从神创论到人造生命

王锋  

人类从诞生伊始，就开始不断的认识生命，认识自己。第一个生命究竟诞生在何时、何地，这是一个困扰人类千百年的问题。不同时期的人对此有着不同的结论，从远古的“神创论”到中世纪的“自然发生论”，再到当代的“化学起源论”，最终到最近轰轰烈烈的人造生命的诞生，人类对生命认识的脚步从未停止过。

对生命起源最古老的观点是“神创论”。中国自古以来就有盘古开天辟地和女娲造人的说法，西方的《圣经》上说“神创天地”，亚当和夏娃是人类的始祖。随着人类认识的进步，神创论很快就失去了市场，逐渐被“自然发生学说”所替代。“自然发生学说”认为生命来自于非生命物质，这个学说的提出主要来自于人们对对现实生活中所观察到的现象的总结和归纳。 我国古代有人在腐烂的野草中发现萤火虫，腐烂的肉中爬出很多蛆，于是认为“腐草为萤，腐肉生蛆”。西方著名哲学家亚里士多德认为“有些鱼由淤泥及砂砾发育而成”。有人认为树叶落入水中变成鱼，落在地上变成鸟。甚至有人还做过这样的有趣实验，将米糠、破布等杂物放入容器中，经过21天就会有老鼠跑出来。

19世纪，伟大的生物学家巴斯德通过非常巧妙的实验否定了“自然发生论”，使现代生物学迈出了里程碑的一步。巴斯德将开口玻璃容器中的肉汤煮开，然后放置于室温，过几天就会生长出许多微生物，但是如果将容器口封闭，肉汤煮开后放很久也不会有细菌。于是巴斯德认为肉汤中的微生物来自于外界的空气，而不是肉汤本身。这就是著名的曲颈瓶实验。

到20世纪中期，美国芝加哥大学研究生米勒通过著名的“米勒实验”证明原始大气在雷鸣闪电的作用下，可以产生有机分子。米勒认为原始大气中没有氧气，只有氢、氦、甲烷和氨等，于是他将这些气体混合物注入封闭容器，并且通过电火花放电来模拟自然界的闪电。让米勒振奋的是他在放电后的容器中检测到了多种有机物，其中包括四种氨基酸。氨基酸是构成蛋白质的基本元素，也是生命的基本分子。米勒实验表明了在远古混沌条件下，大自然很可能是在雷鸣闪电的过程中产生了最基本的生命物质，为生命形成打开了决定性的一步。

米勒实验最终催生了关于生命的“化学起源学说”。该学说认为生命的形成分为三步。第一步是从无机小分子到有机小分子。类似于米勒实验所描述，在史前雷雨交加的时候，大气中的无机分子生成了许多诸如氨基酸、核酸等小分子物质，这些小分子在雨水中飘荡，并且越来越多。第二步是有机小分子到有机大分子。包含丰富小分子的雨水汇入原始大海，许多小分子的相互碰撞和作用，首尾相连成串，这就是蛋白质和核酸。第三步是从有机大分子到多分子体系。有科学家将蛋白质、核酸、糖类等放于特定溶液中，发现它们能够自动聚合到一起，形成一个个的复杂体系。这个聚合体内部还能够吸收周围环境的物质，进行多种化学反应。科学家据此推测聚合体可能最终形成了原始生命，真正的生命由此诞生了。

如果说人们之前的尝试主要是对生命起源的认识，那么人造生命的诞生则是人类对生命的操作和改造，它的出现将人类对生命的认识带到了一个崭新的时代。2010年5月20日，美国《科学》杂志报道了第一个人造生命的诞生。美国科学家J.克雷格.温特尔研究小组通过人工合成丝状支原体的基因组DNA，将其植入到去除DNA的山羊支原体内部，被植入的人造DNA发生活性，从而人工产生了最接近真正意义上的生命。温特尔的这项工作由20名研究人员花费10年时间，耗资四千多万美元才得以完成。研究者首先需要得到解析丝状支原体的全部DNA信息，然后到DNA合成公司去合成跟丝状支原体完全一样的DNA。 由于丝状支原体的DNA长达一百万个碱基，现有技术无法合成这么长的DNA，只能先合成许多1000个碱基对的小片段，并通过遗传工程技术将这些小片段链到1万个碱基对，然后进一步连接成完整的丝状支原体DNA分子。

人造生命开启了人类对生命操作的新开端。当然，真正意义上的人造生命应该是既制造DNA又制造其周围环境，包括细胞质和细胞膜等，温特尔只是制造了DNA，而周边环境借用了山羊支原体的外壳，所以并不能算彻底的人造生命。尽管如此，这项工作的意义仍然是毋庸置疑的。DNA是遗传信息的载体，不管外壳是什么，DNA改变了，外壳最终也会跟着变。温特尔的丝状支原体包含几百个基因，这些基因都分布在DNA上。其中有些基因不太重要，去掉之后几乎没有影响，如果有需要，也可以加入新的基因，从而使丝状支原体具有新的功能。这意味着，科学家从此可以根据需要删减或者增加该丝状支原体的基因，可以把植物的、动物的，甚至人的基因加进去，经过不断的置换和重组，得到功能和形态完全不同的生命。这个生命有可能分泌治疗乙肝的干扰素，有可能分泌杀虫剂，有可能喜欢吃臭水沟里的垃圾或者海上漂浮的漏油，甚至还可以让它源源不断的吐出酒精和汽油！

从神创论到人造生命，人类对生命的认识在曲折中前进。在科技高度发达的今天，人们在认识生命奥秘的同时，更是在充分利用科技成果，为自身服务。人造生命并不是人类对生命世界认识的终结，摆在人类面前仍然有许多未解之谜。人造生命只是一个新的起点，未来的探索还很漫长，也一定充满着更多精彩！