（伦理学专业论文）合成生物技术伦理问题研究.pdf

中文摘要合成生物技术是新兴的科学技术，具有迅猛的发展势头和广阔的发展前景。它借鉴工程化的思想来研究生命，涵盖分子生物学、工程学、数学、物理学等许多研究领域，最终目标是创造人工生命体。简单地说，合成生物学的目的就是通过人工设计和构建自然界中不存在的生物系统来解决能源、材料、健康和环保等问题。从根本上来说，合成生物学的核心思想就是重塑生命。本课题主要研究的问题有三：合成生物技术的兴起以及发展前景；合成生物技术存在的伦理问题；如何对合成生物技术进行伦理规制。本文从合成生物技术的兴起与发展前景出发，讨论了合成生物技术的伦理问题。科学技术的发展无禁区，但科学技术的发展必须由伦理学来导航。合成生物技术的伦理问题集中在以下几个方面：一是关于制造生命的伦理问题。实质上就是对于“人应不应该扮演上帝7 ”或者说“人应不应该取代自然7 ”、“人有没有权利对未来人的特征进行人为干预这些老问题争论的延续。二是合成生物产品安全性的伦理问题。合成生物技术的安全隐患主要体现在两个方面：物理风险和非物理风险。物理风险主要指生物安全风险。物理风险带来的问题有：合成生物技术制造的生命体是否安全，是否会对其他的生物尤其是人类造成危害? 合成生物技术的风险系数大，即使是治疗性合成，随之发展也未必会产生对自然界、人类友好的基因。另外，合成生物技术武器的制造也对人类生存构成巨大的威胁。非物理风险主要指对人们观念的冲击与伦理风险。非物理风险带来的伦理问题包括：人造人的产生导致人伦关系的模糊、混乱等。三是，技术的专利以及伦理争论。是否应该给合成生物技术授予基因技术专利权? 如何解决专利中的利益分配不公问题。四是合成生物技术的产品商业化的伦理问题。面l对合成生物技术产品将给我们带来的巨大经济利益，许多科学家和生物技术公司大力宣扬要对其实行大规模的商业化。按伦理学后果论的效用原则，正效应大于负效应则应该商业化。但如果我们综合考虑它对社会和其他方面的冲击，权衡经济效益、社会效益和生态效益，在现有的技术条件下很难说是利大于弊还是弊大于利，所以在短时间内合成生物技术的产品仍然不宜商业化。合成生物伦理规制问题。合成生物技术的研究比当前的转基因技术、基因工程等更为前卫，产生的伦理问题更为复杂，必须进行适当的伦理规制。但管制新技术不可避免的会陷入矛盾：如果管控得太谨慎，那么将会阻碍新技术的发展和推广；如果管控得不谨慎，有可能某种产品会对人类产生难以估量的损害。首先，必须寻找适用的伦理原则，本文提出了审慎的先行原则、全面客观原则、公正原则。其次，还必须建立科学的科研伦理管理框架。关键词：合成生物技术；技术伦理；伦理原则；伦理规制a b s t r a c ts y n t h e t i cb i o l o g yi sa ne m e r g i n gs c i e n t i f i ct e c h n o l o g yw h i c hs h o w sar a p i dt r e n do fd e v e l o p m e n ta n dap r o m i s i n gf u t u r e i ti sb u i i to nt h ei d e ao fu s i n ge n g i n e e r i n gp r i n c i p a lt os t u d yh u m a nl i f e ，t h eu l t i m a t eg o a li st oc r e a t ea r t i f i c i a lh u m a n s y n t h e ti cb i o l o g yc o m b i n e sw i t hm o l e c u l a rb i o l o g y ，e n g i n e e r i n g ，m a t h e m a t i c s ，p h y s i c sa n dm a n yo t h e rr e s e a r c hf i e l d s i naw o r d ，s y n t h e t i cb i o l o g ya i m sa td e s i g n i n ga n dc o n s t r u c t i n gb i o l o g i c a ls y s t e m sw h i c hn e v e re x i s t si nn a t u r ew o r l d ，t os o l v ee n e r g y ，m a t e r i a l s ，h e a l t ha n de n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s b a s i c a l l y ，t h ec o r eo fs y n t h e t i cb i o l o g yi st or e c a s tl i v e s t h i st h e s i sw i l lb em a i n l yf o c u s e do nt h r e ea s p e c t s ：t h er i s eo ft h es y n t h e t i cb i o l o g ya n dp r o s p e c t s ：e t h i c a ld e b a t e so ns y n t h e t i cb i o l o g yt e c h n o l o g y ：a p p l i c a b l ee t h i c a lr e s t r i c t i o n sf o rs y n t h e t i cb i o l o g y t h ef i r s tp a r to ft h i sp a p e ra n a l y z e st h ep r i n c i p a lt h a ts c i e n t i f i cd e v e l o p m e n ts h o u l dn o th a v ea n yl i m i t a t i o nw i t ht h eh e l po fe t h i c sd i r e c t i o n i tw i l ld i s c u s st h ed i g n i t yo fl i f e ，s h o u l dh u m a nb eg i v e nt h er i g h tt op l a yg o da n dm e d d l ei nt h ef u t u r eh u m a nb e i n gc h a r a c t e r i s t i c ，s h o u l dh u m a nr e p l a c en a t u r e ? e t c t h es e c o n dp a r tw illl o o ka tt h ec o n c e r na b o u ts y n t h e t i cb i o l o g yp r o d u c t s s a f e t yi s s u e t h e s ec o n c e r n sc a ng e n e r a ll yb ed i v i d e di n t ot w oc a t e g o r i e s ：c o n c e r n sa b o u tp h y s i c a lh a r m sa n dc o n c e r n sa b o u tn o n p h y s i c a lh a r m s t h ep h y s i c a lh a r m si n c l u d eb i o s a f e t ya n db i o p r o t e c t i o n 川n o n p h y s i c a lh a r mr e f e r st ot h er e a r r a n g i n go fm i n d sa n dt h o u g h t s t h e s eh a r m sm a yl e a dt op r o b l e m s ，s u c ha sc o n c e r n sa b o u th u m a ne n h a n c e m e n t( e s p e c i a l l yr e p r o g e n e t i c sa n dn e u r o s c i e n c ef i e l d s ) ，a l t e r n a t i o no fl i v i n gc r e a t u r e sa n de v e nc r e a t i n gn e wk i n d so f1i v i n gc r e a t u r e s ( s e et h ed e b a t e so v e rg e r m l i n eg e n et h e r a p ya n dc r e a t i o no fa n i m a l h u m a nc h i m e r a s ) t h e n ，t h ed e b a t e so fs y n t h e t i cb i o l o g yp a t e n t s h o u l dw eg i v er n t h e ti cb i o l ot e c h n o l oa w a r dt e c h n o l o3atentsyntheti cb i o l o g yt e c h n o l o g ya w a r dg e n et e c h n o l o g yp a t e n t s fh o wt os o l v et h eu n f a i rd i s t r i b u t i o ni nb e n e f i t sp a t e n t ? a n da l s o ，t h e r ea r es o m ep r o b l e m sw i t h i ns y n t h e t i cb i o l o g yp r o d u c t sc o m m e r c i a l i z a t i o nd e s p i t ei t se c o n o m i ci n t e r e s t b a s e do nt h ee t h i c a lc o n s e q u e n t i a lt h e o r y ，p e o p l es h o u l dc o m m e r c i a l i z es y n t h e t i cb i o l o g yp r o d u c t si f t h ea d v a n t a g e so u t w e i g ht h ed i s a d v a n t a g e s h o w e v e r ，i tm a yb eh a r dt oe v a l u a t et h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e sw h e nc o n s i d e rt h es o c i a le f f e c t su n d e rt o d a y st e c h n ic a ll e v e l t h et h i r dp a r to ft h et h e s i sw i1 1a r g u et h ee t h i c a lr e s t r i c t i o n sf o rs y n t h e t i cb i o l o g y f i r s t l y ，s u i t a b l ee t h i c a lp r i n c i p l e sw i l lb ef o u n d p r o a c t i o n a r yp r i n c i p l ei sab e t t e r( a p p r o p r i a t e ) c o n c l u s i o nf o rs y n t h e t i cb i o l o g yb yc o m p a r i s o nw i t hp r e c a u t i o n a r yp r i n c i p l e a n dw es h o u l de b a yo b j e c t i v ec o m p r e h e n s i v ep r i n c i p a l ，d e m o c r a t i cd e l i b e r a t i o np r i n c i p a l ，j u s t i c ea n df a i r n e s sp r i n c i p a l s e c o n d l y ，w em u s ts e tu par e s e a r c he t h i c sm a n a g e m e n tf r g m e w o r k k e yw o r d s ：s y n t h e t i cb i o l o g y ；t e c h n o l o g ye t h i c s ；p r i n c i p l e so fe t h i c a l ；e t h i c a lc o n s t r a i n t sl v目录中文摘要ia b s t r a c t i i i第一章引言1第一节选题依据1第二节研究动态1第三节主要内容3第二章合成生物技术的兴起6第一节合成生物技术的概念6第二节合成生物技术简史9第三节合成生物技术的应用1 1第三章合成生物技术的伦理问题1 4第一节制造生命的伦理问题1 4第二节合成生物技术安全性的伦理问题1 7第三节合成生物技术专利权的伦理问题2 3第四节合成生物技术产品商业化的伦理问题2 7第四章合成生物技术的伦理规制3 0第一节伦理原则3 0第二节建立科学的伦理管理框架3 6结语3 9参考文献4 0附录i i 4 4附录i i 4 7致谢4 8合成生物技术伦理问题研究第一章引言第一节选题依据2 0 1 0 年5 月2 0 日，美国科学家宣布世界首例人造生命完全由人造基因控制的单细胞细菌诞生了。随着世界首例“人造生命”的诞生，合成生物技术己然成为热议话题。与此同时，其衍生出来的伦理问题就显得更为突出。如：人造生命是否将导致遗传法则的改变，影响进化与发展的规律；是否通过人为设计后，生命与物等同，生命的尊严将丧失殆尽等等。本课题将合成生物技术的问题放在伦理学的视野中进行完整的审视，丰富了生命伦理的理论研究。对当下合成生物技术的伦理学问题进行分析和阐述，旨在对人们对新技术的价值观以更理性的引导，对合成生物技术的伦理问题提出更符合道德要求的建议，并提出适合现在合成生物技术发展的伦理原则，帮助人们形成正确积极的价值观，使合成生物技术的道德问题明晰化，缓解时下人们对其的恐惧、慌张、担忧等问题。第二节研究动态随着合成生物技术越来越被重视，对合成生物技术的伦理研究也提上议程。目前国内的研究情况如此：合成生物技术是我国的新兴技术，对其伦理问题的研究虽然紧迫但却十分稀缺。目前利用搜索引擎查找关键词“合成生物“伦理 仅找到一篇对于合成生物伦理研究的论文。其作者殷正坤分析了合成生物技术的一些发展前景和隐患，他认为合成生物技术的伦理问题集中在“人类应不应该制造生命 上，他本人持认可的态度。但是作者在文中却并没有提出一个完整的伦殷正坤制造生命辩护一一有关合成生物学的伦理争论【j 】中国医学伦理学，2 0 0 9 ( 2 ) ：3硕十学位论文理框架，并且他仅仅从“人类应不应该制造生命这一个伦理问题来进行讨论。这个问题只是合成生物技术伦理问题的一个部分。目前国外对于合成生物伦理学的关注颇多，研究成果颇为丰富。2 0 0 4 年6 月美国麻省理工学院举行了第一届合成生物技术国际会议。会上除讨论了科学与技术问题外，还讨论了合成生物技术当前与将来的生物学风险有关伦理学问题以及知识产权问题。合成生物技术国际会议至今已经召开了4 次，分别于2 0 0 4 年、2 0 0 6 年、2 0 0 7 年、2 0 0 9年在美国m i t 、美国u c b 、瑞士苏黎世联邦理工学院( e t h ) 、瑞士日内瓦召召开，主要是讨论各国科学家如何一道应对合成生物技术中的风险问题。2 0 0 5 年8 月美国旧金山也举行了合成生物技术会议，会上讨论了生物合成这个领域对药物发展、细胞重编程、生物机器人等方面的潜在意义以及合成生物技术对人类社会的伦理意义。2 0 0 7 年麻省理工大学的安迪( e n d y ) 与合成生物技术界的著名学者、企业执行官、安全专家等十几人发表了题为“d n a 合成与生物安全 的文章，他们提出共同遵守的框架必须由合成公司、研究机构及政府管理机构相互配合。美国合成生物技术工程项目也对合成生物技术的伦理问题进行了探讨：艾瑞克帕伦斯( e r i kp a r e n s ) ，约瑟芬约翰斯顿( j o s e p h i n ej o h n s t o n ) 与雅各布摩西( j a c o bm o s e s ) 的合成生物技术中的伦理问题中指出合成生物技术对人类造成的不良影响有身体伤害和非身体伤害两种，其中非身体伤害比身体伤害要更严重；合成生物技术的伦理问题主要集中在是否能够进行的问题上。迈克荣德梅尔( m i c h a e lr o d e m e y e r ) 的报告新生，陈规讨论了林其谁合成生物学 j 】生命科学，2 0 0 5 ( 1 0 ) ：3 8 4 - 3 8 6i n t e r n a ti o n a lr i s kg o v e r n a n c ec o u n c i l 【d b o l 】，h t t p ：w w w i r g c o r g 一a b o u t - i r g c - h t m l赵学明；王庆昭；合成生物学：学科基础、研究进展与前景展望 j 】前沿科学，2 0 0 7 ，( 0 3 ) ：5 6 - 6 6 e r i kp a t e n s ，j o s e p h i n ej o h n s t o na n dj a c o bm o s e s e t h i c a li s s u e si ns y n t h e t i cb i o l o g y 【p 】s y n t h e t i cb i o l o g yp r o j e c t ：t h eh a s t i n g sc e n t e rj u n e2 0 0 9 ：1 2m i c h a e lr o d e m e y e r n e wl i f eo l db e t t l e s 【p 】s y n t h e t i cb i o l o g yp r o j e c t ：i d a r c h ，2 0 0 9合成生物技术伦理问题研究美国现行的对生物技术和生命技术制品的管理条例( c o o r d i n a t e df r a m e w o r kf o rb i o t e c h n 0 1 0 9 y ) 指出其已经不能能够适应对新的人工合成生物技术和合成生物技术制品的管制。但以上的研究都是从他们各自的专业领域入手，从各个侧面进行分析，没有放在完整的伦理学视角下分析研究。2 0 1 0 年1 2 月美国生命伦理研究会给总统的建议书上认为：合成生物技术以及其相关领域想要在最低风险的前提下最大限度的发挥其效益，它必须遵守必要的五项伦理原则。这五项原则分别是符合公众利益( p u b l i cb e n e f i c e n c e ) 、责任的共生( r e s p o n s i b l es t e w a r d s h i p ) 、知识自由与责任的平衡( i n t e l l e c t u a lf r e e d o ma n dr e s p o n s i b i l i t y ) 、民主审议( d e m o c r a t i cd e l i b e r a t i o n ) 、公平公正( j u s t i c ea n df a i r n e s s ) 。但是该建议书从美国的立场出发，并不是主要探讨合成生物技术产生的伦理问题，而是讨论国家对于新兴生物技术的基本的原则，所以也具有一定的局限性。本文将针对合成生物技术伦理问题研究的不足进行拓展研究。运用生命伦理学相关理论知识，对当下合成生物技术面临的伦理问题进行系统分析，并提出相关策略。从伦理学角度剖析合成生物技术的伦理问题何在，引导人们正确的定位这一新兴技术。第三节主要内容合成生物技术是一项新兴的技术，具有迅猛的发展势头和广阔的发展前景。它借鉴了工程化的思想来研究生命，涵盖分子生物学、工程学、数学、物理学等许多研究领域，最终目标是创造人工的生命体。简单地说，合成生物技术的目的就是通过人工设计和构建自然界中不存在的生物系统来解决能源、材料、健康和环保等问题。合成生物技术的核心思想是重塑生命。v a l e r i eh b o n h a m 。j d t h ee t h i c so fs y n t h e t i cb i o l o g ya n de m e r g i n gt e c h n o l o g i e s 【r 】p r e s i d e n t i a lc o m m i s s i o n ：d e c e m b e r2 0 1 03堡堂堡笙茎本课题主要研究的问题有三个：合成生物技术的兴起以及应用前景；合成生物技术存在的伦理问题；如何对合成生物技术进行伦理规制。第一，合成生物技术的兴起与应用。合成生物技术兴起于2 0 世纪初，现在其研究正进行得如火如荼。合成生物技术主要应用于两个方面：增进基础知识和创造新的产品。合成生物技术是为了更好的回答关于自然界的一些基础性的问题和解释复杂的生物进程。同时，合成生物技术的应用，将创造新的产品，如新能源、新生物可降解塑料、新生产方式的药品和新的武器。第二，合成生物技术的伦理问题。科学技术的发展无禁区，但科学技术的发展必须由伦理学来导航。合成生物技术的伦理问题集中在以下几个方面：一是有关制造生命的伦理问题。人类应不应制造生命从而“扮演上帝”：从道义论上来说，这是“人应不应该扮演上帝? ”或者说“人应不应该取代自然? ”“人有没有权利对未来人的特征进行人为干预”这些老问题争论的延续。二是合成生物产品安全性的伦理问题。合成生物技术的安全隐患主要体现在两个方面：物理风险和非物理风险。物理风险主要指生物安全风险。物理风险带来的问题有：合成生物技术制造的生命体是否安全，是否会对其他的生物尤其是人类造成危害? 合成生物技术的风险系数大，即使是治疗性合成，随之发展也未必会产生对自然界、人类友好的基因。另外，“人造人”将导致人类遗传法则的改变，影响后代的进化和发展。合成生物技术武器的制造也对人类生存构成巨大的威胁。非物理风险主要指对人们观念的冲击与道德风险。非物理风险带来的伦理问题包括：人造人的产生导致人伦关系的模糊、混乱。三是，技术的专利以及伦理争论。是否应该给合成生物技术授予基因技术专利权? 如何解决专利中的利益分配不公问题。发达国家在基因技术方面占优势，可放松对专利的合成生物技术伦理问题研究要求。而发展中国家则为了保护资源和本国的利益，则对专利要求较严格。还有许多国家坚决反对基因技术专利。支持方认为应该对合成生物技术授予专利，他们认为凡是符合专利法规定的，都应该授予专利，而不能另眼相看。授予专利也是对研究开发投入的大量费用的一种回报，同时能激发科研人员的热情。另外授予专利也科研限制技术的滥用。反对方则认为，授予专利会导致利益分配的不公。四是合成生物技术的产品商业化的伦理问题。面对合成生物技术产品将给我们带来的巨大经济利益，许多科学家和生物技术公司大力宣扬要对其实行大规模的商业化。按伦理学后果论的效用原则，正效应大于负效应则应该商业化。但如果我们综合考虑它对社会和其他方面的冲击，权衡经济效益、社会效益和生态效益，在现有的技术条件下很难说是利大于弊还是弊大于利。第三，合成生物技术伦理规制问题。合成生物技术的研究比转基因技术、基因工程、克隆技术等更为前卫，产生的伦理问题比以往的技术更多，必须进行适当的伦理规制。但管制新技术不可避免的会陷入矛盾：如果管控得太谨慎，那么将会阻碍新技术的发展和推广；如果管控得不谨慎，有可能某种产品会对人类产生难以估量的损害。因此，必须寻找适用的伦理原则。这些原则分别是审慎的先行原则、全面客观原则、公正原则。此外，还必须建立科研伦理管理框架。必须制定和完善一个或一组由立法机关或政府颁布的规范( 法律、条例、规章或准则) ；建立一个功能良好的伦理审查组织体系。硕十学位论文第二章合成生物技术的兴起第一节合成生物技术的概念合成生物技术( s y n t h e t i cb i o l o g y ) 是随着人类基因组计划的完成而发展起来的一项前沿技术，也是人类基因组计划所触发的基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、生物信息学直至系统生物学发展的一个必然结果。它随着2 0 1 0 年夏天的“爆炸新闻文特尔在科学杂志公布“人造单细胞生物 诞生而为世界所瞩目。尽管合成生物技术的研究正进行得如火如荼，但是对于合成生物技术的具体定义学术界却仍然没有明确。这主要是因为合成生物技术的研究人员来自不同的领域( 如生物学、化学、物理学、数学和计算机科学等) ，又各自研究不同的问题( 如代谢网络、基因调控网络、基因线路、合成生物材料和最小细菌基因组与人工合成细菌基因组等) ，所以对合成生物技术的定义众说纷纭。美国加州大学伯克利分校化学工程系教授、劳伦斯国家实验室合成生物技术中心主任凯瑟林( k e a s l i n g ) 认为：合成生物技术是用“生物学进行工程化，就像用“物理学 进行“电子工程 ，用“化学”进行“化学工程”一样。美国麻省理工大学的生物学教授安迪( e n d y ) 认为：合成生物技术是将可通用的生命组件进行组装，创造出人工生命体，这种合成的程控生命可以完成目前各种难以想象的工作。哥伦比亚癌症研究中心、测序及基因组科学中心主任霍尔特( h o l t ) 认为，合成生物技术是利用获得的“元件”对细胞进行实际的工程化。哈佛大学医学院遗传学教授、计算遗传学中心主任切尔基( c h u r c h ) 认为，合成生物技术是利用我们所确信的一些“零件 进行新生物系统的工程。明尼苏达大o l u c e n t i n i ，l j u s t w h a ti ss y n t h e t i cb i o l o g y 【j 】t h es e i e n t is t ，2 0 0 6 ，2 0 ( 1 ) ：3 6g i b b s ww s y n t h e t i c li f e 【j 】s c l e n t i f i c a m e r i c a n 2 0 0 4 ( 5 ) ：7 4 8 l6合成生物技术伦理问题研究学物理系教授诺瑞克斯( n o i r e a u x ) 认为，合成生物技术的定义是令人困惑的，在很多方面就像生命的定义一样困惑。我们利用生物分子去制造就像物理学家建造机器和机器人一样。维基百科是这样描述的：合成生物技术旨在设计和构建工程化的生物系统，使其能够处理信息、操作化合物、制造材料、生产能源、提供食物、保持和增强人类的健康和改善我们的环境。综上所述，合成生物技术具有强烈的工程学思想且包含两个方面，一是人工设计和构建自然界中不存在的生物系统，二是通过将这种合成的生物系统工程化用以解决能源、材料、健康和环保等问题。合成生物技术的“合成 一词源自其特有的自下而上的研究方法。与“传统的生物学 通过解剖生命体以研究其内在构造的思路不同，合成生物技术的研究方法完全是相反的， 它是从生命的最基本的要素开始，逐步构建生物体的零部件，从而制造一个完整的生命体，这个过程是一个自下而上的过程。合成生物技术包含两个研究方向，即最小生命体的研究和基因元件的研究。合成生物技术研究的一个主要研究方向是，将研究的功能对象缩小化，如病毒、支原体等最小的寄生体或生命体。希望从最小的生命入手，研究其必需的生命组成，进而模拟、复制、改造这些生命体来阐明生命的奥秘。合成生物技术制造做小生命体的研究方向的重点在于，找到能维持生命的最少量基因。如：威斯康星大学的研究人员对大肠杆菌基因组进行了类似外科手术精度的改造，实验经过了一系列的精确的剪切，而每次剪切就会有接近1 5 的d n a 被剔除掉，但是尽管大片段的d n a 从自然的基因组中被去除，细胞仍然保持了其l u c e n t i n i ，l j u s t w h a tiss y n t h e t i cb i o l o g y 【j 】t h es c l e n t i s t ，2 0 0 6 ，2 0 ( 1 ) ：3 6s y t h e t i cb i o l o g y 【d b o l 】，h t t p ：h e n w i k i p e d i a o r g w i k i s y t h e t i c b i o l o g yn i c h o l a s v h d a y i d g 。m o d e ls y s t e m sf r o m1 i f es o r i g i n s to fs y n t h e t i cb i o l o g y j 】c u r r e n to p i n i o ni nc h e m i c a lb i o l o g ，2 0 0 4 ，8 ：6 2 7 6 2 8罗巅辉；余劲聪；方柏山；合成生物学的研究方向与应用 j 】华侨大学学报( 自然科学版) ，2 0 0 9 ，( 0 1 ) ：1 - 5 硕十学位论文正常的生物学功能，从而得到了更适于研究和工业生产的可塑性大肠杆菌。这种新方法使得对基因和基因组进行大规模合理的改变成为可能，这有可能是设计新生命的起点。由简单到复杂，从维持最小生命体的基因组成入手来研究生命体，是一种在根本上解决问题的研究思路。可以预见，该领域的研究成果对生命的起源和生命的组装等根本性问题将具有极大的参考价值。合成生物技术研究的另一主要研究方向是，建立各种可通用的生命元件，再利用这些生命元件组装，从而使宿主有新的功能，最终达到建立复杂元件系统，甚至组装人工生命的目的。这个研究方向的侧重点在于，如何人工合成与天然细胞中相类似的功能元件，并使之能在宿主中顺利运行。元件强调具备功能性而不一定非要用于维持生命本身，因此，现阶段如何建立更多的可通用生命元件依然是合成生物技术制造基因元件的首要任务。 在合成生物技术中，一个典型特点就是应用被组装在一起的各个元件之间并无关联，没有经过自然生物元件中的自然进化过程。在人工合成循环网络中，一个主要挑战在于改变个别元件的动力学参数，直至它们能在新的网络环境中正确行使功能。合成生命元件，组装系统网络，最终创造出人造生命，可以看出这是科学家为了达到合成生命这一最终目标采取的另一研究思路。合成生物技术的这两个研究方向的成果最终可以互相借鉴与融合，即利用人工合成的最小生命体作为宿主，配合各种不同的人工合成的生命功能元件，创造出更加丰富多彩的人工生命。s h a m i k s s ，f r e d e r i c k r b ，s a r a hwh r e c o m b i n a n tp r o t e i np r o d u c t i o ni na l le s c h e r i c h i ac o lir e d u c e dg e n o m es t r a i n 【j 】m e t a b o l i c e n g i n e e r i n g ，2 0 0 7 ，9 ：1 3 3 1 4 1 罗巅辉；余劲聪；方柏山；合成生物学的研究方向与应用【j 】华侨大学学报( 自然科学版) ，2 0 0 9 ，( 0 1 ) ：1 - 5 d a v i d s ，m i c h a e l b e r e c o n s t r u c t i o no fg e n e t i cc i r c u i t s 【j 】n a t u r e ，2 0 0 5 ，4 3 8 ：4 4 3 - - 4 4 8 罗巅辉；余劲聪；方柏山；合成生物学的研究方向与应用【j 】华侨大学学报( 自然科学版) ，2 0 0 9 ，( 0 1 ) ：1 - 5 合成生物技术伦理问题研究第二节合成生物技术简史“合成生物技术 ( s y n t h e t i cb i o l o g y ) 一词早在科学( s c i e n c e ) 杂志1 9 11 年第3 3 卷中的两篇文章中就出现了。第一次以长篇论文的形式出现是在1 9 8 0 年德文刊物上，题为“基因外科术：合成生物技术的开始 。2 0 0 0 年以后，随着人类基因组计划的完成，合成生物技术一词在国内外各类学术刊物及互联网上逐渐大量出现。2 0 0 4 年美国麻省理工学院( m i t ) 出版的技术评论( t e c h n o l o g yr e v ie w ) 把合成生物技术评为将改变世界的1 0 大新兴技术之一。2 0 0 2 年，纽约大学的病毒学专家维默尔( w i m m e r ) 宣布他和他的研究小组从生物技术公司购买了d n a 短小片断，化学合成了脊髓灰质炎病毒，这种人工病毒具有与自然界的脊髓灰质炎病毒同等的感染活力。从而开创了利用已知的基因组序列，无须天然模板，从化合物单体合成感染性病毒的先河。这项研究的成功通常被认为是合成生物技术的开创性成果。尽管维默尔的工作引起了一些科学家和伦理学家的担忧，但维默尔毕竟完成了一项前人从未完成的工作第一次人工合成了完全具有生命特征的物体。这是继维勒( w h l e r ) 1 8 2 8 年人工合成尿素，中国科学家1 9 6 5 年合成牛胰岛素，科拉纳( k h o r a n a ) 等人1 9 7 9 年合成酪氨酸阻遏t r n a 基因，中国科学家1 9 8 1 年合成酵母丙氧氨酸转移核糖核酸后，人类通往认识生命道路上的又一里程碑。2 0 0 3 年，美国生物学家文特尔及其研究小组只用了两周就合成了中x - 1 7 4 噬菌体。这是向合成用于能源生产和环保的完整人造微生物迈出的重要一步。2 0 0 5 年，美国加州大学伯克利分校凯瑟琳( k e a s l i n g ) 教授向t e c h n o l o g yr r v i e w ( m i t ) 1 0e m e r g i n gt e c h n o l o g i e st h a tw ilic h a n g ey o u rw o r l d e b o l 】h t t p ：们哪t e c h n o l o g y r e v i e w c o m i n f o t e c h 1 3 4 3 8 ? a - f ，2 0 0 4 ，0 2 林其谁合成生物学【j 】生命科学，2 0 0 5 ( 1 0 ) ：3 8 4 - 3 8 6p e n n i s ie v e n t e rc o o k su pas y n t h e t i c g e n o m ei nr e c o r dt i m e 【j 】s c i e n c e 2 0 0 3 30 2 ( 5 6 4 9 ) ：1 3 0 7硕十学位论文大肠杆菌中导入青篙与酵母的基因，使大肠杆菌能在人工调节下合成青篙酸，这种人工合成的青蒿酸可以制成青蒿素，且更廉价更方便生产。为了尽快使研究成果产业化，凯瑟琳等人专门建立了新的公司a m y r i sb i o t e c h n 0 1 0 9 i e s ，用合成生物技术技术进行抗疟疾药及生物能源的生产。年m i t “技术评论 将凯瑟琳的“细菌工厂 ( b a c t e r i a lf a c t o r i e s ) 评价为影响世界的新出现的1 0 大技术之一。2 0 0 8 年，贝克尔( b e c k e r ) 等设计并合成了蝙蝠体内的s a r s 样冠状病毒基因组，并将该基因组中受体结合结构域( r e c e p t o r _ b i n d i n gd o m a i n ，r b d ) 替换为之前流行的s a r s 病毒的r b d ，并成功感染了培养的人呼吸道上皮细胞( h a e ) 以及小鼠。这一r n a 序列是当时合成的最大的可以自我复制的基因组。同年，文特尔及其研究小组成功地利用酵母细胞的同源重组完成了合成了生殖支原体基因组，创造了当时世界上最大的人工合成的d n a 组织( 5 8 2 9 7 0 个碱基对) 。2 0 1 0 年5 月2 0 日，文特尔及其研究小组在美国科学( s c i e n c e )杂志上宣布，他们创造了一个“人造生命”：他们人工合成了一种细菌的脱氧核糖核酸( d n a ) ，并将其植入另一个细菌体内，经过多次尝试后，最终他们使植入人造d n a 的细菌重新获得生命，并开始在实验室的培养皿中繁殖。这是自万物起源以来第一个没有祖先的生命，这个名为“辛西娅 的人造细菌，是一种由人工合成的基因组所控制的单细胞生物，是地球上第一个由人类制造的能够自我复制的新物种。它的诞生，使得人工合成生命这一合成生物技术的终极目标取得了历0 t e c h n o l o g yr r v i e w ( m i t ) 1 0e m e r g i n gt e c h n o l o g i e s d b o l 】h tt p ：w w w t e c h n o l o g y r e v i e w c o m i n f o t e c h 1 4 4 0 7 ，2 0 0 5 ，0 5 b e c k e rm m ，g r a h a mr l ，d o n a i d s o ne f ，e ta 1 s y n t h e t i cr e c o m b i n a n tb a ts a r s - 1 i k ec o r o i l a v i r u si si n f e c t i o u si nc u l t u r e dc e l l sa n di nm i c e 【j 】p r o cn a t la c a ds c iu s a ，2 0 0 8 ，1 0 5 ( 5 0 ) ：1 9 9 4 41 9 9 4 9 l a r t i g u ec ，v a s h e es ，a l g i r em a ，e ta 1 c r e a t i n gb a c t e r i a ls t r a i n sf r o mg e n o m e st h a th a v eb e e nc l o n e da n de n g i n e e r e di ny e a s t 【j 】s c i e n c e ，2 0 0 9 ，3 2 5 ( 5 9 4 8 ) ：1 6 9 31 6 9 6 生预式改合成生物技术主要应用于两个方面：增进基础知识和创造新的产口日i ：io一、增进基础知识合成生物技术是为了更好的回答关于自然界的一些基础性的问题和解释复杂的生物进程关于d n a 、细胞、组织和生物系统功能，生命是如何起源的，化学分子式如何变成活生生的生物的，生命究竟是什么。基因的功能及其复杂，基因组的功能更不是单一的，在整个生命过程中各种基因片段相互作用更是充满奥妙。我们现在已知的知识，很可能只是冰山一角。合成生物技术家信奉一句由理查德费曼( r i c h a r df e y n m a n ) 首先提出的话：“我无法创造我不明白的东西 。也就是说，合成生物技术的开发必须建立在掌握了所有相关知识的基础上。所以，合成生物技术的发展必将推动整个生命科学的发展，在对人类认识生命、揭示生命的奥秘、重新设计甚至改造生命等方面具有重大的科学意义。二、创造新的产品合成生物技术的应用，将创造新的产品，如新能源、新生物可降解塑料、新生产方式的药品和新的武器。新产品的新不仅仅体现在全新的应用程序和技术，其产品还能实现比现有的产品生产更洁净、更迅速，产品的性价比将更高。尽管现在的合成生物技术成果仍不显著，但一旦研究成功，其长远利益必将大于现有的其他任何一项基因技术。运用合成生物技术可e r i kp a r e n s 。j o s e p h i n ej o h n s t o na n dj a c o bm o s e s e t h i c 8 1is s u e si ns y n t h e ti cb i o l o g y 【p 】s y n t h e ti cb i o l o g yp r o j e c t ：t h eh a s ti n g sc e n t e rj u n e2 0 0 9 ：1 21 1硕十学位论文以制成各种各样的细菌，用来消除水污染、清除垃圾、处理核废料等。研究合成生物技术的科学家们预言，合成生物技术的成功将意味着科学的极大进步。人类借助合成生物技术可以不受原材料的限制，编造出各种各样的生物零件，然后组成不同功能的材料，执行较为复杂的任务。并且由于其投入低、收益更高的特点，其不但在科学上，而且在商业上都表现出了巨大的潜力。合成生物技术可以大批量的生产出社会所需要的廉价产品。其一，制造新的医学药品。运用合成生物技术可以制造出任何用途医学药品，包括那些用传统化学无法制造出来的或今天制造价格奇贵的药品。治疗用的生化药品是基因工程开发研究最早的领域，合成生物技术的实现将使得这一领域得到长足的发展。由于传统上生产生化药品的原材料，一般都是取自自然生物体的细胞、组织、脏器、血液、尿液等，因此资源不足、产率低以及采集难度大等便成了某些生。化药品供不应求的主要原因。有些生化物质由于在生物体内含量甚微，分离提取也十分困难。合成生物技术应用以后，上述的难题就迎刃而解了。如：凯瑟琳实验室的研究者向大肠杆菌中导入青篙与酵母的基因，使大肠杆菌能在人工调节下合成青篙素，改造后的青蒿素与传统提取的青蒿素的构成虽然不同性能却完全一样甚至更能高效的治疗疟疾。其二，创造新的化学聚合体。合成生物技术能使用更低的成本制造出任何类型的化学品和聚合体。例如：哈佛大学切尔基( c h u r c h )和斯坦福大学一名植物生物学家萨摩尔( s o m e r v il ) 于2 0 0 5 年创立了l s 9 可再生石油公司。他们使用了一种合成生物技术方法，利用生物工程技术，对包括大肠杆菌在内的不同菌株进行了遗传改造，促使这些微生物充分释放植物中蕴藏的能量，并最终将这些能量转换成汽油替代物。用玉米、甘蔗等植物生产乙醇来代替汽油，