以人類現在的科技能不能製造出新生命?


大熊貓作為中國國寶,可以說,保護它的意義已遠遠超出了物種保護的範疇。然而,大熊貓的保護工作卻始終面臨尷尬的境地。長久以來,中國的諸多科研工作者雖然做了大量的保護工作,但大熊貓瀕臨滅絕幾乎成了所有人的共識。由此也引發了中國科學界關於要不要對大熊貓進行克隆加以保護的廣泛爭論。 以中國科學院動物研究所研究員陳大元等人為代表,主張對大熊貓進行克隆試驗。他們認為克隆大熊貓是保護瀕危大熊貓的一個理想途徑;而以北京大學大熊貓及野生動物保護研究中心主任,被譽為「中國熊貓之父」的潘文石教授等人為代表,則積極投身於大熊貓的野外保護工作,堅決反對克隆大熊貓。 大熊貓的繁殖力究竟有多強 克隆大熊貓之所以受到廣泛關注,是因為很多人認為大熊貓的繁殖能力十分弱,瀕臨滅絕的危險。在雄性大熊貓中,有相當一部分雖然會發情,但並不會交配;在雌性大熊貓中,有生育能力的也很少。這是主張克隆大熊貓的研究者要克隆大熊貓的原因之一。對此,潘文石指出,上述觀點應是對動物園中人工餵養的大熊貓而言。動物園中的大熊貓發情確實很少,但這不表示它們沒有繁殖能力,而是缺少像野外那樣自然的繁殖條件。大熊貓的生物多樣性並沒有明顯下降,它們在野外完全能夠進行正常的有性繁殖。 大熊貓自然交配當然是繁殖的最好方法,但對於動物園中的大熊貓而言,人工受精技術也是十分成功的。這兩種方式,可以使大熊貓的個體得到來自父體和母體的兩套基因,維持了遺傳的多樣性。而克隆技術則不能增加大熊貓的進化過程。 自上世紀90年代以來,北京動物園、四川大熊貓繁育中心、卧龍自然保護區的大熊貓繁育中心等幾個地方都比較成功地繁殖了大熊貓;而在秦嶺650平方公里的地方,大約150隻大熊貓在13年的時間內始終處於相對穩定的狀態,最近九年的年增長率則達到3.5%,比世界上人口增長最快的非洲盧安達還要快。在這種情況下,克隆大熊貓還有沒有必要就是個顯而易見的問題了。 陳大元則認為,要挽救瀕危動物,有三種辦法:保護其棲息地,讓動物能自然繁衍當然是最好的辦法;第二種辦法就是人工保護,藉助人為環境人工繁育並加以保護;第三種辦法就是人工繁殖和野外放養互相結合。可以肯定,最符合自然法則的當然是第一種辦法,其前提條件是動物種群數量要足夠多,此外,還要有足夠大的不受人類破壞的野生地區。就熊貓而言,其種群數量的多少是不言而喻的,而且要期望保護區不受人為干擾是幾乎不可能的,對於瀕危的熊貓,只辟自然棲息地而不加以幫助的自然繁殖辦法並不能從根本上解決熊貓所面臨的生存問題,所以,保護熊貓的關鍵不是要不要用人工繁殖,而是用什麼樣的人工繁殖方式,克隆就是可供選擇的方式之一。 克隆是否破壞了生物的多樣性呢?生物多樣性是自然保護中一個特別重要的概念。 它包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性。對於瀕危物種的保護而言,保護其遺傳多樣性、避免其滅絕是保護生物多樣性的前提條件。拋開物種滅絕問題而奢談生物多樣性是沒有什麼意義的。可以說,保護每一個體的基因庫是保護遺傳多樣性的最基本工作。克隆就是把某一個體的基因完整地加以複製。供體個體本身不會因為克隆而消亡,而克隆後的個體依然可以參與自然繁殖,這難道不是挽救大熊貓這一瀕危物種的一個理想途徑嗎? 「代理母親」問題 針對克隆大熊貓的研究者提出的同種克隆大熊貓的辦法,即「卵或成體細胞來自大熊貓,寄母也是大熊貓」 的克隆辦法,潘文石認為,要讓一隻能夠進行成功繁殖的大熊貓放棄生育機會,去懷養一個幾乎沒有成功機會的克隆胚胎,這與保護大熊貓的目標相違背。即使研究者獲得了一隻可供試驗的大熊貓寄母,這隻大熊貓正常生殖生理過程中的受精卵「延遲著床」問題,仍是大熊貓同種克隆中不能解決的問題。人類目前還沒有對大熊貓受精卵「延遲著床」的機制研究清楚;另外,科學上至今還無法研究出大熊貓的子宮內膜在接受自己的受精卵時需要什麼樣的「信號」,因此,胚胎移植在大熊貓身上實現的機會微乎其微。 主張克隆大熊貓的研究人員考慮到採用大熊貓作為受體來克隆大熊貓是不現實的,於是在1998年,研究人員便又提出將大熊貓的細胞核放入異種動物(兔子、狗或黑熊)的去核卵胞質中,然後將這樣的重構胚胎移植到一個相對應的寄母體內,便可「借腹懷胎」產生克隆大熊貓的新個體。根據這個計劃,克隆大熊貓分兩個步驟:第一步是克隆出早期的大熊貓胚胎;第二步是將這些胚胎移入寄母的子宮,使之著床,直到產出小熊貓。 1999年,陳大元等人在他們的研究報告中公布,他們已經通過異種克隆的辦法獲得了早期的大熊貓胚胎。他們把大熊貓的三種成體細胞分別克隆到去核的兔卵細胞中,並在體外把這些「合成卵」 培養到囊胚,然後用分子遺傳學的方法,檢測出這些「合成卵」處於不同卵齡的「卵裂球」中有大熊貓的線粒體DNA。這一成果意味著克隆大熊貓的第一步已經取得成功。 潘文石認為陳大元等研究者面臨的真正的考驗,是異種克隆大熊貓計劃的第二步,即利用另外一種動物作為「代理母親」,在其子宮內將熊貓早期胚胎培育成一個新的熊貓個體。從克隆理論上講,用兔子作大熊貓的受體卵母細胞,應該依然用兔子作「代理母親」,但兔子的子宮對於小熊貓而言太小了,而且熊貓與兔子的懷孕期相差十分懸殊, 其實,每種動物的發育程序都是由各自的遺傳密碼所決定的,如果硬是把一個「早期的大熊貓胚」植入兔子的子宮,那麼這兩種動物各自的DNA早已經編製好的、各自不同的發育程序如何協調一致?兔子怎樣生出大熊貓來?這才是克隆所要面對的真正難題。 「複製」與「野生」 所有關心大熊貓的人們似乎都有理由擔心,這種被稱為「活化石」的動物,恐怕真的會在某一天滅絕。熊貓遭受的主要威脅是人類對自然棲息地的破壞,是人類破壞了它生存的整個基礎和社會結構。只要有穩定的棲息地,它們的生存就沒有問題,大熊貓要繼續生存下去,除了必須依賴於自然力和其本身的遺傳潛力外,還必須有人類的真誠愛護和精心管理。 潘文石認為,從哲學的意義來說,沒有任何一種物種會永居於地球上,它總是會改變的,總會被新的物種替代,熊貓也不例外。但熊貓還沒有到最後的階段,中國的大熊貓仍是一個很有希望的種群。要拯救一個瀕危物種的最好辦法就是保護其所在群落的整體性、穩定性和物種內在的遺傳多樣性,在保護大熊貓上,今天我們必須固守的最後一塊陣地就是保全那些充滿野性的自由生活的種群。克隆僅僅是一套基因的複製品,它不可能增加基因的多樣性,因此也就不可能實現保護大熊貓的最終目標。 現在有很多人認為,科技高速發達的今天,我們應該把各種珍稀動物的胚胎、基因都給冰凍起來,什麼時候需要,我們就拿去複製,它就永遠被保護起來而不必遭到滅絕的噩運。但我們不能設想,如果有一天,人類的科技非常進步時,我們的生活中充斥了各種各樣的高科技產物,可我們的城市裡沒有綠樹成蔭沒有小鳥爭鳴,而野外沒有諸多的野生動物朋友,整個地球除了人類自身製造的鋼筋水泥,只剩下所謂的「萬物靈長「的人類了。我們把很多物種陳列在實驗室里,想看的時候就走進實驗室,看看小玻璃瓶各種物種基因,只有憑想像才能復活大自然鮮活的生命景象,那這還是一個充滿各種生命力的綠色家園嗎?如果只是單方面想增加熊貓數量的話,克隆是個可行的辦法.


克隆技術能製造新生命,但是新生命可能會有一些缺陷,很早之前的「多利」就是證明,1997年誕生,6年後早夭。老虎熊貓什麼的滅絕了是否能利用DNA克隆出來有待佐證。

1997年2月27日英國愛丁堡羅斯林(Roslin)研究所的伊恩·維爾莫特科學研究小組向世界宣布,世界上第一頭克隆綿羊「多利」(Dolly)誕生,這一消息立刻轟動了全世界。「多利」的產生與三隻母羊有關。一隻是懷孕三個月的芬蘭多塞特母綿羊,兩隻是蘇格蘭黑面母綿羊。芬蘭多塞特母綿羊提供了全套遺傳信息,即提供了細胞核(稱之為供體);一隻蘇格蘭黑面母綿羊提供無細胞核的卵細胞;另一隻蘇格蘭黑面母綿羊提供羊胚胎的發育環境——子宮,是「多莉」羊的「生」母。其整個克隆過程簡述如下:從芬蘭多塞特母綿羊的乳腺中取出乳腺細胞,將其放入低濃度的營養培養液中,細胞逐漸停止了分裂,此細胞稱之為供體細胞;給一頭蘇格蘭黑面母綿羊注射促性腺素,促使它排卵,取出未受精的卵細胞,並立即將其細胞核除去,留下一個無核的卵細胞,此細胞稱之為受體細胞;利用電脈衝的方法,使供體細胞和受體細胞發生融合,最後形成了融合細胞,由於電脈衝還可以產生類似於自然受精過程中的一系列反應,使融合細胞也能象受精卵一樣進行細胞分裂、分化,從而形成胚胎細胞;將胚胎細胞轉移到另一隻蘇格蘭黑面母綿羊的子宮內,胚胎細胞進一步分化和發育,最後形成一隻小綿羊。出生的「多莉」小綿羊與多塞特母綿羊具有完全相同的外貌。從理論上講,多莉繼承了提供體細胞的那隻芬蘭多塞特母綿羊的遺傳特徵,它是一隻白臉羊,而不是黑臉羊。分子生物學的測定也表明,它與提供細胞核的那頭羊,有完全相同的遺傳物質(確切地說,是完全相同的細胞核遺傳物質。還有極少量的遺傳物質存在於細胞質的線粒體中,遺傳自提供卵母細胞的受體),它們就像是一對隔了6年的雙胞胎。

2003年2月,獸醫檢查發現多利患有嚴重的進行性肺病,這種病在目前還是不治之症,於是研究人員對它實施了安樂死。據羅斯林研究所透露,在被確診之前,多利已經不停地咳嗽了一個星期。多利的屍體被製成標本,存放在蘇格蘭國家博物館。

綿羊通常能活12年左右,而多利只活了6歲,它的早夭再次引起了人們對克隆動物是否會早衰的擔憂。克隆動物的年齡到底是從0歲開始計算,還是從被克隆動物的年齡開始累積計算,還是從兩者之間的某個年齡開始計算,就多利本身而言,它剛一出生時是6歲還是0歲或者是中間的某個歲數,這這是多利留下的一個很難回答的問題,這樣的問題還有許多,被統稱為多利羊難題。正值壯年的多利死於肺部感染,而這是一種老年綿羊的常見疾病。據維爾穆特透露,以前多利還被查出患有關節炎,這也是一種老年綿羊的常見疾病。


當大多數人把目光聚焦在合成生物學上的時候,我認為其實人類在製造生命這條道路上早已走了不止一步。什麼是生命?生命其實就是可以自我複製、有應激性且能夠進行新陳代謝的機器。

應激性的本質是對外界刺激的反應,新陳代謝的本質是和外界的物質能量進行交換。這兩個特點現有的人造機器已經擁有,我們重點來看自我複製。

計算機之父馮諾依曼是第一批提出自我複製機器概念的科學家之一。根據馮諾依曼的設想,一台能夠自我複製的機器至少需要以下幾個部件:1. 一個儲存器,儲存關於這台機器的所有資料,包括每一個零件的成分、規格、裝配的順序等信息;2. 一個製造流水線,從原材料開始製造每一個零件;3. 一個裝配流水線,將所有零件正確地裝配成一個完整的機器。有了這幾個部件,再把儲存器里的數據全部複製到新的機器中後,我們就完成了一次機器的自我複製。即便是運用現代技術,按照馮諾依曼的設想,一台自我複製的機器依然複雜得可怕,以至於至今沒有人能夠做出來。
這半個多世紀以來,計算機,自動化以及材料工程等領域的飛速發展並沒有將馮諾依曼的樸素設想拋在腦後。世界上同時在研究自我複製系統的公司和研究機構恐怕不下百家。這是2005年英國科學家Adrian Bowyer的作品,只包括了儲存器和製造流水線。圖中左邊是第一代,右邊是第二代。雖然還不會自我組裝,但是能夠縮小到這個體積,應該凝結了不少材料、工程、自動化的結晶吧。我對這一領域不太熟,有興趣的同學可以去翻翻他的工作。

而我們需要解決的問題可能不僅僅如此。首先,原材料和能源哪裡來?如果不能解決這兩個問題,我們製造的生命永遠只能活在「培養基」上。這樣的話,我們就需要引進一套太陽能供電系統以及採礦+熔煉系統。如果使用化石燃料的話,就需要把太陽能供電系統換成一個鑽井+內燃機。其次,我們如何保證每次複製不發生錯誤,尤其是會被繼承下去的錯誤?這就需要引進一套糾錯機制,比如讓和原型機不完全一樣的機器把自己的儲存器摧毀掉。類似的細節考慮可能是層出不窮。也許有人問,這樣的機器做出來有什麼用。我想至少NASA有話要說。如果人類能製造一個自我複製的機器人並能夠完全控制它,那殖民火星就不是夢了。我們可以看到,在製造生命的這條道路上,有兩撥人。一撥人是借用大自然的饋贈,從最簡單的細胞和生物大分子出發的合成生物學家。另一撥人是從頭開始,拋開碳基有機物的束縛的工程師。個人認為雖然前者的起點高且相對進展快,後者的前景似乎更為光明呢。拿大自然的傑作來打engineer的臉並不是我的本意。如果每個人看到這裡都覺得我們的計算機,自動化以及材料工程等學科的努力是小兒科,萌生「必定存在一個上帝,讓我們信XX」的念頭的話,人類是沒有未來的。樂觀一點,計算機誕生才60年,而地球孕育第一個生命用了10億年。


克隆技術現在是不允許用在生生命科技里的。人類現在和科技能力還不可能從非生命中製造出生命來,從人工合成胰島素後,還沒有太大的生物學上的發展。現在對基因的理解就知道,想要組成基因的難度是非常大的。


自從英國人克隆出那個叫「 多利 」 的小羊羔後,人類對生命劃時代的篇章就翻開了新的一頁,克隆技術也逐漸被各國掌握。 加之現在很熱的轉基因技術,人類創造出新的物種也絕非幻想了。最簡單的就是把同科屬的動物精子卵子摻和在一起,看看能出來什麼變種。 比如貓科的獅、虎、豹……,偶蹄科的牛、羊、鹿…… 等等。關鍵問題是費了大勁兒弄出來的新種類有什麼經濟效益,人類不就是想吃個肉嘛。新物種大家能認可嗎?有了技術能力也要理性的對待,不能異想天開地亂用。


答:根據一些報道,結合翻閱有關資料,克隆生命已經全是頂尖了,我認為創造一個新生命體的科技能力沒有達到。


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