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人类能“合成生命”吗?新华社对话国内外学者

发布时间:2017-12-03 阅读:

  人类能“综合生活”吗?新华社与国内外学者交谈 - 新闻 - 科技网

  人类能合成生命吗?人类历史上有没有基因转移?合成生命技术已达到什么水平?在深圳举行的第十九届国际植物学大会上,德国植物生物学家Ralph Bock博士和国家基因组研究所执行主任徐健以及上海植物逆境生物学研究中心主任朱建康中国科学院接受新华社记者采访。

  生命中是否有基因改变?

  生物将遗传物质传给其他生物而不是后代,被称为水平基因转移。一些研究表明,在20亿年到10亿年前的有机体之间发生了大量的基因转移。

  记者:基因转移没有发生?

  拉尔夫·博克:我认为在进化的早期就有可能发生。首先,当时存在的绝大多数生物体由单细胞构成,其比多细胞生物更多地参与基因转移。其次,当时的细胞具有更原始的结构,并且周围的膜和壁可能不太硬,因此更具渗透性。这意味着来自环境和其他生物的DNA很容易被吸收。

  许迅:随着测序技术的广泛应用和基因组数据的积累,大量的同源基因被发现在不同物种之间的基因组中,甚至远亲的生物体中。

  记者:如果基因转移水平存在,我们对进化的认识会产生什么变化?

  拉尔夫·博克(Ralph Bock):这表明基因转移和基因组水平转换对地球早期生命的演化和更复杂的生命形式的演化有很大的贡献。生物的进化可以大大加快。

  徐昕:新基因在物种起源,进化和适应性方面起着重要作用。基因水平转移作为物种引入新基因的重要途径,打破了遗传关系的边界,使基因流动更为复杂,这也是生物进化的重要机制之一。

  朱健:如果这种转移存在,就意味着生物可以一步一步演变,没有自然变化,可以跳跃进化过程。

  记者:基因转移能发生在更高层次的动物身上吗?

  Ralph Bock:高等动物之间的基因转移极为罕见。原因是高等动物有生殖细胞,即所谓的生殖细胞,它们在体内得到很好的保护,因此外生的DNA很难得到。

  合成生命技术已达到什么水平?

  记者:合成生命的关键技术是什么?

  Ralph Bock:合成生命有两个关键要求:一个是更多地了解维持生命所需的最小基因和蛋白质;另一种是有能力合成DNA的大片段并将其组装成合成基因组。这就是我们需要在细菌中合成生命的一切。

  许旭:根据美国“科学”杂志的一份研究报告,一组研究人员利用计算机程序设计和编写遗传信息,并通过化学合成方法合成这些遗传信息,然后将这些细胞代替原始DNA,并保证它可以保持活跃。如果这项研究是可靠的,则表明合成生命仍然需要基于一个蓝图,也就是我们对现有生命形式的理解,基因组解释以及对测序和大数据分析工具的需求。我们目前合成的酵母染色体甚至没有染色体最小的染色体的五十分之一,所以如何构建大的DNA并将其有效地引入受体细胞是另一个技术关键。

  记者:现在人类可以在多大程度上转化生物体呢?

  Ralph Bock:我们可以使用基因和基因组水平转换作为工具,促进植物生物技术和合成生物学的新应用。我们不仅可以通过横向转移基因,而且可以通过结合基因和基因组来创造新的植物物种。例如,两个现有物种的基因组合成一个新物种。我们希望在可预见的将来,这些技术将被用于农作物生产新一代作物。

  朱健生:转基因水平转移不能作为常用的工具,现在只是炒作,但有些东西已经成为重要的工具,如农杆菌侵染植物形成植物肿瘤,人们通过自己研发的植物转基因技术。

  人类可以大规模地合成生命吗?

  综合生活虽然还处于初级阶段,但舆论也开始关注。因为这是一把双刃剑,既有利于人类,也有可能失控打开潘多拉之盒。

  记者:人类可以大规模地合成生命吗?

  Ralph Bock:我认为未来几年将会有大量合成细菌基因组的生产及其在细胞中的功能测试,相关技术很快将在许多实验室中成为常态,但由于基因和基因表达的复杂性,而完全合成的植物或动物将是非常困难的。

  朱健:严格来说,所谓的生命综合并不是真正的合成细胞。人类对生命体的认识还不够,现在只能合成最简单的细菌基因组,甚至是部分真菌染色体。对于工业细菌,酵母,如抗生素生产菌株,可能大量合成。要合成更高级的生物,我觉得100年来难以实现。

  徐迅:对于整个学术界来说,基因组设计与合成的研究必将颠覆生命科学的研究模式,增强人类对生命过程的认识,加深人类对生命本质的理解,特别是通过基因组学的研究来检验我们目前对基因组的全部了解,将进一步提高我们调控和控制生命过程的能力。

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