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访中国科学院北京基因组研究所副所长于军博士

  于军:我见过文特尔博士多次,因为在同一个领域(基因组学)工作,对他个人的历史和研究工作都很熟悉。他最初对基因组学研究感兴趣是提出了测定人类基因表达标签(EST)的概念,但他的建议没有在美国国家卫生研究院的系统里得到应有的资助。文特尔博士是一个不太循规蹈矩的科学家,做事情常有他的独特眼光和独到之处——既然科学界不愿意按照我的方法来,于是我就自己来了——基于这样的想法,他建立了自己的研究所,这就是著名的TIGR(The Institute of Genome Research),靠申请联邦政府的研究经费、通过项目合作和私人募款来维持自己的研究。

  文特尔博士的研究方向除了利用规模化DNA测序技术研究各种大型基因组(如果蝇、人类基因组和小鼠基因组)外,还特别中意于微生物基因组学的研究。他还领导团队发表了第一个“元基因组”(微环境里的所有微生物的随机取样型研究)测序结果。他之所以名气很大,原因当然很多。其中之一是他团队的另一个核心成员—汉密尔顿·史密斯(Hamilton O. Smith)的影响力。史密斯因上世纪六十年代在细菌里发现了一种限制性内切酶,开启了克隆技术的大门,所以1978年和另外两位科学家分享了诺贝尔生理—医学奖。史密斯是一位善于亲自动手的科学家,一直活跃在科研第一线年代初就开始与文特尔的TIGR研究团队合作,后来干脆在1998年加入文特尔的公司,2002年又跟着文特尔去了现在的研究所。

  文特尔出名的另外一个原因是他创造了与国际人类基因组计划联合体的学术竞争。他成功地运用“全基因组散弹法”测定了果蝇、人类和小鼠等大型基因组,促使人类基因组计划提前完成,使“全基因组散弹法”成为DNA测序的基本技术之一。实际上,这项被多个媒体提及的方法是由另一个诺贝尔奖获得者麦克·史密斯和华裔科学家吴瑞博士在七十年代首先使用的。尽管科学界对文特尔博士的科学贡献在独创性方面颇有微词,但是他应该是一位优秀的科学家,尤其具有调动大众注意力的能力。

  《环球》:如何评价文特尔“人造生命”这项工作?此成果会引导合成生物学进入一个新的领域吗?

  于军:文特尔博士团队创造可以自我复制的人工合成基因组,经历了近十五年的努力,包括测定相关基因组的序列、界定必须基因、合成部分基因组和建立原核生物基因组DNA移植技术等。这次发布的成果只是文特尔团队“人造生命”一系列研究进展的一个技术突破或又一个里程碑。

  我们在这里需要加以区别的是科学与技术的不同。虽然这两件事情在中国的文化氛围里好像没有什么差异,但实际上二者的本质、手段和目的却是相差很大。概括来说就是:两者都是要求异与求新,但是技术的生命力往往是有限的,解决的问题也与科学不同。

  这次的所谓“人工生命”合成实际上是技术发展道路上的一个重要里程碑,体现为两个技术性突破:一个是通过常规的克隆技术将全人工合成的DNA片断精确地组装成完整的基因组,另一个是将这个合成的基因组装到除去本身遗传物质的细胞里并使之能够完成自身复制。前者是利用了现存的技术,只是目标更大些;而后者,三年前这个团队也曾经实现过细菌基因组的成功核移植。文特尔团队这一次使用了若干技术手段,实现了前人没有完成过的整合并成功了,可以说在技术的组合上是一个创新。

  《环球》:这一技术如果能够大规模应用,将带来哪些好处?可能会出现什么样的对人类有用的“人造生命”?

  于军:“人造生命”的概念其实就是人工改造生命或称生命的人工改造。要做这样的事,分子生物学家早就在上世纪70年代就建立了一些关键技术,而所用的基本技术到上个世纪80年代后就更加成熟了。人类其实是可以随机创造新基因的,也可以把这些基因导入生命体。

  但为什么没有马上大张旗鼓地去做呢?这是因为我们对生命的了解还不够,不能随意地去改造生命,尤其是创造生命更要慎之又慎。物种的进化是个漫长的过程,已经给我们创造了取之不尽的宝贵财富。生命的形式在地球上已经存在了40亿年,在这个过程里物种不断进化,不断受到环境的筛选,已经形成了十分合理的存在方式,我们对生命的创造,更多的应该是对这些已经存在的生命特征加以利用。所以我们一定要首先认识生命的本质,然后才能运用手中的工具来改造生命。

  目前改造生命常见的对象是细菌,因为它们的种类繁多、基因简单并且成本低廉;常见的办法分为自然变异和人工变异。自然变异的研究方法基本上是表型筛选和杂交,没有引入人工变异基因的机制。人工变异是指用放射性等物理或化学方法让细菌DNA发生比自然变异更多变化,再按照人类的需求进行筛选,达到人工改造基因和物种表型的目的。目的是要使新创造的生命具备某一种预期的功能,比如让微生物高效制造能源和生产塑料。通过改造基因治疗疾病也是科学界一直在苦苦探索的重要目标,因为通常常见疾病不是由单一基因控制的,病因也十分复杂的,因此人类想要完成这个目标,必须做到对全部控制因素有所了解才能付诸实施,可想而知工程是繁琐和浩大的。

  《环球》:你怎么看文特尔的成果发表后,奥巴马下令召开听证会评估该成果的风险?

  于军:尽管文特尔团队的新进展(基因组全合成策略)向生物安全和社会伦理再次提出了挑战,但是还没有突破合成基因、克隆基因、转基因和细胞核移植等技术框架。真正创造出有利用价值的生物还有很长的路要走。

  美国对于转基因的研究是持十分开放的态度的,有相关的法律保障研究的进行。只是“人造生命”这个词被大众传媒炒作出来,成为了公众关注的焦点,奥巴马才下令对召开听证会。这个事情已经演变成了一个社会事件,暴露在公众的关注下。其实科学界对此没有强烈的反应,只是认为在技术上取得了阶段性的突破。

  中国科学院北京基因组研究所副所长、博士。于军是北京基因组研究所的创建人之一,曾先后参与并成功主持了国际人类基因组计划、超级杂交水稻基因组计划、家蚕基因组计划等重大基因组研究计划。

  大伙儿放松点儿,传媒报章把这事儿炒作成向制造人工生命形态迈出的一大步,有重大的意义又有重大的隐忧,其实没这么夸张。文特尔和他的同事所发布的成果,只是在重构有机体上的一大进步而已,并不代表着我们可以像上帝造物一样制造新生命了。

  文特尔小组发布的微生物的DNA是合成的,只是在这个意义上,我们可以说它是人工制造的,但还远不能说它是个人工生物。文特尔小组只是复制、拼凑了自然界已有的一种微生物的DNA,然后进行了一些微调而已。

  合成生物学的研究人员正在设计和制作非天然的“生物电路”,使用的是蛋白质、基因和其它DNA。研究人员正使用这些生物电路对生命体进行重新连接和重新编程。但是这些生命体都很小,只由2到10个基因组成,在一个由几百、几千个基因组成的活体细胞面前,真是相形见绌。

  生物学真的是混乱而复杂的,而且它常常阻碍智能工程学的发展。比如说,生物工程师有能力编写基因和细胞,进而培育出了“人工”心脏,移植给了一个生命垂危的病人。那并不能说这个康复了的病人是个合成生命体,或者人造人,他只是一个有一颗合成心脏的幸运儿而已。文特尔的微生物就类似这个康复了的病人,只是把移植器官换成了合成基因组。

  坦白讲,科学家对生物学的了解程度还远没有到创造生命的程度。虽然人类基因组工程扩充了细胞组成部分的种类,但是,我们手上还没有一本安装手册,告诉我们怎么把这些零件组成一个活体细胞。这就像一个人想组装一架波音747,但手上只有一份零配件清单,还是一头雾水。虽然我们这些合成生物工作者妄想成为上帝,但上帝可不是这么容易就能当的。

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