“人造生物”诺贝尔奖属于谁？

　　目前，包括美国洛斯·阿拉莫斯实验室、马里兰州“生物替代能源研究所”以及罗马大学在内的全球100多家实验室的科学家，都在全力主攻制成“人造生命”这一难题。最近，当洛斯·阿拉莫斯实验室的科学家拉斯默森得知日本人也在搞人造生物时，他肯定地说：“现在已不是能否实现人造生物的问题，而是由谁在什么时候制造出人造生物。”



　　位居前列的拉斯默森

　　在美国原子弹的诞生地———洛斯·阿拉莫斯国家实验室，科学家拉斯默森获得了500万美元资助，从事人造生物的实验。他们不是通过基因拼接或转移来改造现有生物，而是从零开始，用无生命的分子来制造人造生物。该研究小组正在开发被称为“洛斯·阿拉莫斯虫”的原始细胞（Protocell），它比普通的细菌还小几千倍，也比细菌要原始得多。如果计划进展顺利，这种人造生物将具有生物的特征：例如能生育子孙、自己产生能量，甚至还会进化。

　　实现人造生物一直是人类的梦想。早在1953年，芝加哥大学的米勒等人就进行了初步研究。他们将据认为曾出现在地球早期大气中的甲烷、氨气、氢和水蒸气混合进一个密闭容器中，并向这些混合物实施弧光放电。几周后，出现了蛋白质的建筑构件———氨基酸，这也是生命的基础。现在，越来越多的科学家试图最终破解“人造生物”这个古老课题。人们想将无生命的分子进行结合，重现40亿年前第一个微生物诞生的场景，以解答生命是偶然产生的还是不可避免的这类问题。

　　负责监管洛斯·阿拉莫斯实验室高风险计划的汉森说：“拉斯默森的计划是该办公室资助的最奇特的计划之一。”



　　物理学博士搞起人造生物

　　出生于丹麦的拉斯默森，在离哥本哈根45分钟车程的沿海小镇Munkerup长大。小的时候，他经常坐在父亲的肩膀上仰望夜空，希望离天空的星星更近一些。4岁时，拉斯默森经常问父亲一些颇为深奥的问题，如宇宙有尽头吗？宇宙的边缘之外是什么等等。

　　上世纪70年代末，拉斯默森进入了丹麦技术大学物理系，但他的兴趣却发生了变化，他迷上了生命起源。

　　拉斯默森研读比利时物理化学家波利戈金和德国生物物理学家埃根的论文。埃根因为对“自组系统”的开创性工作而获得了诺贝尔奖。“自组”是到处可见的现象：从呈波浪形的沙丘到同步发生的鱼群徊转。拉斯默森想把“自组现象”用于人造生命的研究，于是他花了大量时间进行计算机模拟的类生命过程研究。

　　1987年，获得博士学位的拉斯默森对自己的前途一片茫然。就在此时，一位朋友递给他一张在美国召开“人造生命”会议的广告。他反复读了这个广告好几遍，并按上面的电话联系会议主办方。

　　这个电话改变了拉斯默森的命运。

　　会议主办者邀请他参加在洛斯·阿拉莫斯举办的会议，拉斯默森在会议上发表了关于地球上第一个基因可能何时出现的计算机模拟成果。一年后，他在洛斯·阿拉莫斯实验室找到一份研究“自组复杂系统”的全职工作。

　　拉斯默森办公室离当初召开“人造生命”会议的地方仅几步之遥。18年前，“人造生命”还属于边缘学科，参加这种会议的人还是偷偷摸摸，不敢让同事知道。但今天，人造生物已属于科学前沿的研究课题。

　　49岁的拉斯默森同时也开始关注人造生物研究的安全问题。他认为，人造生物技术最终可能比现在的转基因作物还要安全。他的“原始细胞”如果离开被设计、制造的环境，就可能夭折。他说：“这种原始细胞只有在精心控制的实验室条件下才能生存。仅仅摇动一下装有人造生命的烧杯，这些原始细胞就会土崩瓦解。”



　　两种实现途径

　　目前，科学家普遍采用“自上而下”（复杂到简单）和“自下而上”两种方法来产生“人造生物”。

　　马里兰州“生物替代能源研究所”的克雷格·文特是用“自上而下”法实现人造生物的拥护者。这种方法大体分为三步：首先，科学家先彻底检测一种称为M菌的全基因组，目前他们已经测出其中有215个基因与细菌存亡无关的不重要基因，并将其剔除。然后，科学家将剩下的基因组合成新的最小基因组。第三，科学家向最小基因组插入选择的一些基因，如耐热基因等，由此产生拥有新特性的新生物。

　　目前，在合成基因组方面，干得最出色的是纽约州立大学的研究人员，他们于2002年将7500个碱基对组装成了“小儿麻痹症病毒”。而文特开发的人造生物，所合成的DNA链将比“小儿麻痹症病毒”长40倍。2003年，文特等人报告，他们已合成出名为phi-x的无害病毒。但此后他们即对其工作进展守口如瓶。有人认为，文特等人可能会用几个月或几年时间来实现其人造生物计划。

　　洛斯·阿拉莫斯实验室的拉斯默森则采用“自下而上”法来实现人造生物。他认为，所设计的人造生物应具有以下功能：产生能量的新陈代谢；像DNA一样；拥有存储运行指令的分子以及将所有构件保持在一起、并起外壳作用的薄膜。他们构建的人造生物从脂肪酸和人造肽核酸开始，肽核酸已被尼尔森于20世纪90年代合成。肽核酸（PNA）的功能与形状和DNA相似，有同样的双螺旋结构和四个碱基对，但其主要成分由糖－磷酸盐分子构成。肽核酸是蛋白质的构件。

　　在拉斯默森小组设计的人造生物中，部分脂肪酸将被吸引到水中，另一部分脂肪酸被排斥在外。被吸收到水中的脂肪酸将组建成分子团。这时再让“敏化剂”迁入分子团内部，嵌入人造肽核酸，“原始细胞”就这样诞生了。当原始细胞受到光照时，化学反应可产生新的脂肪酸和肽核酸。新的脂肪酸使分子团不断成长，进而产生细胞分裂。

　　据拉斯默森称，成熟的原始细胞跨度仅5到10纳米，而文特等人改建的M菌，介于200到250纳米。在实验室，拉斯默森等人已演示其原始的光敏感新陈代谢能产生像口香糖一样的薄膜分子。但拉斯默森说：“仍需要观察的是，所有这些分子在溶液中如何运作。”该研究小组化学家伍德鲁夫说：“如果我们真正提前知道如何做到这一点，我们应该已产生了‘生命’。”

　　拉斯默森研究组的工作可能还需10年或更多时间才能完成，但他们已经看到其原始细胞的商业前景。拉斯默森还设想制造一种原始细胞，使其能抵御毒性极高的污染物。这种“终结细胞”能吸收高氯酸盐或钚等污染物。

　　也有一些曾看过拉斯默森工作计划的专家对他们的研究成果表示怀疑。罗马大学的鲁伊基说：“在我同意拉斯默森所采用的方法前，我希望看看他的实验数据。”还有一些科学家强调，目前还不清楚“自下而上”、“自上而下”方法以及其他方法当中，到底哪一种路线能最终通向人造生物，因此消除对拉斯默森研究成果的疑虑还为时过早。美国宇航局艾姆斯研究中心的生物物理学家波豪瑞尔说：“拉斯默森更有可能制成人造生物，因为几乎没有其他研究人员能比他提出更好的设计方案，他确实走在前列。”哈佛大学科学家斯兹斯塔克说：“真正合成人造生物大概需要10到20年。”