浅论人造生命

1、 浅论人造生命从古到今，各种主张百家争鸣，虽然有许多观点如昙花一现，虽然有很多观点曾经主宰过一个时代。比如圣经中记载的上帝创造世界：第一日，地球上不再混沌黑暗而有了光，光和暗分开了；第二日，诸水之间要有空气：第三日，水聚到一处，青草和结种子的菜蔬和树木发生了；第四日，地球上可以观察到星辰日头，并且开始有季节；第五日，海洋生物、禽类开始滋生；第六日，陆地生物昆虫、牲畜野兽各从其类形成。最后神照着他们的形象，造男造女；到第七日，神造物的工已经完毕，就在第七日歇了他一切的工，神赐福给第七日，定为圣日。 这种神造论忽视了生物的演化过程，如果说神创造了人，那么是什么创造了神呢？这不能解释人们发现的很多问

2、题，更与经过大量的实践和总结所得到的结论是相悖的，在现代科学技术的迅猛发展之下，这种封建的，迷信的，宗教思想已经不再能深入人心，而科学家是绝对不会接受的。人类从封建走向民主，从愚昧走向理智，现今流行的说法大体可分为一下三个方面：化学起源学说，宇宙生命论和热泉生命论。化学起源学说主要是想论证生命的起源是从无机物到有机物，即生命是一个从无到有的过程，地球的最早是没有生命的球体，再亿万年的演变中，无机物反应生成有机物，小分子生成大分子，从而渐渐产生生命。宇宙生命论想论证的是地球上的原始生命来自宇宙空间，只是这种理论没能解释宇宙里德生命又是怎么发生的。热泉理论认为生命的最初是来自于热泉及其附近阐述了热

3、泉生态系统在生命的产生和演化中所扮演的重要作用。摆脱了以前的神造论，我们能从更科学的角度上去看待生命了，我们人类对生命的研究从来没有停止过。研究表明，生命体的最基本的结构单元是细胞。细胞中的化学元素主要是C、H、O、S等等一系列的有机和无机元素，构成细胞的化学物质有蛋白质，核酸，脂质，糖类，维生素还有各种无机盐离子等。这些在实验室是条件下都是不难得到的，而且我们人类几乎是可以自己合成很多大分子物质的，于是，用现有的物质创造出新的生命成了一个诱人的课题。创造生命一直以来就不是一件简单的事，自从现代科学技术日新月异，飞速发展以来，我们人类努力了几十甚至上百年，依然不能创造一个真正意义上的“生命”。

4、生命有进化，有遗传和变异。而我们创造的生命显然不可能是最原始的，因为最原始的肯定已经不存在了。我们也绝不可能模拟出一个地球形成时的环境结构，让生命在其中自然发生（我们是否你呢个完全并真正模拟暂且不说，就算是能，那等一个生命的诞生需要多久的光阴啊），那么是不是我们人类就没有希望创造出一个真正的生命了呢？我觉得不是的，我们无法模拟生命的演化，但我们可以走另一条路，那就是创造一个适应现在环境的生命，不需要经过漫长的适应和进化，一步跳跃到现在的水平。从这一点上来说，我想，我们能创造出人造生命的可能性是很大的，而这一切只是时间问题，也许在不久的将来，也许要等到几百年后，我们就可以担当造物主的角色来设计生

5、命了。目前来说，我们已经能够成功的复制生命了，克隆羊多莉的诞生正是标志着人类具有了复制生命的本领，细胞工程，各种细胞技术在科学研究领域的应用，也使人类对生命的本质和创造的认识有了很大程度的进步。只是，创造生命毕竟不同于制造生命，创造生命绝不是简简单单的复制，而更应该是大规模的，重新培养出一种与当今世界上都不一样的生命物种。这种生命物种应该具有生命的基本特征，能够被承认为生命而不同于现在世界上的另一个发展方向人工智能。现在我们能对物种进行人工变异和定向选择，这是不可争议的事实，而且更难得的是，我们已经能利用非生命的有机和无机物来重新改造一个现有的生命。比如早已有实验证明：来自非洲爪蟾的卵首先去胶

6、膜后，经过活化、裂解，然后超速离心，去掉上层脂质和下层卵黄、色素颗粒后剩下的提取物即是一种在以非细包结构的基础上的反应体系。向该体系中加入外源DNA，温育一段时间后就可以重构出新的细胞核，这也就实现了创造生命的基本条件之一。去年5月，美国遗传生物学家克雷格·文特尔博士成功人造的“制作”出了一种人造的支原体细胞，这是一个具有生命的人造细菌细胞。他的制造过程大致可分为以下步骤：首先把蕈状支原体细菌的DNA打碎，得到DNA片段。然后截取DNA片段，然后把它们插入酵母中，利用酵母中所含的酶所具有的超强的DNA修复功能，使得酵母能把短小的DNA片段组合起来。酵母首先会把短小的基因片段连接起来，

7、组成大约含10000个碱基对的长链，然后将之移走。就这样重复，当长链达到10组时，把原来合成好的长链一起重新放回酵母中作进一步组合，连接成有10万个碱基对的长链，这样经过三轮的操作之后，研究人员完成了全基因组的制造，碱基对达到100多万个，这样就合成了新的基因组。虽然是利用现有的遗传物质做原料，但是却不是利用整个有生命的细胞结构，而仅仅是利用了其中很小一部分的遗传物质，得到与原基因组差别很大的新的基因组。最后，把这种合成好的基因组植入另一种细菌：山羊支原体之中，于是合成基因组开始在那里产生新的蛋白质，结果山羊的原基因组要么被支原体酶摧毁，要么在细胞复制过程中丢失。当细胞增殖时，都仅从合成基因组

8、产生，也就是彻底改造了山羊支原体细胞，使之只携带和具有新合成的基因组所携带的遗传信息，这种完全产自合成DNA的人造细胞与蕈状支原体细菌和山羊支原体细胞都不一样。但即使这样，用文特尔自己的话说，“不过该细胞的问世纯粹是一次我们对合成基因基本认识的概念验证过程。” 可见这也是一个基因修改的过程，而非纯粹上的创造。今年9月又有英国科学家尝试用金属制造生命体，并且已取得初步进展。他们已经成功的用巨大的含有金属的分子制造出了细胞样汽包，并具备了一些生命特征，但是还无法实现自我复制。现在科学界较普遍的观点是要创造生命，一定得面临三大难关：第一是需要创造一个合适的并且具备一些基本生命功能的细胞容器(即细胞膜

9、)，这还是对创造生命的最低要求。这样做的目的是使得细胞可以将对自身不利的分子阻挡在细胞外，将自己需要的分子吸纳进入细胞，另外一个关键是这样的膜结构应该拥有繁殖再生的能力。第二是需要可以控制细胞各项功能的基因系统，使其可以繁殖并针对环境变化产生变异，即需要一个携带生命信息的遗传物质这样的基因系统的主题显然应该是核酸DNA或RNA。，第三是需要让我们人工合成的生命拥有从环境中自主获取原材料作为食物，然后将其转换为能量和自身物质构成的新陈代谢功能。根据文特尔的研究和近年来许多致力于人造生命研究的科学家所得出来的成果，我想也许我们通过一定的手段有可能克服上述的三个困难，创造出一个类似于生命体结构的东西

10、来。以下是我的设想。我们地球上的生物经过亿万年的进化演变，终于拥有了现在结构。每一个生命体都是由细胞构成的，所有生命体的结构和功能的基本单位都是细胞，所有生命活动的基本单位也是细胞。细胞的精细结构是维持所有生命活动进行的生化反应的结构基础，任何的生命体的形态结构和生理功能都是相互相互影响、相互适应的，我想即使是新创造出的生命也是一样的，因此，能够重构一个细胞的精细结构，或利用某些特殊的方法和物质，使得我们造出来生命具有自主制造这样的精细结构的功能，会是我设想和研究的关键。下面从三个关键点入手，我的设想是先构造一个能基本与现有的细胞质膜相媲美的膜外壳。细胞质膜的构成成分主要是磷脂。糖类分子和蛋白

11、质分子，其中，糖类分子的主要作用是细胞识别，蛋白质分子与细胞识别，信号传导，物质运输，能量转化都有一定的关系，虽然三者缺一不可，但是基本的骨架只是双层的磷脂分子。可不可以认为在生命发生的时候，其实只有简单的质膜和遗传物质以及必要的“有机分子发生器”（即能制造有机分子如糖类和蛋白质的结构，类似于现在的核糖体等细胞结构）。而膜上的其他结构都是后来生命自主的附加上去的呢？根据生命的演化以及现在的原核细胞和真核细胞在质膜上的差异，我觉得这完全是可能的。而我们知道，由于脂质分子的疏水性，脂质分子在水溶液里将更倾向于聚合在一起，成为球形。由此，我们只需要找到合适的分子，使之也具有亲水基团和疏水基团，再添加

12、以适当的活性分子使找到的合适的脂质分子能有序的聚合在一起并用催化剂催化这样的反应，使制膜的步骤能在水溶液环境中自主的进行。所以，我设想的第一步是构建一个由脂肪分子组成的膜，使其基本具备生物膜的某些特性，但糖类和蛋白质显然是没有的，因为要将其他分子整合到需要相当的技术，这其中的难度不是很容易克服的，而且我们知道，生物膜上的分子都是具有其一定的功能的，而这功能的信息有遗传物质所构建，我的目的基因还没有确定下来，从这方面上来说，单纯的制造一个完整的似乎是具备一切现代细胞拥有的功能的质膜，显然是无意义的。如果这一步能得到预想中的结果，得到所需要的产品，那下一步就是要筹划如何构建一个具有生命意义的遗传基

13、因组，显然杂乱的碱基序列不会拥有正常的遗传特性，也无法真正编码出一个能够存在的生命体来，人类不能完全随心所欲创造生命的原因就在于我们，至少目前为止不可能人为的用自己设计的碱基序列控制蛋白质的表达和生理机能的发挥，我们自己创造的碱基序列是经不起实践的验证的。但对于创造生命的起步，我想可以利用现有的不具有生命结构的遗传核酸，就如文特尔博士所做的进行大规模的改造，然后用人工的方法筛选出能够生存下来并稳定遗传的细菌体内所含有的核酸DNA，利用这些DNA作为我们实验的材料，则其必然是有意义的且能与已知生物体内的DNA相媲美的。我们考虑到PCR的技术和原理，体外DNA在适宜的酶，原料和引物，当温度变化时就

14、能快速的复制，而遗传信息的复制是创造生命体的前提和条件，由此，我设计了第二步，用以克服人造生命的第二个难关。我们把得到的遗传物质注入到预先合成的膜中，加之以原料，适当的酶，引物，把合成的膜当作一个DNA复制的容器，通过适当的温度变化的调整，让DNA能在膜内复制，这样，以后再通过加入另外的生命活动所需要的有机物分子和辅助细胞器如核糖体和转运RNA等，暂时的为遗传物质提供一个类似于细胞的内在环境，由于我们合成的膜式能够分裂和再生以及自主聚合，所以复制的DNA也可以分别进入复制的膜中，利用环境条件进行表达。一旦表达成功，则由其所携带的遗传信息将在我们所合成的膜中重建，由这些遗传信息所控制的结构必然将

15、陆续合成，一旦结构合成完毕，那么就可以在我们设计的膜内诞生一种生命，这是因为DNA 的合理性决定了我们制造出来的生命也具有合理性，而且能够完成一定的生命反应，使之生存和遗传下来。由于在筛选遗传物质（DNA）的时候所做的工作，在这里，我想我们只要能克服第二个难关，就自然能解决第三个难关，即人工合成的生命拥有从环境中自主获取原材料作为食物，然后将其转换为能量和自身物质构成的新陈代谢功能已经不攻自破。自此，应该能完成一个简单的生命，有了这个开端，我相信未来的生命制造会发展的更快更好。我觉得我这个方案的重点和难点在于生物膜的合成以及遗传物质的表达。要合成这样的膜需要特殊的分子，特别的反应，不一样的条件，这可能需要经过大量的实验才能得出结果，绝不是在纸上说得那么简单。另外，DNA的复制与转录是很不一样的