李雍丽

“在极度的不安中，我把激活生命所需要的各种仪器放在我的周围，准备给躺在我脚下的躯体注入生命。已经凌晨一点了，雨滴狂乱地打在窗上，蜡烛即将燃尽。突然，就在火苗临近熄灭的微光里，我看到那具躯体睁开了浑浊昏黄的眼珠，呼吸急促，四肢痉挛地抽搐起来。”1818年，“科幻小说之母”玛利雪莱笔下的生物学家，在一个雨夜终于组装出了一个“人”，并激活了他的生命。

今年7月8日，英国纽卡斯尔大学的纳耶尼亚教授发表论文，宣布成功地将人胚胎干细胞诱导为“人造精子”。一个多月后，美国生物学家克雷格·文特尔宣布，如果不出差池，“人造生命”年底就将诞生。

人类对于生命起源、生命的秘密始终充满好奇。继克隆之后，“人造生命”已经成为人类最关注的话题。而与克隆不同的是，“人造生命”采用的是合成生物学的方法。

真的会有人工组装的“异类”生活在我们这个世界上吗?

人造生命重在“改造”

2001年，文特尔野心勃勃地宣布将利用人工台成的遗传物质，在实验室里制造一种在自然界不存在的新物种。2003年，他的团队合成了噬菌体基因组。4年后，他将丝状支原体DNA移植到山羊支原体细胞中，首次实现了不同细菌种类的整个基因组的替换，阿一种物种变成另一种物种。2007年10月8日，他表示已在实验室成功地制造出一个合成的人造染色体。2009年8月21日，他再次向外界宣称，年底或出现“人造生命”。

面对或许即将诞生的人造生命形态，世界充满好奇、疑惑和担忧。

“每个‘生命必须具备三个最基本要素，新陈代谢、遗传，以及能够承载起上述运行功能的实体，也就是细胞。能够具备这些条件的就可以算作是生命体了。”中国科学院上海生命科学研究院研究员赵国屏院士告诉《瞭望东方周刊》。

他认为，文特尔所作的研究可能是将人们在试管里合成的染色体，放在细胞膜内，并实现其运行、代谢、遗传，如果做到了这一点，就可以宣称现在有了一个“人造细胞”。而人造生命还可以由较低级的形态体现，譬如人造的病毒或类病毒，这些“生物”能够借用现有的细胞去实现代谢和遗传功能。而更长远的“人造生命”目标，是要按照人的要求去改造和创造生命过程或生物体。在这方面人类还有很长的路要走。

“合成生物学从技术层面而言，有很强的工程性。”赵国屏解释说，“它以合成生命为目标，在系统生物学知识的指导下，以对生命过程进行设计为基础，从认识、鉴定编码生命最基本的基因和调控模块开始，建立合成模块等分子元件并加以准确而有效的组装，最终创造出达到设计目的的新的生命系统。当然，它最实用的方向，并非强调从头合成，而是强调在设计指导下的改造。”

不是为了人造“人”

“改造生命的目的是什么?不是为了像科幻电影里那样，用机器造一个‘人出来。”赵国屏说，很多年后，当人类可以合成一个胚胎干细胞的时候，基本上就有了合成动物的能力，当然，也包括“人”。但是，其目的应该是利用合成生物学研究认识胚胎干细胞，使之为人类健康服务；而不是在“克隆人”之后，再搞“人造人”。

他认为，目前改造生命的一个重要目的是带动生物制造和生物转化，其中一个重要的应用是生物质能源研究。

地球上，除了阳光、风和水等能源，工业化以来的人类主要使用的能源是来自石油和煤炭的化学能。就其形成过程而言，石油和煤炭的本质都是太阳能经由生物(光合作用)作为媒介转化、积聚而来。

生物对太阳能转换而来的生物质能量的利用效率很高，然而这个能量的利用过程是分步的、缓慢和分散的(个体化的)。

“我吃一顿午饭所得到的能量就足以支持我一下午的工作，但如果用这碗饭来烧水，一杯水都烧不开，更不用说用于开车了。”赵国屏说，“反之，能量积聚方式的不同，决定了石油和煤具有了高度浓缩的特性，可以极快地大量集中释放。所以，当人们直接从植物淀粉或秸秆生产出酒精等生物质能源时，也必须付出代价，消耗能量和时间将这些分散的物质集聚转化成高度浓缩的状态。使用合成生物学开发生物能源就是希望通过改造生物，降低这种集聚转化的成本。”

他说，即便如此，生物质能源在未来也不大可能成为最主要的能源使用方式，能占据可替代能源10％左右的比例已经不错了。

除了对于生物能源的贡献之外，人造生命在医学、制药、化工、材料、农业等多个领域之中。现今，合成生物学最为知名的服务于产业的实例是在酵母中产生青蒿酸。青蒿素，一种最有效的抗恶性疟疾药物，历来是直接从植物青蒿中提取。2006年，美国科学家吉斯林成功地通过构建了表达青蒿酸合成基因的酵母菌，又通过合成生物学设计改造，使其发酵产量大幅增加，有可能进入产业生产。

将带来科学革命

早在1965年，我国成功地人工合成胰岛素，接着，又有人工全合成tRNA，两者都在国际上引起轰动。

这样突破型的科学技术，虽然形成了一定的生物试剂技术平台和相应的产业，但是其影响远不如人工合成DNA技术。究其原因，就是因为人工合成DNA解决了合成生物学的关键问题——人工合成基因。

“今天，我们既要看到合成生物学的科学意义，更要看到其工程技术意义，还要看到它的产业意义。举例来说，过去，人们一般在体外改造抗生索，而有了合成生物学，我们就可以实现抗生素在微生物体内改造，甚至设计生产一些以前没有的化台物，为人类服务。”

合成生物学“改造”的特点，令人产生浪漫想象——是不是有可能给每个人背上都接种上叶绿索，自身进行光合作用制造能量养活自己呢?

赵国屏讲了这样一个故事：假如确有这样一个人，到了火星上，发现食物不够，必须靠身上的叶绿素，利用太阳光来获得能量，他立即觉得能吸收太阳光的面积太少了，于是就长了很多手，以增大体表面积；之后又发现光合作用必须的水吸得不够，于是就长了很多条腿去吸水——这时，他发现自己变成了一棵树，再也不具备动物行动自如获取食物的能力了。

“任何改造都必须基于自然规律，不能超越自然规律。”这是他的结论。

合成生物学的“改造”，或许将影响人们的健康生活。

赵国屏对未来40年合成生物学进入中国百姓生活进行了一番想象：“它将逐步在工业上被成熟应用，由此影响能源、材料和化学品(包括药物)的研究和开发；将有力影响对植物和动物生命过程规律的研究，特别是在干细胞研究中发挥重要作用，影响人类的健康事业；还可能改变农业和生态环境工程的技术能力，保护人类的生存环境。合成生物学还是人类攻克生命起源和生物进化等根本性难题的最有效武器之一。从这些意义上说，未来合成生物学带给人类的，将是一个实实在在的科学革命。”