴成立了细胞和分子生物中心的著名遗传学家P·M·巴尔加瓦也直截了当地表示,虽然文特尔是一名杰出的科学家,但这次他却夸大了自己成就的重要性。伦理角度的非议也砸了过来。美国波士顿大学生物医学工程教授吉姆·科林斯称:“这项成果破坏了我们有关生命属性的基本信念。”英国牛津大学的伦理学教授萨乌莱斯库即使赞扬了这项研究开始窥探生命的本质,但是也忍不住质疑,“他直接扮演了上帝的角色—创造出自然界原本不存在的新生命。”美国总统奥巴马也注意到了这项成果。他立即致信负责生物伦理问题研究的一个总统委员会的主席、宾夕法尼亚大学校长埃米·古特曼,要求委员会评估这类研究在医学、环境、安全等领域的影响。

一味质疑并不一定能取得好效果。以生化滥用为名质疑科学的发展,就好比害怕胆固醇致癌就不让母鸡生蛋,与其批评教育母鸡,不如寻找更有效的癌症治疗解决方案。更何况,这个世界上不仅仅只有一只名为文特尔的母鸡分析DNA序列的速度加快,而成本却降低了。过去要用数年、数百万美元才能完成的工作现在只需几天和几千美元。各种生物的基因组正源源不断地填充科学家的数据库,这些基因组是合成生物的原材料。DNA合成的速度也变得更快更便宜。文特尔也承认,他合成DNA片段的原料正是来自邮购目录。

的确,这也可能为未来的恐怖主义提供了原材料,恐怖分子能利用合成DNA片段制造出一些致命病原体。或者,科学家们在实验室里炮制新型微生物时,也很可能某些环节出错,造出一些意想不到的怪胎。与之相比,生物科技一旦到处扩散将带来更加严重的后果,尽管现在很难预见如何防止。1995年,文特尔和汉密尔顿·史密斯首次解开了生物体的DNA序列,现在文特尔造出了第一个有人造基因的细菌。也许有一天,科学家们会在电脑上设计新细菌、新生物,并让它们按照人们的意愿,依照指定的程序生长。

那个叫文特尔的人

他曾是一名成绩单上写满C和D的学生、一名厌倦越战的特种兵,也曾尝试自杀,最后他只想生活得与众不同,于是他成为了生命科学家克雷格·文特尔。

在创造出人造生命辛西娅(Synthia)之前,克雷格·文特尔(Craig Venter)最受人关注的时间是在1998年。

这一年,文特尔介入了由美、英、日、法、德、中六国于1990年启动的“人类基因组计划”。媒体描述时说,文特尔要抢在政府研究组织之前完成人类基因组图谱解码,并将成果申请成专利,以此垄断谋利。而“为了阻止人类基因组专利落入文特尔之手”,原定于2005年完成的人类基因组测序工作不得不快马加鞭,政府研究组织与文特尔所在的私人公司塞莱拉(Celera Genomics)陷入了研究竞赛中。

2000年6月26日,时任美国总统的克林顿在白宫郑重宣布,“人类有史以来制作的最重要、最惊人的图谱”—人类基因组草图完成。站在克林顿身边的有两位科学家,一位是一直为政府服务的弗朗西斯·科林斯,另一位则是“政府不得不邀请”的克雷格·文特尔。

除了和美国总统站在一起,文特尔从这个闻名全球的研究计划里得到的回报如下:成为当时家喻户晓的生命科学家、被《时代》周刊评为千禧年度科学家、仅次于当时美国总统候选人小布什的“年度风云人物”以及在公司股票狂跌数百亿美元后,被塞莱拉解雇。没有人知道文特尔为什么要坚持为人类基因组申请专利,但是在被统一阐释为“以此谋利”之后,似乎也没人关心文特尔可能存在的目的。

2001年2月,塞莱拉所做的人类基因组测序报告发表在《科学》杂志上,科林斯带领的公共资金支持的实验室联合体的报告同时发表在《自然》杂志上。文特尔向媒体暗示说,塞莱拉公司公布的人类基因组图谱基本上就是他自己的个人基因图谱。文特尔再度陷入媒体指责,“以自己的基因图谱冒充全人类的基因图谱”。而事后美国科学家承认,从科学上讲文特尔的做法并无不妥。

在文特尔事后出版的一本名为《生命解码》的书中,他用了这样一个标题形容这段混乱的日子:《疯狂的杂志和破坏性的生意人》。

在介入人类基因组解码风波之前,文特尔任职于美国国家卫生研究中心(NIH),并于1992年成立非盈利基因研究机构(TIGR)。1994年,文特尔与HamiltonSmith研究出表现序列标签方式(Express Sequence tag),并尝试以散弹定序来排列染色体大小的碱基序列。这一方法为文特尔后来快速破译人类基因组贡献良多,但在当时饱受同仁质疑。

“老实说,我从来就没有奢望要成为完整解码出史上第一个独立生命形态的人。”文特尔事后表示。彼时还在NIH任职的他备受困扰,所写的经费申请计划书曾经在六个月内连续三次被退回。而当初在TIGR之所以进行定序基因组计划,主要目的只是验证散弹定序法而已。

1998年,著名生化公司珀金·埃尔默致电文特尔,表示愿意提供3.5亿美金的经费来进行一项独立的人类基因组的解码。当时,美国联邦政府主持的人类基因组定序计划已实施了八年,而文特尔手上又还有与加利福尼亚大学合作的果蝇定序计划。因此接到第一通电话时,文特尔以为是想像力丰富的家伙的恶作剧,当场就挂了电话。事实证明,这不是什么笑话。这笔钱就被用来成立了塞莱拉基因公司。

2000年6月底,在外界把塞莱拉和政府基因组定序计划的竞争渲染的极为厉害时,白宫正在往文特尔的实验室一个接一个打电话。他们不得不紧张:政府研究小组在当时只完成了21%的连续序码,而承诺的发布时间迫在眉睫。直到6月底的记者会前一天,塞莱拉的电脑还在拼命衔接这些不连续的碱基片断。

早在在2000年4月文特尔就把99.9%以上的基因组序列解析。塞莱拉拥有300台全世界最快速的全自动定序机。这批占地有整整一个美式足球场那么大的机器每天运作24小时,全年无休,平均每日可完成25万个定序反应。然而,每一个定序反应只能解析出500到600个碱基,比较起人类染色体上许多以百万碱基作为单位的重复片段,连接并尝试这些片段的排列组合才是麻烦的步骤。

在文特尔埋头工作的时候,为了回应外界对“人类基因组专利”的抨击,2000年3月,美国总统克林顿和英国首相布莱尔联合发表声明,宣布两国政府都支持把基因组数据向全世界免费公开。短短的三天内,塞莱拉基因公司的股票市值从140亿美元缩水至20亿美元,而整个生物科技类股票在NASDAQ的市值则缩水1000亿美元。此前,美国曾>>有认可基因专利的先例。

“在白宫记者会的前一刻的节骨眼上,我手上有着克林顿、布莱尔和科林斯三人的演讲稿,而没有人知道我要说些什么。大部分的人认为我会讲一些令官方人士难堪的内幕,结果呢? 我选择做了一个乖孩子,让大家有个圆满的收场。中间的恩怨情仇只能留给大家去想像。”事后文特尔如此回忆道。2002年4月份,被解雇的文特尔用他从塞莱拉拿到的1 亿多美元成立文特尔研究院,用于基因领域的非营利性研究。当时文特尔宣布,如今他已经有了新的理想,这个理想可能是科学的终极目标:创造新的生命形式。

文特尔计划利用可以得到的DNA小片段,合成最小和最简单的基因组:一条实验室制造出来的、只有300个基因的螺旋线,并将它嵌入已经被剔除了遗传密码的细菌之中。然后观察这微小的细菌是否完全按照由文特尔简化的生命进程“活起来”,并开始移动、新陈代谢和繁殖。

8年之后,辛西娅诞生。文特尔再一次遭到了广泛的指责。人们担心他创造出来的新生物会改变整个生物界自然进化过程,也有人担心他的发明会被恐怖分子所利用。但文特尔依旧坚持自己的看法:“基因没有好坏之分。”

在许多媒体用“生命之书”、“人性的蓝图”、“上帝的设计”等夸大的形容词来描述人类基因组序列时,文特尔更愿意用“对一个巨大列阵的粗略而有限的内容描述”来形容它。与其说他冷漠,不如说这个曾经参加过越战的科学家直面过残酷的生命考验,不过更接近其本质而已。

生于1946年10月14日的文特尔1967年来到越南战场,在美国海军医院服役。在此之前,他是个考卷上总是C和D,整日在加利福尼亚海滩上冲浪、赛艇的无所事事的青年,毕业于无名社区大学,只想一辈子做个沙滩边的流浪汉。但在3500名入伍新兵中,文特尔的智力测验得了最高分。

文特尔做了一名特种看护兵。在他的自传里他这样回忆那段日子:”我想逃离这个世界,我决定游泳离开这个充满胡说八道、风言风语和极度恐惧的地方。”他选择了自杀。

他游到过墨绿色的海域,事后他发现,那足足有一英里。他始终没有后悔,直到碰见了一条鲨鱼。它袭击了文特尔,对他又撞又咬。文特尔清醒过来,不停地游,但是自杀的决心也开始动摇。“我他妈的在做什么啊?我脑子里要死的想法消失了。我想活,这种念头比以往21年的生活中任何念头都强烈。”文特尔在书里写道。

“我想活,我想与众不同”,新生之后的文特尔这样对自己说。

他的确做到了。

联系编辑:[email protected]

争议无尽头

克隆技术

1996年小羊“多利”(Dolly)诞生,世界舆论为之哗然,原因是多利的诞生完全是拜克隆技术的恩赐。后者的出现给人类带来治疗疾病、移植器官、防止衰老、延长有质量生命的现实希望,但是同时也让人类陷入一个巨大的伦理学困境,有人担心,一旦该技术被用于克隆人,千百年来人类一直遵循着的有性繁殖方式将被打破。

胚胎干细胞技术

胚胎干细胞是早期胚胎或原始性腺种分离出来的一类细胞,它具有发育的全能性,能分化出成体动物的所有组织和器官。支持者认为这项研究有助于根治很多疑难杂症。而反对者则认为,进行胚胎干细胞研究就必须破坏胚胎,而胚胎是人尚未成形时在子宫的生命形式。

体细胞“直接改造”技术

把普通人体皮肤细胞改造成干细胞,然后通过基因组合控制,培育成人体组织或器官,既避免了人体胚胎克隆技术引发的伦理争议,其高效、便利也为进一步医学应用打开了大门。但是在 “改造”皮肤细胞过程中,有可能使基因产生变异,引发肿瘤等副作用。

转基因技术

将外源基因转移到受体生物中,使之产生定向的、稳定遗传的改变,可以培育成永远不生虫的棉花,防蛀牙的水果等等。这被认为是转基因技术的魅力。但是,作为人类有史以来发展最快的技术,关于其安全性的争议从来就没中断过,美国作家恩道尔甚至将转基因技术描绘成“一场新的鸦片战争”。而在法国、德国、奥地利等欧盟国家,至今都禁止在本土种植转基因玉米等农作物。

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