人造生命单细胞制造过程示意图。人民图片

5月20日，美国私立科研机构克雷格·文特尔研究所的一个科学家小组在美国《科学》杂志上宣告世界上首例人造生命诞生。这个被命名为“辛西娅”(意为“ 人造儿”)的人造细胞，是一种由人工合成的基因组所控制的单细胞生物，是地球上第一个由人类制造的能够自我复制的新物种。

“辛西娅”颠覆了有关生命属性的经典认识，引发全世界的广泛关注和争议。人们在问：对人类而言，这项新技术福耶？祸耶？

中国科学院院士、著名生物学家杨焕明在接受本报记者专访时指出，这项新技术具有里程碑意义，而对于可能造成的风险和生命伦理方面的问题，要正确地加以评估并科学地管理控制。

经过漫长岁月进化而来的生命，其奥秘一直让人类困惑。现在，随着世界上首个“人造生命”的诞生，人们在解密的道路上似乎已“柳暗花明”。

“他”？“她”？“它”？

“这是第一个人造细胞”，“地球上第一个父母是电脑，却可以进行自我复制的物种”

对于“辛西娅”这个新物种，许多人至今仍感到迷茫，甚至不知道该称呼“他”、“她”还是“它”？

杨焕明对此解读说，以美国生物学家文特尔教授为首的科研团队把生物支原体作为研究对象，在分析自然的支原体基因组脱氧核糖核酸(DNA)序列、解读其基因结构和相互关系的基础上，用计算机重新设计了尽管相似、但确实不同的一个新基因组，这一人工合成的基因组“替换”了自然支原体原先的基因组，“接管”了细胞的所有活动，不但存活并能不断繁殖。用文特尔的话说，“这是第一个人造细胞”，“地球上第一个父母是电脑，却可以进行自我复制的物种”。

生命进化用了几十亿年时间，现在的设计和合成则把生命进化的时间大大缩短了。杨焕明指出，这是“生命科学史上一个里程碑”，谱写了现代生物技术的新篇章。它将在多方面改变医学和整个生命科学，对人类社会产生重大影响。

作为近年来兴起的一门新学科，合成生物学是建立在基因组学、生物信息学、遗传学和系统生物学之上的交叉学科。它从最基本的生命要素开始研究，目的是建立自然界中不存在的人工生命体系。人造生命只是一小步，但也可能是人类认识生命、认识自身的一大步。

神创论、进化论、“被制造”

从合成生物学的角度来认识，生命的本质是序列的、数据的，可以用计算机来设计

生命的本质是什么？来自哪里？人类对此进行了长期探索。但限于当时的科技水平和认识能力，人们无法解释生命本质和起源，因此有了上帝造物，女娲造人之说。

直到19世纪，英国伟大的科学家达尔文创立了生物进化论，才改变了人们对生命的观念，进化论逐步开始取代神创论。在此前后，人们发现了细胞和基因，但仍不能真正解释生命。进入20世纪，遗传物质是DNA的证明，DNA双螺旋结构的发现，大大推动了生命科学的发展。从20世纪之末至21世纪初，“人类基因组计划”的完成，人类生老病死的“天书”开始破解，几十种动植物和近千种微生物基因组的测序，多条生物代谢途径、信号传导通路和基因调控网络的阐明，基因组学时代的到来，为人类设计、合成生命打下了基础。

几乎与此同时，DNA测序和化学合成、DNA重组和大片段克隆、转基因和基因组转移等技术，以及计算机和信息技术的快速发展，为模块化、工程化、标准化重新设计和合成基因及基因组提供了可能。2003年，斯密斯等合成了一个噬菌体的基因组。2007年， 罗克斯等合成了非典病毒。但合成的都是很小的基因组，增加或者改变的不超过10个基因，不能说是能独立生存的生命。

文特尔研究所进行了开创性的研究，他们要合成的人工基因组长达100万多个核苷酸，大约有1000个基因。这毕竟是件不容易的事。文特尔谈到这项研究的艰辛时说，他领导的由生物学家、信息技术和环境专家等组成的400人精英团队用了大约15年的时间、耗资4000多万美元才完成了此项工作。在这个过程中，他们需要开发新的工具和技术，建立如何将基因和基因组从一个物种移植到另一个物种中去。经过多次失败的尝试，才合成了目前为止实验室合成的最大化学定义的生命结构。

人类扮演了“上帝”的角色，人类开始自己制造生命。“人造生命证实了我们迄今对生命的认识”，杨焕明院士说，从合成生物学的角度来认识，生命的本质是序列的、数据的，可以用计算机来设计。人类第一次把对生命的认识变为生命的“制造”。

小细菌、新系统、大产业

重新设计、制造新的生物系统，使解决能源、材料、健康和环保等问题不再是神话

科学技术的进展推动人类社会向前发展，使人类摆脱落后的生产和生活方式，并创造了巨大的社会财富。但与此同时也产生了一系列问题，如能源危机、环境污染、气候变化和生态失衡等重大灾难，这成为制约人类社会发展和进步的瓶颈。而合成生物学的突破性进展彰显出应答这些挑战的巨大潜力，为人类实现可持续发展带来新的选择和希望。正如英国皇家工程学院最近在一篇报告中指出的，“合成生物学有可能创造另一系列新的大型产业，其发展对于英国、欧洲和世界经济的发展可能产生深远的影响。”

杨焕明说，既然现在可以设计一个生命 (细菌)，尽管它还很原始，还很小，还没有实际应用价值，但很快，其他生命，至少单细胞的生命，都能人工设计和制造。通过对现有的、天然存在的生物系统的分析和研究，完全可以进行重新设计、制造新的生物系统，使解决能源、材料、健康和环保等问题不再是神话。

生产新生物能源。科学家提出用地球上越来越多的二氧化碳为原料，取代玉米等粮食作物来制造甲烷，其转化器是一种专门的人造生物。美国人利用大肠杆菌生产柴油和汽油，技术上已获得成功。文特尔声称，这样的新能源生产方式将完全取代传统的以石油为中心的化石能源工业体系。

生产新药、加速疫苗研制，提高医疗水平。昔日遗传工程生产的胰岛素等，都是基因的直接产物即蛋白质，现在不仅可以设计新的生物细菌来生产这些东西，还可以生产非蛋白质的生物有机物。目前，科学家利用这一技术研发具有广泛保护作用、抵抗复杂多变病毒的疫苗，美国能在24小时内生产出新的候选疫苗。再比如青蒿素，原来只有中国产的青蒿才能生产它，提取费用很高，通过合成生物学的方法，美国现在用改造的大肠杆菌工业化生产青蒿素，大大降低了成本。另外，制造特定的工程细胞，用于治疗，传递治疗药物，还可以使一些恶性细胞“改恶从善”。

生产食品。利用合成生物学技术生产蛋白质和维生素等。以杨树为例子，消化其木质素非常困难，很难转换成糖和酒精。通过改变杨树的基因组，把木质素转换成纤维素，纤维素变成糖和酒精就容易多了。欧洲现在通过变换杨树的基因组，可以直接发酵，制造糖，尽管现在不能食用。

解决环境问题。“人工细菌”同样可以大显身手，监测土壤、工厂、河流、海洋和大气中的污染，并分解这些污染物，达到净化环境的目的。总之，合成生物学技术将在各领域产生新的产品和应用。

起点、发展点、制高点

中国合成生物学起步较早，但仍需加大投入，追赶国际先进水平

合成生物学正处于加速发展的阶段，并有望成为21世纪引领生物学甚至整个科学领域发展的重要学科。由于它以解决人类社会中的重大问题为出发点，具有不可估量的潜在价值。因此许多国家对其非常看好，并正在投入巨大力量进行研发。据统计，美国已有357个合成生物学实验室，数量位居各国之首。此外德国有62 个合成生物学实验室，日本的类似实验室有60个，中国现有8个。

美国和欧盟一向非常重视合成生物领域的研发。美国能源部特地分析了人类生存需要的100多种基本的生物有机物，据研究都有可能用合成生物学技术生产，最终目标是解决能源、环境和医学等方面问题。为此，过去两年美国政府资助的合成生物学项目已近40项。

欧盟于2007年启动了《合成生物学——新出现的科学技术》引导项目共18项，英国生物技术与生物科学理事会在2008年将合成生物学列为优先资助的研究领域，目前已投入近1000万英镑的资金。英国明确提出要在该领域保持和提高其国际领先地位。此外，日本、韩国、印度、新加坡等国正在奋起直追，仅从发表的研究论文数量看，呈直线增长的态势。

中国合成生物学起步较早，早在上个世纪60年代，我国科学家曾做出人工合成胰岛素等举世闻名的成就。之后，中国通过参加“国际人类基因组计划”，缩短了与发达国家在这一领域的差距。中国在干细胞方面的基础和应用研究，取得了公认的成就，这些都为医学合成生物学奠定了基础。现在，中国科学家已注意合成生物学的兴起并开展了相关研究，正处于一个快速的发展点上。中国科学家积极开展国际合作，参与了欧盟的第六框架计划合成生物学的研究项目。同时还在国家自然科学基金的资助下，开展基因组最小化的研究。此外，中国许多高校都曾派出大学生代表团参加了一个设计生命部件的国际竞赛，并多次得奖。

杨焕明认为，中国已显示出在合成生物学方面的潜力。正在进行的工作，除了与欧盟的合作项目外，多数还处于前期准备阶段。为此，我国仍需加大投入，整合力量，追赶国际先进水平，抢占制高点。

质疑者、批评者、支持者

从技术层面可设计基因开关；从社会层面，生物安全和生物防护需提上日程

人造生命的出现如同“爆炸一颗原子弹”，在国际科学界和全世界引起强烈震动。批评者和支持者各执一词。美国总统奥巴马立即表示要对其进行风险评估，美国众议院能源和商务委员会为此还于5月27日举行了听证会。

批评者认为该成果颠覆了伦理观念，破坏了有关生命属性的基本信念。还有人说，这项技术打开了“潘多拉盒子”，会造出人类无法控制的新物种，给人类带来危害。

文特尔回应了社会舆论的质疑和关切。他说，设计的人造细胞非常脆弱，离开了实验室无法存活。他的团队研究的目的是将这些新技术商业化。他还承认不能凭空创造生命，是“时间父亲”和“自然母亲”提供大量的帮助，负责设计和定义了真正的细胞，才使这个人工合成结构有了生命。

杨焕明认为，对科技成果，首先要从科学上肯定其进展。如果说有什么问题，就是又一次拉开了发达国家和发展中国家之间的差距。据悉，文特尔对构建的人造生命技术已提出了专利申请。

杨焕明指出，引用人造生命创造者的解说，是为增进对这个问题的理解。在发展中国家对这一技术不理解的情况下，泛泛讨论一项新技术带来的危害，会产生不必要的恐惧，这非常有害，客观上将延缓科学的发展。

杨焕明还以核技术为例作进一步说明，他说，世界上有很多核武器，人们曾担心毁灭世界，但这种情况并没有发生，因为有国际防范机制加以管理和控制。对于生物合成技术，应看到其发展会造福人类，对其造成的风险和生命伦理方面的问题，应正确地加以评估并科学地管理控制。从技术层面来说，科学家对此已有预见和防范手段，对造出的新物种，里面可设计基因开关，控制其坏的方面。一些工程细菌，到一定的时候，让其自然灭亡，而不对人类社会和环境造成危害。从社会层面来说，生物安全和生物防护提上日程，首先有关部门加强管理，包括法律上的管理；其次是科学家的责任，防止对这一技术的误用；其三，公众对科学信息全面真实的了解，防止不必要的恐慌。

本报记者 吴迎春