從“設(shè)計(jì)生命”到理解生命

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1、為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)。從“設(shè)計(jì)生命”到理解生命　　近年來，生命科學(xué)的蓬勃發(fā)展，使得人類不僅能夠更好地“認(rèn)識(shí)生命”，甚至開始“設(shè)計(jì)生命”，充當(dāng)新時(shí)代的“造物主”；在“上帝已死”的時(shí)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――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(yàn)需要與宏觀的哲學(xué)認(rèn)知互相結(jié)合

2、、交互印證，才能逐步加深我們對(duì)生命的理解?！　X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)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)，并對(duì)人類生活發(fā)生著日益深入、廣泛的影響。XX年，基因科學(xué)家溫特爾帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室合成了第一個(gè)人工合成細(xì)胞，命名為“辛西婭”，并稱它是第一種“以計(jì)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，成為圍棋界的“上帝之手”。人類對(duì)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。盡管人類認(rèn)識(shí)和操控世界的能力越來越強(qiáng)，但是，人對(duì)

3、生命的理解，對(duì)人類大腦和意識(shí)的了解，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上對(duì)生物細(xì)節(jié)知識(shí)的了解和操縱。為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　”疚膶⒑唵谓榻B近幾年新興的合成生物學(xué)，并揭示它對(duì)如何理解生命有什么意義。目前，合成生物學(xué)已經(jīng)制造

4、出一些控制生命的個(gè)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。也就是說，人類“設(shè)計(jì)生命”的巨變正在發(fā)生，已在路上！我認(rèn)為，在此過程中，生命科技的研究者不能缺少宏觀哲學(xué)思考，必須有意識(shí)地去認(rèn)識(shí)“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(jì)生命”　　經(jīng)過多年的知識(shí)積累和技術(shù)準(zhǔn)備，人類已經(jīng)開始通過工程化的設(shè)計(jì)理念，對(duì)生物體進(jìn)行有目標(biāo)的設(shè)計(jì)、改造乃至重新合成，從而創(chuàng)建賦予非自然功能的“合成生命體”，這個(gè)領(lǐng)域被稱為合成生物學(xué)，其通過基因回路的設(shè)計(jì)和植入可實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞行為的精確控制?！　∩?/p>

5、統(tǒng)的基因回路是通過數(shù)十億年演化形成的，但科學(xué)家可通過工程化的逆向設(shè)計(jì)，如按照拼接邏輯電路的方法來設(shè)計(jì)基因回路，達(dá)到控制生命的目的。比如，若我們想控制細(xì)胞內(nèi)某個(gè)基因的表達(dá)出現(xiàn)周期性振蕩，就可參考數(shù)字電路中經(jīng)典振蕩器的設(shè)計(jì)――將三個(gè)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)家就是利用同樣的原理將三個(gè)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)了基因表達(dá)振蕩器。[1]該基因振蕩器可以調(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。為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋

6、”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　Q言之，目前合成生物學(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(duì)生命過程進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出來的生物組件要完成設(shè)計(jì)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(duì)初級(jí)基因片段

7、的設(shè)計(jì)、拼接，并比較設(shè)計(jì)、拼接的結(jié)果和最初的預(yù)想，進(jìn)而由點(diǎn)及面地理解生命。這就為人類理解復(fù)雜的生命系統(tǒng)提供了一個(gè)新思路。為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　『铣缮飳W(xué)在21世紀(jì)快速發(fā)展。有一個(gè)組織，XX年麻省

8、理工學(xué)院創(chuàng)辦的國際遺傳工程機(jī)器大賽簡稱iGEM，是合成生物學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)半學(xué)術(shù)、半民間的國際性學(xué)術(shù)競(jìng)賽合作的重要組織，目前有百多個(gè)、包括中國十幾個(gè)高校參與。iGEM每年舉行大賽，參賽者是由本科生組成團(tuán)隊(duì)，參賽內(nèi)容是把生物零