在未知生物學的勇敢新世界中,一切順利嗎?生物學家將在何處停止他們的無方向狂熱來獲取基礎科學知識?生物學家中的最新時尚被稱為合成生物學。這個自稱為合成生物學家的小組已經開始對監管的想法感到困惑,他們擔心限制會阻礙他們努力實現尚未確定的目標。合成生物學的整體思想是改善自然,但是這些生物學家的口中產生了很多胡言亂語,這使得最狂熱的科學愛好者開始質疑正在發生的事情。
合成生物學家聲稱他們打算製造生物工程生物,可以
「生產藥品,檢測有毒化學物質,分解汙染物,修復缺陷基因,破壞癌細胞。」
[新亞特蘭蒂斯,2006年春季]
這些是值得稱讚的目標。但是他們採取的方向有陰暗面。並不是說人類還沒有改變自然並改變生物系統。西瓜的雜交育種可產生無核品種,或嫁接各種花卉以產生例如玫瑰的新顏色,而這已經毫不猶豫地實現了。格雷戈爾·孟德爾(Gregor Mendel)的工作(公元1823-84年)始於雜交各種豌豆芽,至今仍在繼續。
超越轉基因生物
合成生物學家的工作甚至超出了轉基因食品的關注範圍 。
他們希望將新的DNA鏈設計成可導致完全人為病毒的序列,而其中的任何部分都不會來源於自然界發現的DNA序列。請記住,即使有規定,轉基因「法蘭克」食品也已悄悄滲入食品鏈。
即使有規定,蜜蜂也可以使傳粉媒介的轉基因作物與自然品種雜交。
轉基因食品的開發具有良好的意圖,可以開發出抗蟲侵害的農作物,但可能導致食物鏈混亂。
英國研究人員最近發現,轉基因作物中的蜜蜂和蝴蝶較少。
[生物學學報2005年3月7日;272(1562):463–74]
儘管公眾反對,轉基因大豆和玉米仍被人類食用,沒有適當的標籤和通知。由合成生物學家製造的新設計的生物系統是否會像GMO一樣秘密發布使用?
病毒可用作載體(媒介),以秘密地對人類人群進行 疫苗接種。
合成生物學家提出的建議比轉基因作物更加殘酷和危險,並且他們更容易繞過任何法規。
合成生物學家在隱藏的實驗室內工作,而不是在露天作物田裡工作。他們可以通過簡單地從基因合成公司訂購病毒DNA來訂購從合成DNA構建全新病毒的命令。
[2006年5月25日,自然]
合成生物學家目前由不超過500名的小組組成。
他們想使用稱為「生物磚」的DNA片段來構建能夠以更精確的控制方式生長和發揮作用(甚至複製)的偽生物-創造「與自然界中發現的任何東西都不一樣的機器」, 」 Alex Steffen在在線科學博客中解釋道
[2004年5月5日]。
噢,合成生物學家不會製造斑點-嗯,還不是。
他們聲稱自己將要自行監管,主要是將其活動限制為改變病毒中DNA的短鏈,而DNA的短鏈只能在活的宿主細胞內複製。但是合成生物學家可能還有其他議程。
他們將「重新設計生命」稱為「生成支持達爾文進化的化學系統」。
佛羅裡達大學的兩位化學家稱自己為合成生物學家,儘管如此,但他們揭示出他們打算創造「非生命與生命之間的橋梁」。
[自然評論遺傳學,2005年7月]
合成生物學家想證明什麼?
佛羅裡達大學的兩位上述化學家究竟是什麼意思呢?
他們是否打算利用合成生物學,例如從黑猩猩DNA人工進化人類?
畢竟,人類與黑猩猩的遺傳藍圖的首次全面比較顯示,這些靈長類動物與96%的人類DNA序列具有完全相同的身份。
[2005年9月1日,自然]
的確,詹姆斯·沃森(James Watson)和弗朗西斯·克裡克(Francis Crick)在1953年發現了DNA,據稱是達爾文進化論背後的機制。
[1953年4月25日,自然,第737-738頁,1953年5月30日,自然,第964-967頁]
沃森和克裡克聲稱,他們的目標是推翻創造者創造生命的傳統理論,並證明生命是由DNA創造和控制的。DNA的發現甚至被稱為「創造的第八天」。
[賈德森,霍拉斯·弗裡蘭德, 創作的第八天:生物學革命的創造者。1979]
弗朗西斯·克裡克(Francis Crick)在2003年的一次採訪中說,他對宗教的不滿是他在導致1953年令人震驚的發現的工作中的主要動機之一。
克裡克說:「上帝的假設被抹黑了。」
[電訊報(倫敦),2003年3月20日]
問題在於,隨著時間的流逝,在包含基因的核苷酸階梯中出現的新蛋白質的替換從未能夠證明新物種的產生。DNA的變化描述了特徵和自然變化,例如蝴蝶翅膀的顏色或查爾斯·達爾文(Charles Darwin)在1800年代在加拉帕戈斯群島逗留期間注意到的鳥喙差異。
孟德爾遺傳學經常被不恰當地描繪為達爾文進化論的證據。也許合成生物學家希望證明自己能夠創造生命並最終證明進化。
回顧Miller / Urey實驗
合成生物學的目的是「創造生命」,這回溯到1953年Stanley L. Miller和Harold C. Urey在芝加哥大學進行的實驗室實驗。
Miller和Urey試圖通過氣體(氨,甲烷,氫)和水的混合物來創造生命的基礎,胺基酸是由模擬大氣閃電的電流激發的,而這些電流在早期地球上都是普遍存在的。
他們的實驗是從「原始湯」中重建生活的基本要素,因此失敗了,通常被認為是科學神話,因為即使可以產生有機化合物並形成現實生活形式,高甲烷氨環境也會殺死任何生物。
[科學130年7月31日:245-512,1959年]
儘管如此,芝加哥大學還是在2003年慶祝了Miller / Urey實驗50周年。奇怪的是,現代生物學從未重複過Miller / Urey實驗來驗證其結論。
另一種遺傳遊樂場
基因工程與合成生物學之間存在差異。前者涉及將現有基因插入另一個物種。例如,通過在皮膚中插入產生螢光化學物質的基因,可以創造出暗中發光的魚。合成生物學家提出的是從一組遺傳部分創建新的基因組。他們想創造出自然界中尚不存在的基因,直到將其植入生命系統之前,他們無法確定它們將如何工作。目前,合成生物學家僅限於重新設計基因組較小的生物,例如生殖器支原體(Mycoplasma genitalium),其已知的細菌基因組最少(482個蛋白質編碼基因)。但這就是令人擔憂的地方。
生物操作最容易的領域是病毒。它們是非常小的,簡單的生命形式,僅由蛋白質殼和基因組構成。病毒通過將其基因組插入其他生命形式的細胞來繁殖。
當這些細胞複製時,病毒也會複製。
例如,
疾病控制與預防中心的科學家合成了導致1918年流感大流行的西班牙流感病毒。他們已經能夠改變其基因組,使其毒性比其他任何流感病毒高39,000倍!
[科學(TM Tumpey等人)310,77–80; 2005]
如果這種病毒從實驗室逸出怎麼辦?
不可預測性合成生物學就像設計一種可以向未知方向射擊的槍枝。
喬納森·塔克(Jonathan B. Tucker)和雷蒙德·齊林斯卡斯(Raymond A. Zilinskas)在《新亞特蘭蒂斯》上寫道 ,生物工程系統仍然「嘈雜」,這是不可預測的。他們引用麻省理工學院的德魯·恩迪(Drew Endy)的話說,合成生物學尚無法準確預測新的遺傳迴路在活細胞內部的行為。合成生物學家提議從頭開始創造生命形式,也就是第一次。
沒有可以測試這些新生物系統的動物模型可以預測其在人類中的行為。
在《自然》雜誌上,公眾比奧地利的生物恐怖分子Markus Schmidt更關心實驗室科學家,
公眾比擔心某些生物恐怖分子會出於惡毒目的釋放它們而擔心的是,人們更擔心潛在的麻煩生命形式會從實驗室意外釋放。
[Nature 441:2006年6月29日]
合成生物學最可能的錯誤應用涉及實驗室中已知病原病毒的再創造 。即使一個人具有遺傳抗性並且最近已經免疫,這些病毒也可能是一個問題。
病毒已經從高生物安全實驗室逃脫了。
2003年,SARS病毒意外從新加坡的3級生物安全實驗室逃脫,2004年,又有兩次從北京的此類實驗室逃脫。
[Nature 437,794–795-2005年10月6日]
最近通過郵遞方式傳播的炭疽病是從基因上追溯到馬裡蘭州迪特裡克堡美國陸軍傳染病醫學研究所軍事實驗室開發的一種菌株。
[新科學家新聞社,2002年5月9日]
調查在那裡停止,沒有進行任何進一步的調查。
《自然雜誌》說,
「本世紀以來,人類社會改變和改造生物系統的能力將比自農業誕生以來的一百個世紀中增加更多。」
[Nature 441,2006年5月25日]
致命病毒逃脫的機會是什麼?對於一些生物學家來說,要求放棄所有這些實驗已經足夠了。
他們問,為什麼要抓住機會?
怪罪於生物黑客
誰在考慮使用合成生物學-「好人」還是「壞人」?好吧,像來自蓋達組織那樣,對生物恐怖分子進行刻板印象並不容易。
新聞報導已經想將合成生命形式的任何未來發布歸咎於「生物黑客」,無論他們是誰。
[EE Times:專家擔心合成生物學可能會催生生物黑客,2006年6月29日]
實際上,如前所述,合成生物學的新生命形式可能不是在實驗室之外而是在錯誤的情況下找到了途徑。今日軍備控制中
的一篇文章說:
「活的合成細胞很可能在未來十年內生產;合成病原體比野生或基因工程的天然病原體更有效。
這種合成的細胞病原體可以被設計成具有傳染性,致死性或致殘性。」
[2006年春季,新亞特蘭蒂斯]
請注意,此聲明來自軍事雜誌,該雜誌談論生物戰,而不是來自科學雜誌,該雜誌談論遺傳學被用於改善人類生活。基因工程潛在的負面和有害方面遠遠超過任何想像中的好處。實驗室中的一次失誤可以抵消數百種有益於人類的基因突破。
初的示範項目
為了引入合成生物學並獲得公眾認可,最初展示的項目是開發一種合成形式的 青蒿素,這是一種由艾草植物產生的分子,其自然生長在東南亞。儘管青蒿素是一種非常便宜的瘧疾療法,但合成生物學家聲稱它仍然很昂貴(估計要為全球70%的瘧疾受害者提供10億美元的費用),所以他們想合成它。比爾及梅琳達·蓋茨基金會(Bill&Melinda Gates Foundation)已撥款4250萬美元,用於生產合成青蒿素。但這不是真正的合成生物學。他們將創造相同的分子。這是一種在合成生物學的旗幟下獲得公眾認可的秘密方法。此外,比爾及梅林達·蓋茨基金會正在更像是一個非營利性的前R&d(研究和開發疫苗和藥品,這將最終使數十億美元在全球範圍內的)。
兩門課程
考慮兩門合成生物學課程。
一種是當前限制人口規模的現行議程。
另一個是延長壽命。
讓我們首先考慮一下合成生物學的第二種用途-延長人類壽命。生物學家可以做到這一點的一種方法是,將合成古龍內酯氧化酶(GLO)的基因的基因序列重新插入人類受精卵中,這樣人類後代就可以像大多數其他哺乳動物一樣不斷合成維生素C。 這是生物學家應該優先考慮的問題,因為人類攜帶的這種酶的基因功能異常,這會破壞肝臟中維生素C的合成,使人完全依賴微不足道的飲食劑量的維生素C來預防壞血病。令人驚訝的是,在龐大且不斷增長的國家醫學圖書館資料庫中,只有142篇關於GLO的已發表報告 。生物學家對此主題表現出很少的興趣。
由於人類無法產生維生素C,人們已將其描述為突變物種。大多數哺乳動物具有完整的GLO合成基因,每天產生大量的肝臟代謝物抗壞血酸(維生素C),每磅體重約20毫克(對於160磅/ 70公斤的人體相當於3200毫克)。
歐文·斯通(Irwin Stone)在1970年代提出了對這種缺失的激素/維生素的修複方法,以創造「一種新的,更健壯,壽命更長,更堅韌的人類亞種」。
[醫學假設5:711–21,1979年]
血糖轉化為抗壞血酸(維生素C)需要四種酶 。在人類歷史上很久以前,控制第四個酶古洛內酯氧化酶的基因就失修了。
向豚鼠注射GLO酶會產生維生素C,豚鼠遭受與人類相同的困境,無法合成 抗壞血酸。
[《營養評論》,1982年10月;40(10):310–1]
這種突變和維生素缺乏症的影響不僅限於明顯的壞血病症狀(牙齦出血,關節酸痛,疲勞,傷口癒合不良)。例如,如果沒有在豚鼠中提供約800毫克人當量的補充維生素C,該動物將不可避免地發展為心血管疾病並過早死亡。人類GLO基因的整個結構,在結構和起源上與另一個物種的基因相似,已通過計算機輔助搜索公開。日本和歌山大學的遺傳學家知道如何糾正這種遺傳錯誤。
這是他們對問題的描述:
與構成功能性大鼠GLO基因的12個外顯子相比,人類基因組中僅剩5個外顯子(一個基因的蛋白質編碼DNA序列)。
將這些外顯子與其功能對應物的外顯子進行比較後,發現有兩個單核苷酸缺失(一個核苷酸是DNA的一個亞基,如腺嘌呤,鳥嘌呤,胸腺嘧啶或胞嘧啶),一個三核苷酸缺失和一個單核苷酸插入按照人類的順序。
按密碼子(一個基因中三個DNA鹼基的特定序列)進行比較時,人類序列除單個胺基酸外,還缺失一個胺基酸,兩個終止密碼子和兩個異常密碼子,缺失一個核苷酸。
[Journal Nutrition Science Vitaminology 49:315-19,2003年]
此外,日本京都大學的研究人員已成功將缺失或功能失調的GLO基因插入易患壞血病的高加索魚的受精卵中,產生了可以合成維生素C的後代。
[生化生物物理研究通訊223:650-53,1996]
那麼為什麼合成生物學家們沒有優先權來恢復困擾人類數百年來的主要人類生物學缺陷呢?對於將功能性GLO基因重新插入人類基因組缺乏表達的熱情尚無法解釋。也許是因為GLO基因的丟失不符合達爾文的先入為主的理論,人類從低等物種逐漸進化而來。這種基因突變會使智人的生存能力降低。誰真的知道為什麼這個主要問題沒有在合成生物學家的隊伍中佔據優先地位?據信,GLO基因的恢復將使人類的壽命比目前的預期壽命延長數十年。控制世界人口規模的現行議程可能解釋了生物學家製圖板上缺少GLO基因插入項目的原因。
合成生物學課程2
現在正在考慮如何利用合成生物學解決人口控制議程。從實驗室逃脫的致命病毒的「偶然」發展將是我想到的一種情況。
有人說,大自然曾經通過定期釋放鼠疫來控制人口的數量,並且與達爾文的「適者生存」理論相一致,需要重新引入古老的疾病。
有趣的是,一旦人類獲得了如何操縱病原菌基因組的知識,我們就會聽說逆轉錄病毒和變異病毒會席捲地球,並有可能殺死數百萬人, 甚至數十億人。沒有自然的突變可以解釋為什麼 病毒 有史以來第一次從動物向人類跳躍。
正在進行秘密的人口控制工作正在進行
大規模的控制世界人口規模的公開努力,其中包括節育,推遲婚姻,接受同性婚姻,限制家庭規模,墮胎,增強女性獨立性等。
但是,有人懷疑秘密 控制人口規模的努力已經在進行中。
為什麼如今幾十年前從未需要的生育診所如今比比皆是?
例如,最近意識到降低膽固醇並不能顯著改善預期壽命,這使人們想知道為什麼膽固醇控制是一項如此廣泛推廣的公共議程。
[高血壓雜誌23:1803-8,2005年]
您可能會驚訝地發現,日本藥物學會雜誌上的一篇報導呼籲放棄膽固醇的心臟病理論。
[日本藥學會雜誌-YAKUGAKU ZASSHI,第125卷(11),第833-852頁,2005年]
飲食中的脂肪和膽固醇是合成雌激素和睪丸激素的前體,雌激素和睪丸激素是生育能力和生殖力所需的性激素。改變了HDL膽固醇形式的雌性小鼠不育。
[Journal Clinical Investigation 2001年12月;108(11):1717-22]
降低膽固醇可能會降低激素水平。控制膽固醇的公共計劃,即使是在那些患心血管疾病風險很小的可育年輕人中,也只是一個 隱藏的人口控制計劃嗎?
將氟化物插入公共飲用水中
的努力 也可能是秘密的人口控制方法。 可靠的專家已經對氟化提出了科學的反對意見,歐洲國家禁止對供水進行氟化處理,而且長大了使用氟化水的人平均一生中只有不到1/2的水被填充比不喝氟化水的人要多[化學和工程新聞,1989年5月8日],
美國為什麼要加氟飲用水供應?
可以在網上查看由加拿大阿爾伯塔省 卡爾加裡大學名譽教授David R. Hill,名譽教授,前EPA科學家Robert J. Carton博士對氟化進行的科學反對 。
向成年雄性白化病大鼠中注射一小劑量的氟化物會導致精子產生停止,並且睪丸中沒有精子。
[1991年生殖毒理學;5(6):505–12]
但是,嚙齒類動物的交配,繁殖力和生存指數不受飲用水中氟化物含量高的影響。
[食品化學毒理學2001年6月;39(6):601-13]
但是齧齒動物會合成自己的維生素C作為激素。人類沒有,因此具有抵抗氟化物有害作用的天然保護。補充維生素C可以逆轉氟化物對男性精子的不良影響。
[國際生育力更年期研究雜誌1994年11月-12月;39(6):337–46]
秘密的人口控制措施可能可以解釋目前為限制膳食補充劑中的維生素劑量所做的努力(CODEX-世界衛生組織)。維生素C水平降低會削弱男性雄性精子的產生。
[西非醫學雜誌2004年10月-12月;23(4):290–3]
維生素補充劑可延長動物的生育期。
[英國家禽科學2005年6月;46(3):366–73]
食品補充劑中維生素劑量的限制可能會對人類的生育率產生不利影響。在控制人口規模的秘密嘗試中,是否會同樣採用合成生物學?
創造新生活
對許多人而言,在實驗室中創造生活的想法似乎是科幻小說。然而,一些合成科學家現在聲稱他們正處於這樣做的邊緣。暫時假設,為了基礎科學的利益,合成生物學家只想檢驗假設以確認 達爾文進化論。這聽起來很無辜。
但是,即使合成生物學家可以從頭創建新病毒,也就是從頭創建新病毒,它也不會產生複雜的生命形式,也無法解釋胺基酸(蛋白質)如何形成或排列到DNA中。
保羅·戴維斯(Paul Davies)是帝國大學生活學院的客座教授,他在2002年的《衛報》(英國)中描述了這一挑戰。
戴維斯說,正如我們現在所知道的那樣,生活不是魔術。這不是化學實驗室可以培養的東西。
弗蘭肯斯坦博士說:「不能通過向物質中注入能量,例如一束電來想像它。」
沒有生命力可以添加到分子中來創造生命。
戴維斯教授這樣解釋:
「相反,活細胞最好被認為是一臺超級計算機-一種極其複雜的信息處理和複製系統。
DNA不是賦予生命的特殊分子,而是一個遺傳資料庫,可以使用數學代碼傳輸其信息。單元的大多數工作都得到了最好的描述,而不是用材料(硬體)來描述,而是用信息或軟體來描述。試圖通過在試管中混合化學物質來延長壽命,就像焊接開關和電線以試圖生產Windows 98一樣。
它行不通,因為它在錯誤的概念級別上解決了問題。」
微軟的創始人比爾·蓋茨評論說,
「 DNA就像一個軟體程序,僅比我們曾經設計的任何東西都要複雜得多。」
2002年,參與人類基因組計劃的先驅克雷格·文特(Craig Venter)宣布了創建嶄新生命形式的打算。Venter計劃剝離並重建生殖器支原體的基因組,支原體是一種生殖器原始微生物。
戴維斯教授建議我們不要為此屏住呼吸。他說:
「但是,這並沒有像重新安排生命那樣重要。即使是一個簡單的細菌,也可以由大量精心製作的分子組成,其中許多是精心定製的。
儘管這些專門的分子本身並不具有生命,但它們是生物的產物。科學家在微生物修補中利用它們。換句話說,他們使用生物體的產品來重造生物體。
它們距離能夠從頭開始構建一個活細胞還有很長的路要走。」
戴維斯通過詢問以下內容結束了他的論文:
「自然界如何從盲目混亂的分子中製造出世界上第一個數字信息處理器-原始的活細胞?分子硬體如何才能編寫自己的軟體?」
也許生命起源的問題超出了現代生物學的範圍。
很久以前,傳道書(3:11)的作者說:
「沒有人能發現上帝從頭到尾所做的工作 。」
也許我們永遠不會知道...