⑴ 合成生物學會給人類帶來怎樣的沖擊
合成生物學將催生下一次生物技術革命。目前,科學家們已經不局限於非常辛苦地進行基因剪接,而是開始構建遺傳密碼,以期利用合成的遺傳因子構建新的生物體。合成生物學在未來幾年有望取得迅速進展。據估計,合成生物學在很多領域將具有極好的應用前景,這些領域包括更有效的疫苗的生產、新葯和改進的葯物、以生物學為基礎的製造、利用可再生能源生產可持續能源、環境污染的生物治理、可以檢測有毒化學物質的生物感測器等。
盡管合成生物學的商業應用多數還要幾年以後才能實現,但現在研究人員已經在利用合成生物體來研製下一代清潔的可再生生物燃料以及某些稀缺的葯物。第一代合成微生物是合成生物學的簡單應用,它們可能與目前利用DNA重組的微生物類似,其風險評估或許不成問題,因此,對立法者的挑戰較少。但隨著合成生物學技術不斷走向成熟,又可能研製出復雜的有機體,其基因組可能由各種基因序列(包括實驗室設計和研製的人工基因序列)重組而成。盡管其風險和風險評估問題與經過基因修飾的生物體引發的問題類似,但對於這類復雜的合成微生物來說,找到上述問題的答案要困難得多。
在轉基因生物技術方面,立法者對轉基因生物體進行風險評估時,一般是通過將轉基因生物體與為人們所熟知的同類的非轉基因生物進行比較分析,從而認識增加的遺傳物質的功能。立法者通過將自然存在的物種與轉基因物種進行比較,來確保新的有機體像其傳統的同類物質「一樣安全」。
但是,對於通過合成生物學製成的復雜的有機體而言,如果它是由各種來源的遺傳序列組合而成或者含有人工DNA,就很難確定其「遺傳譜系」。另外,重組後的遺傳序列是否保留其原有的功能,或者新組分之間是否會產生協同反應從而導致不同的功能或行為也是個問題。隨著對有關遺傳成分的認識的增加,科學家們也許可以預測新的遺傳改造所具有的功能,但是,由來自合成和自然物質的遺傳成分合成的有機體可能會表現出原來沒有過的「新行為」。先進的合成微生物的復雜性給根據遺傳序列和結構進行功能預測增加了新的不確定性。現有的風險評估方法無法用來預測復雜的適應系統。此外,盡管許多科學家認為轉基因生物體在自然環境中可能無法生存或繁殖,但合成有機體可以發生變異和進化,這引起了人們的擔憂,擔心它們如果釋放到環境中,其遺傳物質可能擴散到其它有機體,或者與其它有機體交換遺傳物質。這種風險同樣與轉基因生物引發的風險類似,只是要預先評估將來開發的復雜的合成生物體的風險更為困難。
合成生物學無疑會推動生物燃料、特種化學品、農業和葯物等方面的進步。但這個新興領域的進一步發展對政府的監管提出了嚴峻挑戰。科學家們已經開始關注合成生物學研究的風險問題。最受關注的莫過於生物安全問題。合成生物學的早期應用引發的安全性問題應予以重視。像其它新技術一樣,合成生物學對決策者提出了挑戰。政府在制定政策時必須做出權衡,一方面是如何收獲新產品的利益,另一方面是如何預防對環境和公共健康的潛在危害。目前,人們普遍認為,針對遺傳工程制定的政策和法規是制定面向合成生物學的政策法規時可以效仿的。在這項新技術成熟之前,決策者應考慮如何對這項新興的融合技術進行約束。由於合成生物學的不確定性,立法者面臨的挑戰是如何制定決策,使對合成生物體的管制既不能過松,也不能過嚴。因此,亟需在產品開發的同時開展風險研究。毋庸置疑,一般性研究是很有用的,但很多情況下,必須針對具體的生物體、產品和應用進行風險研究。
5發展的重要性編輯
「合成生物學是21世紀初新興的生物學研究領域,是在闡明並模擬生物合成的基本規律之上,達到人工設計並構建新的、具有特定生理功能的生物系統,從而建立葯物、功能材料或能源替代品等的生物製造途徑,我國必須重視和加強這一領域的研究與開發。」近日,在以「合成生物學基礎前沿問題」為主題的第144期東方科技論壇上,來自全國各地60多位兩院院士和專家學者發出呼籲。
中國大會執行主席鄧子新院士認為:「在合成生物學在全世界蓬勃發展的歷史性機遇面前,探討在我國開展合成生物學的研究對象與最佳切入點,發展和建立合成生物學新理論、新方法及相應的技術支撐體系,這對提升我國現代化生物技術水平、搶占合成生物學研究制高點有極大的意義。」與會專家結合國際合成生物學發展動態及我國相關領域的研究基礎,探討我國開展合成生物學的可行性、現階段的主要目標和任務,就合成生物學中核心元件(如基因線路、酶、代謝途徑等)的標准化以及合理組裝方式,建立具有可預測性和調控性的代謝途徑,構建具有特定功能的新生物體等進行了深入研討。
自2000年《自然》(Nature)雜志報道了人工合成基因線路研究成果以來,合成生物學研究在全世界范圍引起了廣泛的關注與重視,被公認為在醫學、制葯、化工、能源、材料、農業等領域都有廣闊的應用前景。國際上的合成生物學研究發展飛速,在短短幾年內就已經設計了多種基因控制模塊,包括開關、脈沖發生器、振盪器等,可以有效調節基因表達、蛋白質功能、細胞代謝或細胞間相互作用。2003年在美國麻省理工學院成立了標准生物部件登記處,目前已經收集了大約3200個BioBrick標准化生物學部件,供全世界科學家索取,以便在現有部件的基礎上組裝具有更復雜功能的生物系統。
中國大會執行主席楊勝利院士在報告中指出,2006年以來,合成生物學發展又進入了新階段,研究主流從單一生物部件的設計,快速發展到對多種基本部件和模塊進行整合。通過設計多部件之間的協調運作建立復雜的系統,並對代謝網路流量進行精細調控,從而構建人工細胞行為來實現葯物、功能材料與能源替代品的大規模生產。
2008年,美國Smith等人報道了世界上第一個完全由人工化學合成、組裝的細菌基因組。今年8月份,他們又成功地將該基因組轉入到Mycoplasma genitalium宿主細胞中,獲得了具有生存能力的新菌株。該研究使人工合成生命這一合成生物學終極目標取得了歷史性突破,為創造可用於生產葯物、生物燃料、清理毒性廢物等方面的人工基因組奠定了基礎。
與國際上合成生物學的飛速發展相比,中國在此領域的研究還處於起步階段。在國際上有影響的相關重大成果仍不多見。但是,我國在合成生物學所需的相關支撐技術研究方面並不落後於國際主流水平,如大規模測序、代謝工程技術、微生物學、酶學、生物信息學等方面均有良好的基礎。如何對現有研究力量進行整合,充分發揮在相關領域已有的良好研究基礎,從醫葯、能源和環境等產業重大產品入手,抓住合成生物學的核心科學問題,創建可控合成、功能導向的新代謝網路和新生物體,引領中國合成生物學的原創研究和自主創新,是目前亟待解決的問題。」
中國大會執行主席趙國屏院士在以《合成生物學——從科學內涵到工程實踐》為題的報告中提出,合成生物學是繼系統生物學之後,生物學研究思想在從「分析」趨於「綜合」、從「局部」走向「整體」的認識基礎上,上升至復雜生命體系「合成、構建」的更高層次;也是繼以「原位改造與優化」為目的的基因工程技術和以「數據獲取與分析」為基礎的基因組技術之後,生物技術上升至以工程化「模型設計與模塊製造」為導向的更高台階。
利用合成生物學實現『人造生命』,是通過學科交叉,進一步發展系統生物學的一次科學思維革命,將為生物學基礎研究提供嶄新的思想武器。利用合成生物學方法和理論,對生命過程或生物體進行有目標的設計、改造乃至重新合成,創造解決生物醫葯、環境能源、生物材料等問題的微生物、細胞和蛋白(酶)等新「生命」,可能帶來新一輪技術革命的浪潮,對於解決與國計民生相關的重大生物技術問題有著長遠的戰略意義和現實的策略意義。「它有助於人類應對社會發展中面臨的嚴峻挑戰,從而從根本上改變經濟發展模式,在帶來巨大社會財富的同時,促進社會的穩定、和諧發展。
中國科學院微生物所研究員馬延和、清華大學教授林章凜、南開大學教授王磊、山東大學教授祁慶生和復旦大學/西藏大學教授鍾揚等專家建議,針對我國在能源、環境、健康等方面的需求與挑戰,要聚焦若乾重要的生物學體系,實施面向生物醫葯、生物能源和生物基產品等重要生物產品的合成生物學理論與技術的基礎研究,設計並合成相關的細胞工廠和分子機器。「在具體實施中,一方面要建立合成生物學工程技術平台和研究實驗體系,實現關鍵工程科學問題的重大突破,另一方面要揭示細胞工廠和分子機器的運行機理和構造原理,實現優化設計,提高元件、網路的合成能力和調控能力,盡早拿出實在的成果來。」
⑵ 生命可以人工合成嗎為什麼
人工合成生命即將誕生
來自: 夢雲子 2008-09-12 12:56:22
新浪科技訊 北京時間9月11日消息,據國外媒體報道,美國哈佛大學醫學院的科學家日
前稱,他們最近正在實驗室人工構造一種單細胞模型,這種模型能夠自我復制和進化,
已經具備了「生命」的基本特徵。這表明科學家們已經可以將沒有生命的物質合成為新
的生命形態。
人工合成生命即將誕生
在義大利佛羅倫薩舉行的第15屆「生命起源國際研討會」上,美國的科學家公布了
他們目前的實驗情況。這一消息聽起來好象是天方夜譚,但是科學家們正在為此而努
力。美國哈佛大學醫學院分子生物學家傑克-斯佐斯泰克說,他目前正試圖建立一種單細
胞模型,該模型幾乎可以算得上是一種新的「生命」形態。斯佐斯泰克的原型細胞由脂
肪分子構成。脂肪分子可以捕獲一些核酸,而核酸中則包含了復制源代碼。再由外來能
源(如太陽或化學反應)提供能量,這些原型細胞可以形成一個自我復制、自我進化的生
命系統,從而滿足生命環境的需要。也許這種生命與我們地球上的生命並非完全相同,
但他們可以在宇宙的任意空間里形成和存在。
斯佐斯泰克的最新研究成果尚未發布,但近期在義大利佛羅倫薩舉行的第15屆「生
命起源國際研討會」上,他透露了初步的研究進展。斯佐斯泰克已成功地實現帶有遺傳
信息的原型細胞的復制。當然,這種復制功能並非是完全自動的。「我們在原型細胞的
細胞膜生長和分裂方面取得了很大的進展,但我們現在僅僅是實現特定的簡單遺傳基因
序列的復制。我們必須要能夠實現任意序列的復制能力。」原型細胞研究其實比起人造
生命其他領域的研究都要激進。而且斯佐斯泰克的研究團隊一直認為他們的研究並不僅
僅只是一種思想,並堅信他們將是人造人命的創始人,並且將很快實現這一目標。然
而,現代生命比斯佐斯泰克等人所研究的簡單生命系統要復雜得多。
原型細胞與我們人類身體中的細胞並非完全一致。生命的功能,正如一台簡單的毫
微級計算機,就是利用能量促進化學物質的自我復制。當然,這是一個異常復雜的過
程。因此,斯佐斯泰克也承認生命的進化是經歷了多少代的努力,而最初的人造生命是
非常單純的。今年夏天,斯佐斯泰克實驗室已經證明了核酸能夠在原型細胞中復制。雖
然許多科學家對原型細胞研究工作持肯定態度,但並非所有科學都承認原型細胞能夠對
生命的起源給出合理的解釋。美國噴氣推進實驗室地球化學家邁克-魯塞爾認為,斯佐斯
泰克實驗室的研究成果令人驚訝,對於生命起源的研究具有重大意義。但他也辯解稱,
地球最早的生命狀分子應該是基於無機化合物,地球早期細胞的容器並非是脂肪酸膜,
而是鐵的硫化物。
是否會危及地球現有生物?
斯佐斯泰克表示,即使理論上生命可以起源於其他方式,但他的實驗室的相關假設
從實驗的角度來說都是相對合理的。斯佐斯泰克表示,創造合成生命有三大難關。首
先,需要創造細胞容器(即細胞膜),以使細胞可以將壞分子阻擋在細胞外,允許好分子
進入,並擁有繁殖能力。其次需要可以控制細胞各項功能的基因系統,使其可以繁殖並
針對環境變化產生變異。另外,需要讓合成生命擁有從環境中獲取原材料作為食物,然
後將其轉換為能量的新陳代謝功能。
人造生命與克隆不同。克隆是利用現有遺傳信息「復制」生命,而人造生命則是利
用核苷等組成DNA的基本要素創造新生命。科學家們如果能設計並合成出新的生命,將
會在未來幫我們干一些「臟活累活」,其中包括抵禦疾病、減少溫室氣體和吃掉垃圾。
不過,人類既要看到人工合成生命可能的巨大應用前景,也必須意識到由此帶來的生物
倫理問題,以及潛在的不可預知的安全性問題。比如,天花病毒的基因序列已經公布,
如果有相應的儀器設備和技術,科學家就能通過人工合成使這一病毒死灰復燃。
一些參與此項研究的科學家認為,人造生命形式有朝一日將提供解決各類問題的可
能性,但人類首先需要考慮的卻是合成生命可能帶來的危險,目前最令我們擔憂的是如
何去阻止一種極具毒性的人造生命體吞噬地球上已有的生物。有專家指出,地球上存在
的每種植物、動物、菌類和原生動物都渴望成為「世界的統治者」。沒有什麼東西比病
毒和細菌更殘忍了,而且它們已在這個世界上生存了相當長的一段時期,但其他生物大
部分依然健在,因此合成生物更加危險的說法難以成立。(劉妍)
⑶ 一些生物科學家正在開展人工合成生命的研究,並且取得了重大突破.專家認為,要創造出人工合成生命,首先
細胞膜把細胞內部與細胞外部的環境分隔開了,使細胞的內部環境保持相對的穩定性,維持其正常的生命活動,此外,細胞膜具有一定的選擇性,能讓對細胞生命活動有用的物質進入,把其他物質擋在細胞外面,同時,還能把細胞內產生的廢物排到細胞外.
故選:B
⑷ 有人把無生命物變成有生命物嗎
據國外媒體報道,美國哈佛大學醫學院的科學家日前稱,他們最近正在實驗室人工構造一種單細胞模型,這種模型能夠自我復制和進化,
已經具備了「生命」的基本特徵。這表明科學家們已經可以將沒有生命的物質合成為新
的生命形態。
人工合成生命即將誕生
在義大利佛羅倫薩舉行的第15屆「生命起源國際研討會」上,美國的科學家公布了
他們目前的實驗情況。這一消息聽起來好象是天方夜譚,但是科學家們正在為此而努
力。美國哈佛大學醫學院分子生物學家傑克-斯佐斯泰克說,他目前正試圖建立一種單細
胞模型,該模型幾乎可以算得上是一種新的「生命」形態。斯佐斯泰克的原型細胞由脂
肪分子構成。脂肪分子可以捕獲一些核酸,而核酸中則包含了復制源代碼。再由外來能
源(如太陽或化學反應)提供能量,這些原型細胞可以形成一個自我復制、自我進化的生
命系統,從而滿足生命環境的需要。也許這種生命與我們地球上的生命並非完全相同,
但他們可以在宇宙的任意空間里形成和存在。
斯佐斯泰克的最新研究成果尚未發布,但近期在義大利佛羅倫薩舉行的第15屆「生
命起源國際研討會」上,他透露了初步的研究進展。斯佐斯泰克已成功地實現帶有遺傳
信息的原型細胞的復制。當然,這種復制功能並非是完全自動的。「我們在原型細胞的
細胞膜生長和分裂方面取得了很大的進展,但我們現在僅僅是實現特定的簡單遺傳基因
序列的復制。我們必須要能夠實現任意序列的復制能力。」原型細胞研究其實比起人造
生命其他領域的研究都要激進。而且斯佐斯泰克的研究團隊一直認為他們的研究並不僅
僅只是一種思想,並堅信他們將是人造人命的創始人,並且將很快實現這一目標。然
而,現代生命比斯佐斯泰克等人所研究的簡單生命系統要復雜得多。
原型細胞與我們人類身體中的細胞並非完全一致。生命的功能,正如一台簡單的毫
微級計算機,就是利用能量促進化學物質的自我復制。當然,這是一個異常復雜的過
程。因此,斯佐斯泰克也承認生命的進化是經歷了多少代的努力,而最初的人造生命是
非常單純的。今年夏天,斯佐斯泰克實驗室已經證明了核酸能夠在原型細胞中復制。雖
然許多科學家對原型細胞研究工作持肯定態度,但並非所有科學都承認原型細胞能夠對
生命的起源給出合理的解釋。美國噴氣推進實驗室地球化學家邁克-魯塞爾認為,斯佐斯
泰克實驗室的研究成果令人驚訝,對於生命起源的研究具有重大意義。但他也辯解稱,
地球最早的生命狀分子應該是基於無機化合物,地球早期細胞的容器並非是脂肪酸膜,
而是鐵的硫化物。
是否會危及地球現有生物?
斯佐斯泰克表示,即使理論上生命可以起源於其他方式,但他的實驗室的相關假設
從實驗的角度來說都是相對合理的。斯佐斯泰克表示,創造合成生命有三大難關。首
先,需要創造細胞容器(即細胞膜),以使細胞可以將壞分子阻擋在細胞外,允許好分子
進入,並擁有繁殖能力。其次需要可以控制細胞各項功能的基因系統,使其可以繁殖並
針對環境變化產生變異。另外,需要讓合成生命擁有從環境中獲取原材料作為食物,然
後將其轉換為能量的新陳代謝功能。
人造生命與克隆不同。克隆是利用現有遺傳信息「復制」生命,而人造生命則是利
用核苷等組成DNA的基本要素創造新生命。科學家們如果能設計並合成出新的生命,將
會在未來幫我們干一些「臟活累活」,其中包括抵禦疾病、減少溫室氣體和吃掉垃圾。
不過,人類既要看到人工合成生命可能的巨大應用前景,也必須意識到由此帶來的生物
倫理問題,以及潛在的不可預知的安全性問題。比如,天花病毒的基因序列已經公布,
如果有相應的儀器設備和技術,科學家就能通過人工合成使這一病毒死灰復燃。
一些參與此項研究的科學家認為,人造生命形式有朝一日將提供解決各類問題的可
能性,但人類首先需要考慮的卻是合成生命可能帶來的危險,目前最令我們擔憂的是如
何去阻止一種極具毒性的人造生命體吞噬地球上已有的生物。有專家指出,地球上存在
的每種植物、動物、菌類和原生動物都渴望成為「世界的統治者」。沒有什麼東西比病
毒和細菌更殘忍了,而且它們已在這個世界上生存了相當長的一段時期,但其他生物大
部分依然健在,因此合成生物更加危險的說法難以成立。(劉妍)
⑸ 人造生命的意義
人類至今仍無法確切知道生命是如何起源於地球的,或者甚至不知道地球生命是否起源於其他星球,或許是彗星把它們帶到了地球之上。但是,分子結構,也知道了這些結構是如何組成一個整體的。但是,如何創 造生命,人類認識仍然很模糊。
從零開始創造生命,這一領域的研究最大進展是由著名遺傳學家克雷格-溫特爾於2010年5月取得的。溫特爾和他的研究團隊創造了首個合成有機體。科學家們在實驗室中利用化學物質製造了一整個基因組,然後將這個合成基因組植入到一個空細胞中。接下來,這個細胞根據植入的基因指令開始自我復制和修正。
這個人造的生命形式,被稱為「綜合體」。由於它需要以一個自然的、先前存在的有機體提供的殘留細胞機制為基礎,因此,科學轉了一圈又回到了原地踏步。美國賓夕法尼亞大學生物倫理學家亞瑟-卡普蘭認為,「溫特爾並沒有真正創造出生命。但是,他的研究表明,一個人造基因組可以為細胞提供動力,從而向真正的人造生命邁進了關鍵的一步。」
克雷格·文特爾在接受記者采訪時表示,他成功地製造出人類歷史上首個人造染色體,將是一個極具里程碑意義的歷史性事件,這表明人類不僅可以「讀懂」自己的基因組,而且還可以成功地通過人工手段進行復制。克雷格·文特爾稱,他將在數周時間內,向外界公布這項最新研究成就的詳細情況,但也有可能在8 日舉行的美國科學年會上,正式予以公布。克雷格·文特爾表示,整個研究小組共由20名基因領域最頂尖的科學家組成,新合成的人造染色體共有381個基因片斷和58萬對基因密碼組成,實驗觀測表明,新的人造染色體已經具備了自我復制的能力,這標志著實驗已經取得了圓滿地成功。
克雷格·文特爾稱,在漫長的研究過程中,科學家們首先得到一種支原體細胞的染色體組,將其植入到一種近親支原體中,隨後被植入的染色體組開始復制生長,最終將長成一個新的支原體。實驗中,科研人員先將「山羊支原體」的內部挖空,再向其中注入「蕈狀支原體」的DNA(脫氧核糖核酸),最後新的支原體終於開始自我繁殖,成為世界首個「人造生命」。執行首次「染色體移植」項目的科學小組成員成功地製造出一個人造的染色體組,並仍在進行類似的試驗,以便實現科研史上零的突破。此次試驗獲得成功,表明科學家們已經創造出一種新的人造生命的形式。與此同時,科學家還希望能製造出新的細菌種類,充當綠色能源以替代石油和煤、分解有毒廢物、吸收二氧化碳氣體和大氣中其他溫室氣體。但是事情往往具有雙面性,這種開創性的研究也引起科學界的疑慮。有科學家擔心,也許有一天這項技術被作為製造新一代生化武器的途徑。
克雷格·文特爾對記者表示,人造染色體工作涉及一種名為Mycoplasma genitalium(一種通過性傳播、感染人類的寄生蟲)的簡單細菌,這種細菌已經被美國馬里蘭州的一家研究所研究多年,他們早期的目標是確定維持生命的最少基因,並在1999年取得了一定的進展。在實驗中,美國的基因組學研究的大師、先鋒級人物克雷格·文特爾還展示了他的最新技能——「細菌煉金術」,即利用「基因組移植」方法將一個細菌種變成另外一種細菌。這項進展是向著克雷格·文特爾教授的創造合成生命形式的目標前進的又一重要步驟。在過去的幾年裡,克雷格·文特爾和同事確定出,一種最小的基因組至少需要含有400個基因來維持一個自由生活的細胞。他們通過系統地剔除簡單細菌Mycoplasma genitalium的基因達到了。
美國科學家表示,人造生命與克隆存在著質的區別,克隆是利用現有遺傳信息「復制」生命,而人造生命則是利用核苷等組成脫氧核糖核酸的基本要素創造新生命。克雷格·文特爾說,「這將是一個大新聞,每個人都將知道它,我們所說的是一項能從本質上改變我們世界的技術。創造樣品細胞使宇宙中出現新的生命形式成為可能,也能夠解釋生命起源的奧秘。製造人造生命有許多關鍵要素,如細胞膜,它將允許人造生命細胞篩選出對生命成長有用的分子,為細胞分裂提供營養。此外還需要一個基因體系,以控制細胞的功能,使細胞能根據外界環境變化而繁殖或變異。最後,人造生命還需要一個新陳代謝系統,以從外界環境中吸收營養,並將營養轉化為能量。人造生命將會在未來解決一系列目前人類難以克服的問題,其中包括抵禦疾病、吸收溫室氣體以及處理垃圾等。」
人造生命的研究引發了許多道德倫理方面的爭論,有科學家認為,這是在試圖縮短幾百萬年來的進化歷程,創立自己的生物起源版本。此外,很多科學家還擔心潛在的生物恐怖和環境問題。有科學家提出,因為沒有生物合成的相關監管規定,將來生物恐怖主義分子很能利用這一技術製造致病毒或生化武器,而實驗室中的人造細菌是否會給環境和人類帶來更大的風險也讓人憂心忡忡。對此,支持生物合成的科學家表示,生命並不是魔法,懷有宗教情結的老一代生物學家已跟不上科學的發展。克雷格·文特爾表示:「當這些生命被創造出來時,它們將非常脆弱。讓它們在實驗室里存活一個小時將是一項巨大的成就。但如果說它們會走出實驗室、甚至主宰我們,這是絕對不可能的。」
⑹ 人工合成病毒是否可以叫做人工製造了生命
人工合成病毒不能叫做人工製造了生命。
病毒沒有自己的代謝機構,沒有酶系統。因此病毒離開了宿主細胞,就成了沒有任何生命活動、也不能獨立自我繁殖的化學物質。最基本的生命系統是細胞,而病毒不具有細胞結構,所以雖然病毒是生物,但是病毒獨立存在時沒有生命活動,人工合成病毒不可以叫做人工製造了生命。
(6)創造合成生命擴展閱讀
病毒是一種可以在其它生物體間傳播並感染生物體的微小生物(其實因為病毒本身不能進行新陳代謝,所以某種程度上還不能說病毒是生物)。有時使用「病毒」描述那些在真核生物中傳播和感染的生物;使用「噬菌體」或「吞噬體」來描述那些在原核生物間傳播的生物。病毒的起源不是很清楚。
病毒不僅分為植物病毒,動物病毒和細菌病毒。從結構上還分為:單鏈RNA病毒,雙鏈RNA病毒,單鏈DNA病毒和雙鏈DNA病毒
病毒的生命過程大致分為:吸附,注入(遺傳物質),合成(逆轉錄/整合入宿主細胞DNA),裝配(利用宿主細胞轉錄RNA,翻譯蛋白質再組裝),釋放五個步驟。
因為病毒會拉近細胞間距離,易使細胞相融形成多核細胞,進而裂解。
⑺ 生命是如何產生的
然而,地球在太陽系的內部的運行機制中,針對太陽對地球的破壞,地球自我產生採取措施自我保護和自我修復及自我完善的作用。其中地球的自轉就是一個方面。地球上的水,外圍的大氣對地球產生了保護作用。同時地球的表面物質針對太陽的破壞活動,產生一系列的物理變化和化學變化,這在一定程度上減輕了對地球表面的破壞程度,以及內部能量的消耗。在這種背景下產生了生物。
地球不光維持自身存在,而要面對太陽的吸引,侵襲,干擾,地球的自我發揮作用,採取一系列措施。一方面以橢圓形的軌道繞太陽公轉,同時,進行自轉,以減輕公轉中的能量消耗,減輕在摩擦中對地球的損傷。另一方面,也吸引和捕捉著宇宙空間的殘片,不斷的增大自身的質量和體積。通過一系列物理變化和化學變化改善自身的表面環境,以減輕太陽發出的能量對其產生的侵害,在這種條件下,生物產生了。
隨著地球的自轉和公轉,地球表面的的溫度變化很大,地球表面的物質為了適應這種變化,以氣態、液態、固態的三種形態,將自己以分子的結構維持著一種形式的穩定,但當有溫度和壓力達到一定程度時,分子的結構破壞了,物質以原子或離子的形式存在著。在這種情況下,物質原子的自我發揮著明顯的作用。物質盡可能保持自己的原狀原性,但時時有外力作用於它,它還是為了保存自己,同外力進行抗爭,在抗爭過程中,部分的改變了自己,隨著外力的作用,還是將自身全部毀滅,產生新的物質,以新的物質的自我又維持自身的存在。最容易變化的物質(二氧化碳和水),為了實現自身存在的穩定,適應外界的變化,進行有機化合,產生了蛋白質。所有的蛋白質中都含有碳、氫、氧、氮,大多數蛋白質含有硫,有些蛋白質含有磷,少數蛋白質還含有鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬等到金屬元素,個別蛋白質還含有碘。相對於水和二氧化碳,以及非金屬物質和金屬物質結構復雜,狀態穩定,能有效的適應地球表面的溫度變化,並能產生簡單的新陳代謝。
我們從原子的內部開始,來研究自我。原子的內部有質子、中子和電子。質子和中子形成原子核,電子受原子核的吸引圍繞原子核旋轉。形成核外電子。中子是中性的,質子帶負電荷,電子帶正電荷,共同形成一個原子。原子核為了維持一個原子的存在,總有對電子的吸引力,而電子為了自身的存在,以及存在狀態,總有擺脫原子核吸引的力。這兩種力產生的合力決定了電子的運動方向和運動軌跡。電子的自我的作用是保持自身的運動狀態,而原子自我的作用是將電子吸引住,維持原子自身的穩定。在其它外力作用下,電子可以擺脫原子核的控制,在一定的條件下轉化為光子。(這個外力是物理反應、化學反應和核聚變或裂變反應造成的)在化學反應中,相當的質子和中子受到破壞,電子不受控制而外逃,根據慣性定律,電子在不受外力作用的情況下,或外力的作用無法控制它的運動時,向空間產生射線。同時失掉電子的原子核隨時將接收到的光子吸收,轉化為核外電子,剩餘的電子以熱的形式表現出來。在物質基層的電子,由於小巧玲瓏,而身手不凡,有著無孔不入的能力。光子進行節律性傳導,或者可以說是推動。就是說一個推動一個,一個激活一個,一個傳遞一個,形成光;光子由於其來源不同,而種類各異。
我們主要研究的是生物是如何形成的,那就要揭示蛋白質的秘密。蛋白質是生命的物質基礎,沒有蛋白質就沒有生命。氨基酸是組成蛋白質的基本單位。蛋白質是由氨基酸通過肽鍵相連形成的生物大分子。蛋白質的分子量均較大,蛋白質的結構幾乎是無窮無盡的。蛋白質的分子結構分為一級、二級、三級和四級結構,後三種結構統稱為高級結構或空間構象。蛋白質分子結構的不同決定了蛋白質的理化性質和生物學性質的不同。蛋白質的一級結構是指蛋白質分子中氨基酸的排列順序。肽鍵是蛋白質一級結構的主要化學鍵。蛋白質的一級結構是蛋白質的基本結構,也是蛋白質的空間結構及其生物學活性的基礎。蛋白質的二級結構是指其分子中主鏈骨架原子的相對空間位置,並不涉及氨基酸殘基側鏈的構象。肽鍵平面是構成二級結構的基本單位,維系蛋白質二級結構的化學鍵是氫鍵。蛋白質的三級結構是指多肽鏈在二級結構的基礎上再進一步盤曲折疊所形成的空間結構,即整條肽鏈所有原子的空間排布。蛋白質的三級結構的形成和穩定主要靠次級鍵——離子鍵、疏水作用、氫鍵和范德華力等。蛋白質的四級結構是幾個具有獨立三級結構的多肽鏈進一步結合在一起,形成蛋白質的四級結構。在四級結構中各亞基間的結合力主要是疏水作用,其次是氫鍵和離子鍵。
蛋白質的特定功能是由其特定的構象決定的,而其特定的構象又是由其一級結構決定的。蛋白質特定的構象是表達生物學活性的基礎。構象發生變化。其功能和活性也隨之改變。比如:血紅蛋白的功能是運輸氧和二氧化碳。它有兩種能互變的天然構象即緊密型(T型)和鬆弛型(R型)。T型對氧親和力低,不易與氧結合,R型則相反,對氧的親和力比T型高數百倍。血紅蛋白隨紅細胞在血液循環中往返於肺和其它組織之間,隨條件的變化,其構象不斷的互變。在肺毛細血管中,氧分壓很高,氧作為別構效應劑促使T型轉變成R型,有利於血紅蛋白飽和的攜帶氧,在其它組織的毛細血管中氧分壓較低,而另一些血紅蛋白的別構效應劑如二氧化碳濃度較高,促使血紅蛋白從R型轉變為T型,有利於釋放氧氣。血紅蛋白兩型構象的變化,引起結合氧與釋放氧的變化,有效地完成了運輸氧的功能。氧或二氧化碳與血紅蛋白結合後,引起的構象變化稱為別構效應。小分子氧或二氧化碳稱為別構效應劑。太陽的光子源源不斷的流向地球,地球表面的物質由電子引起原子的核外電子隨時出現長余或短少的現象,呈現出不穩定狀態,原子的自我為了原子自身的穩定,盡可能的少遭受到太陽光子的破壞,從自身出發,同時,也經受不住其它原子的相同目的的迫切要求的吸引,通過優勝劣汰的辦法,結合在一起,原子與原子的結合也是盡可能的表現出優勢互補。在這種情況下分子就出現了。這樣的闡述給不同意見的人製造了破綻,因為對物質的原子帶了點感性,但這的確是感性的最基礎的基礎,因為物質保持原狀的傾向,在自身所處的條件下,面對周圍環境的反應就是存在,接連被動的產生維護其存在狀態的一系列活動,在活動中自然而然的出現了小物質與小物質在求同存異的條件下相互聯合,就形成了相對小物質的體識和能量較大的物質,這成為它們存在的一種形式。一切可能形成的新事物都出自於主體的需要,對於一個陰離子,就迫切需要一個陽離子的結合,從而形成一個穩定的分子。一個小分子經常受到來自外力的合並、吸收、分解等破壞的活動,小分子與小分子利用自身的優勢條件相互合並,有機化合產生了,一步一步的,經過漫長的過程,形成大分子,大分子一步一步的,再經過漫長的過程,形成了蛋白質。在這個過程中,從電子,原子,分子,還有大分子及蛋白質,都有自身存在以及維持自身存在狀態的渴望,每時每刻都為自身的生存而奮斗著,每時每刻都有追求穩定的傾向,但每向自己嚮往的方向前進一步,就意味著離自身的消滅更接近一步,或者就意味著自身的消滅。但產生的新物質雖然不是自身,但有自身原來存在的成分,有自身的嚮往和追求。對它們來說,這就足夠了。任何個體物質在產生、發展變化、滅亡的過程中,存在著同外界的矛盾和抗爭,它的存在的繼續,或滅亡而生成的新物質,有它的特徵,同時也有它所處的外界自然的特徵,這就是個體物質同其所處的客觀存在的自然斗爭而折衷的結果,在新生的個體物質中,可能會出現代表兩方傾向的不同的個體,這就產生了該物質的亞體,如陰性代表客體,而陽性代表個體主體,從而,一步步在亞體子代中,形成同一類物質的兩種不同的異形。產生這種現象的原因就是主體物質自我的主體願望同客觀存在的自然斗爭而折衷的結果。
我們對物質的感性分析,目的是讓人們能形象的感覺到隱藏在物質內在的自我,能理解到自我在物質每個層次,每時每刻,每分每秒的存在和作用,以及自然而然的驅使物質由低層到高層,由低級到高級的變化發展的過程。蛋白質的出現對地球來說,有利於對地球表面的保護,因為蛋白質相對於其它無機物以及簡單的有機物來說,能簡單的適應多變的環境,從而有效的緩解了外界因素對地球表面的破壞。因而物質自我創造性的進化,產生蛋白質,是太陽對地球的破壞,和地球的自我系統對來自太陽系統以及其它外界因素的破壞,所採取的相應措施的產物。同時,蛋白質產生後,進而存在更復雜的自我,就意味著高級的程度,因為蛋白質相對於其它的無機物和有機物有一定程度的活性,有效的適應環境的變化。再者蛋白質的自我為了蛋白質的永遠存在,進化產生了更高級的蛋白質,核蛋白,即核酸和蛋白質的結合,核酸和蛋白質等生物分子是生命的物質基礎,生命的起源關鍵就在於這些生命物質的起源。在沒有生命的原始地球上,生命起源於原始有機物的起源與早期演化。化學進化造就了這一類化學材料,這些化學材料構成氨基酸,糖等通用的「結構單元」,核酸和蛋白質等生命物質就來自這些 「結構單元」的組合。 1922年,生物化學家奧巴林第一個提出了一種可以驗證的假說,認為原始地球上的某些無機物,在來自閃電,太陽光的能量的作用下,變成了第一批有機分子。時隔31年之後的1953年,美國化學家米勒首次實驗證了奧巴林的這一假說。他模似原始地球上的大氣成分,用氫、甲烷、氨和水蒸氣等,通過加熱和火花放電,合成了有機分子氨基酸。繼米勒之後,許多通過模擬原始地球條件的實驗。又合成出了其他組成生命體的重要的生物分子,如嘌呤、嘧定、核糖、脫氧核糖、核苷、核苷酸、脂肪酸、卟啉和脂質等。1965年和1981年,我國又在世界上首次人工合成胰島素和酵母丙氨酸轉移核糖核酸。蛋白質和核酸的形成是由無生命到有生命的轉折點。上述兩種生物分子的人工合成成功,開始了通過人工合成生命物質去研究生命起源的新時代。一般說來,生命的化學進化過程包括四個階段:從無機小分子生成有機小分子;從有機小分子形成有機大分子;從有機大分子組成能自我維持穩定和發展的多分子體系;從多分子體系演變為原始生命。
核蛋白的輔基是核酸。核酸是決定生物體遺傳特徵,擔負生命信息和貯存和傳遞的生物大分子,其基本組成單位是核苷酸。自然界存在著兩種核酸,膠氧核糖核酸(DNA)的核糖核酸(RNA)。DNA是遺傳信息的貯存和攜帶者,RNA是參與遺傳信息的表達。核酸的基本組成單位是單核苷酸,單核苷酸則由含氮鹼基、戊糖和磷酸構成的。在核酸中所含的糖為五碳糖的稱為戊糖,DNA含D-2-脫氧核酸,RNA含D-核酸。核酸中的鹼基有兩大類,即嘌呤鹼和嘧啶鹼。兩種核酸所含的主要鹼基都有四種。嘌呤鹼主要都是腺嘌呤和鳥嘌呤,RNA中的主要嘧啶鹼是胞嘧啶和尿嘧啶,DNA中主要嘧啶是胞嘧呤和胸腺嘧啶。嘌呤環和嘧啶環中含有共軛雙鍵,因而都有吸收紫外線的性質。吸收高峰在波長260nm左右。核酸是由多核苷酸構成的不分支的長鏈,核酸和蛋白質一樣有一級結構、二級結構、三級結構和四級結構,一級結構是指各核苷酸之間的連接方式及核苷酸的排列順序,是由許多脫氧核苷酸分子聚合而成的生物大分子。DNA的二級結構是1953年由Watson和Crick提出的DNA二級結構的雙螺旋結構模型(B型DNA),為DNA功能的研究奠定了科學基礎,推動了現代分子生物學的發展。它完美的說明了遺傳物質的遺傳、生化和結構的主要特徵。一些小病毒DNA可能只含有幾千個鹼基對,細菌含有數百萬鹼基對,而植物及動物的DNA分子由數十億鹼基對構成。因此,DNA必須在形成雙螺旋結構的基礎上進一步折疊成超螺旋結構,DNA才能存在於細胞,甚至細胞核中。
絕大部分原核生物細胞的DNA都是閉合環狀雙螺旋結構,進一步螺旋化形成超螺旋結構。再與蛋白質及DNA相互作用,高度壓縮構成原核細胞的類核,才能容納於細胞內。另外還有獨立於染色體之外的環狀DNA分子,稱為質粒。環狀DNA分子進一步扭轉形成超螺旋。真核生物細胞的DNA與蛋白質結合,以染色質的形式存在於細胞核內,在細胞分裂期,染色質形成染色體,它們的基本結構單位都是核小體。
大量實驗研究表明,組成生物體生物大分子的結構和功能,在原則上是相同的。例如各種生物的蛋白質的單體都是氨基酸,種類不過20種左右,各種生物的核酸的單體都是核苷酸,種類不過8種,這些單體都以相同的方式組成蛋白質或者核酸的長鏈,它們的功能對於所有生物都是一樣的。在不同的生物體內基本代謝途徑也是相同的,甚至在代謝途徑中各個不同步驟所需要的酶也是基本相同的。不同生物體在代謝過程中都以ATP的形式傳遞能量。生物化學的同一性深刻地揭示了生物的統一性。19世紀德國科學家M.J.施萊登和T.A.H.施萬提出細胞學說,認為動、植物都是由相同的基本單位──細胞所組成。這對於病毒以外的一切生物,從細菌到人都是適用的。細胞是由大量原子和分子所組成的非均質的系統。在結構上,細胞是由蛋白質、核酸、脂質、多糖等組成的多分子動態體系;從資訊理論觀點看,細胞是遺傳信息和代謝信息的傳遞系統;從化學觀點看,細胞是由小分子合成的復雜大分子,特別是核酸和蛋白質的系統;從熱力學觀點看,細胞又是遠離平衡的開放系統。所有這些,對於原核細胞和真核細胞都是一樣的。
⑻ 人工合成細胞能否合成生命
與文特爾聯手的有諾貝爾獎得主、遺傳學家漢密爾頓·史密斯。美國能源部已經同意為他們的這項研究提供為期三年、總額為300萬美元的資助。
美國媒體11月21日報道,基因科學家克雷格·芬特和諾貝爾得主漢密爾頓·史密斯稱,他們將宣布一個造物計劃,即利用基因技術在實驗室里創造出一種新物種,結果引來眾多非議。
漢密爾頓·史密斯是1978年諾貝爾生理學及醫學獎得主,而克雷格·芬特則在基因破譯及排序方面做出巨大貢獻。這次二人聯手,希望能夠創造出一種單細胞生物,它將擁有允許其繁衍的基本基因,但和現存任何物種的基因排列都不一樣,因此將是全新的生物。史密斯說,一旦計劃成功,科學家就可在顯微鏡下觀測這種「人造生物」的分裂和生長過程,然後在計算機里進行分析,或許可以解開一些生物學難解之謎。但是消息一出,立即引來一片反對之聲。除了生物學和法律方面的爭議,更多人擔心這種技術會被恐怖分子利用來製造生化武器。
兩位科學家保證,他們在「設計」這種生物時會特別當心,讓它無法危害人類。「我們會去除新生物一個特殊基因,使得它無法在特定條件之外的普通生活環境存活。」芬特強調說。
但他們也承認,這樣的實驗確實可為某些別有用心的人研發生物武器提供有效參考,因此在將來公布有關技術細節時,他們也會倍加小心。事實上,一般此類實驗都不會事先公布於眾,芬特說他們要開新聞發布會的目的正是為了知會華府,以免被恐怖分子利用。美國官方似乎對此計劃並無異議,《華盛頓郵報》透露說,美國能源部還准備為該項計劃提供300萬美元的資金支持。
《新華網》發表題為「破譯基因組密碼的文特爾將研究合成生命體」的轉載報道
據法新社21日報道,美國科學家克萊格·文特爾因首次破譯人類基因組密碼而一舉成名。目前,他正在進行另一項新的嘗試:創造合成生命體。
文特爾是美國基因組研究所的創建者和領導人,美國能源部剛剛給他的最新研究項目批了300萬美元科研經費。根據項目方案,文特爾將研製一種能夠最終增殖為合成礦物燃料的合成基因組。這種基因組是取之不盡的,可以代替煤或石油等有限資源。
文特爾說:「我們相信,製造合成染色體是實現這些目標的重要一步。因為我們能夠製造足夠數量的有機體,並以此來解決能源問題。」他指出,有限礦物燃料的消耗繼續上升,能源的開采對地球環境造成了極大的破壞。因此,人類迫切需要開發一種替代能源來緩和這種情況。新染色體將有助於研製成本更低、效率更高的生物能源。
諾內爾獎獲得者、該項目參與人漢密爾頓·史密斯博士強調,合成生命體的研究目前剛剛起步,但已經取得了一些令人興奮的成果。他說:「我肯定這個項目能夠獲得成功。我期待與克萊格再次合作,將基因科學推向一個嶄新的時代。」
史密斯博士介紹說,他們的目的是創造一種單細胞、部分人造的有機體,其中含有維持生命所必需的最小數量的基因。如果獲得成功,這種人造細胞可以「自給自足」,並不斷進行分裂,最後成長為大批細胞。
據悉,為保證人類不會受到此類合成基因組的感染,科研人員將採取措施,使其只能在實驗室環境中存活。科研人員說,該項目一旦取得成功,可能會對國家安全造成威脅,因為某些人會利用新生命體來製造生物武器。但科研人員認為,新研究項目也可以加強國家偵查現有生物武器的能力。
《中新網》發表題為「美國科學家從政府得到創造人工生命體的研究經費」的報道
中新網11月22日電 曾經參與揭示人類基因組圖譜的一位科學家說,他已經從美國政府那裡得到創造人工生命體的研究經費。
據英國廣播公司消息,這位名叫文特爾的教授說,他的新研究機構-生物能源替代研究所從美國能源部收到了300萬美元的經費,以創造出一種全新形態的生物細胞。
文特爾這項最新研究課題的基礎在於他幾年前所進行的研究。他的研究小組當時從一個簡單的細菌體上剝離下很多基因,以發現有機物生存所需要的基因數目,結果得出的答案是約300個。
現在,文特爾希望把這項研究往前推進一步,也就是創造出一個全新的有機體。如果這項研究成功,那麼這將是科學家首次真正地創造出人工生命。
今年早些時候,曾經有人成功地創造出病毒。但病毒並不被認為真正具有生命。因為它們依附在其他有機體的細胞上。
文特爾研究小組的工作將從一串含有基本基因的脫氧核糖核酸開始,再逐個加上其它具有特殊功能的基因。
文特爾說,他希望創造出的新生命體能幫助緩解全球氣候變暖,新生命體可能會製造象氫氣一類的非污染能源,或能減少造成溫室效應的氣體。
他承認,關於這種人工生命的設想會令很多人擔心。但他堅持說,這種生命體不會逃出實驗室。
文特爾說,生物恐怖分子有可能對他所開發的該技術感興趣。所以一些工作將會被列為秘密,並嚴加保安。
至於這項研究是否會成功,獨立的研究人員一般都抱有懷疑態度。在生命必需的300個基因中,科學家們只知道大約一半基因的功能。因此,文特爾加上的額外基因是否會發揮所設想的那些功能令
⑼ 創造生命
由非生命物質創造哪怕最簡單低等的生物違背了最基本的常識,也違背了聖經:)
⑽ 用元素在地球上創造生命的英文游戲,用金木水火土等元素不斷合成,從而創造出生命的英文游戲叫什麼
塗鴉上帝(Doodle God)吧