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《從從“設(shè)計生命”到理解生命》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、從"設(shè)i性命"到醐生命2018-03-0119:16:33文化縱橫2018年1期金帆近年來，主命科學(xué)的蓬勃發(fā)展，使得人類不僅能夠更好地“認(rèn)識牛.命”，甚至開始“設(shè)計生命”，充當(dāng)新時代的“造物主”；在“上帝己死”的時代，人類自身開始扮演起近乎“上帝"的角色。本文在介紹生命科技前沿領(lǐng)域一合成生物學(xué)的基礎(chǔ)上，指出合成生物學(xué)及其技術(shù)確實(shí)能夠揭示出生命的某些特質(zhì)。但僅僅如此是不夠的，微觀的受控實(shí)驗需耍與宏觀的哲學(xué)認(rèn)知互相結(jié)合、交互印證，才能逐步加深我們對生命的理解。2010年以來，人工智能和生命科技作為科技發(fā)展的兩大前沿，呈現(xiàn)出
2、蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，并對人類生活發(fā)生著日益深入、廣泛的影響。2010年，基因科學(xué)家溫特爾（JohnCraigVenter）帶領(lǐng)他的團(tuán)隊在實(shí)驗室合成了第一個人工合成細(xì)胞，命名為“辛西婭”（Synthia）,并稱它是第一種“以計算器為父母的自我復(fù)制的生物”。今年，人類的創(chuàng)造物“阿爾法狗”以3:0大敗柯潔，成力圍棋界的“上帝之手”。人類對世界的認(rèn)知似乎開始逐漸擺脫肉體感官，進(jìn)入精密工具操作、介入和干預(yù)的階段，人類自身似乎開始扮演近乎“上帝”的角色。從管人類認(rèn)識和操控世界（包括人體自身）的能力越來越強(qiáng)，但是，人對生命的理解，對人類
3、大腦和意識的了解，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上對生物細(xì)節(jié)知識的了解和操縱。本文將簡單介紹近兒年新興的合成生物學(xué)，并揭示它對如何理解生命有什么意義。W前，合成生物學(xué)己經(jīng)制造出一些摶制生命的個別過程的生物組件，并開始應(yīng)用于與我們生活密切相關(guān)的環(huán)保、醫(yī)療、食品制造等領(lǐng)域。也就足說，人類“設(shè)計生命”的巨變正在發(fā)生，己在路上！我認(rèn)為，在此過程中，蟲命科技的研究者不能缺少宏觀哲學(xué)思考，必須有意識地去認(rèn)識“生命是什么”，才能使生命科技更有效地造福于人類。合成生物學(xué)與“設(shè)計生命”經(jīng)過多年的知識積累和技術(shù)準(zhǔn)備，人類己經(jīng)幵始通過工程化的沒計理念，對生物體
4、進(jìn)行有B標(biāo)的設(shè)訃、改造乃至重新合成，從而創(chuàng)建賦予非向然功能的“合成生命體”，這個領(lǐng)域被稱為合成生物學(xué)，其通過基因回路的設(shè)計和植入討實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞行為的精確控制。生命系統(tǒng)的基因回路是通過數(shù)I?億年演化形成的，但科學(xué)家可通過工程化的逆向設(shè)計，如按照拼接邏輯電路的方法來設(shè)計基因回路，達(dá)到控制生命的U的。比如，若我們想控制細(xì)胞內(nèi)某個基因的表達(dá)出現(xiàn)周期性振蕩，就可參考數(shù)字電路屮經(jīng)典振蕩器的沒計一將三個非門串起來，如果輸入1,輸出就變成0;如果輸入0,輸出就變成1,通過將1由輸出返回輸入，使回路在0和1之間振蕩。UCLA生物學(xué)家就是利
5、用冋樣的原理將三個由基因表達(dá)系統(tǒng)構(gòu)成的非門進(jìn)行串聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)丫基因表達(dá)振蕩器。［1］該基因振蕩器4以調(diào)節(jié)細(xì)胞的自然發(fā)育節(jié)奏及其內(nèi)部運(yùn)作過程。換言之，U前合成生物學(xué)的研究步驟是先繪制出一幅理解生命現(xiàn)象的原理圖，再按照這幅圖來對生命過程進(jìn)行設(shè)計，沒計出來的生物組件耍完成沒計目標(biāo)。本來，理解復(fù)雜的生命系統(tǒng)極其艱難，合成生物學(xué)和技術(shù)，可以通過對初級棊因片段的設(shè)訃、拼接，并比較設(shè)計、拼接的結(jié)果和鉍初的預(yù)想，進(jìn)而由點(diǎn)及面地理解牛.命。這就為人類理解S雜的生命系統(tǒng)提供了一個新思路。合成生物學(xué)在21世紀(jì)快速發(fā)展。有一個組織，2003年
6、麻省理工學(xué)院(MIT)創(chuàng)辦的國際遺傳工程機(jī)器大賽(InternationalGeneticallyEngineeredMachineCompetition)簡稱iGEM，是合成生物學(xué)領(lǐng)域的一個半學(xué)術(shù)、半民間的國際性學(xué)術(shù)競賽合作的重要組織，目前有西多個、包括中國十兒個髙校參與。iGEM每年舉行大賽，參賽者是由本科生組成團(tuán)隊，參賽內(nèi)稗是把生物零件(BioBrick)，即把零件(Part)組裝成裝置(Device)，再把裝置(Device)組成系統(tǒng)(System),實(shí)現(xiàn)基因組件的模塊化，由此構(gòu)建有特定功能的人工生物模塊、系統(tǒng)
7、，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜生物系統(tǒng)的操縱和測量。iGEM另一個基本理念足開源共享，所奮參與團(tuán)隊都必需公開他們的研究成果，同時也可無償享用他人己研發(fā)出來的生物模塊。由于有越來越多的基因片段的發(fā)現(xiàn)和共享，拼接技術(shù)的應(yīng)用門檻大大降低。另外，與以前拼接基因片段需花費(fèi)高額費(fèi)用，并且只冇在專業(yè)實(shí)驗室才能完成相比：現(xiàn)在，費(fèi)用在呈指數(shù)下降，本科生經(jīng)培訓(xùn)就能做。因此，在合成生物技術(shù)大為普及的情況下，如何拼裝S因片段？如何設(shè)計生物？更重耍的是，如何實(shí)現(xiàn)基岡拼接、生物設(shè)計的校塊化？理念(idea)變得愈發(fā)重耍，它正在倒逼科學(xué)家們加深對生命的認(rèn)識。整體上看
8、，合成生物學(xué)作為新興科學(xué)技術(shù)，仍處于初級階段。對合成生物學(xué)發(fā)展的最大限制仍然是人類對生命系統(tǒng)的理解。盡管科學(xué)家可以按照電路控制對基因進(jìn)行設(shè)計和調(diào)控，但任何生命都是一個多重控制調(diào)節(jié)回路的復(fù)雜系統(tǒng)，人工設(shè)計的電路系統(tǒng)并不能整體上仿真這-?系統(tǒng)，即使合成生物實(shí)現(xiàn)了對生命現(xiàn)象的局部模擬，但這一設(shè)計是否最優(yōu)，對生命整體會產(chǎn)生什么樣的新問題，
