重写基因密码的科学狂人

　　

重写基因密码的科学狂人

金羊网-新快报
　　有一些工程师、电脑科研人员、物理学家和化学家完全藐视自然界对生物的完全控制权，他们对待生命的看法与传统的生物学家完全不同。哈佛大学教授乔治·夏奇想要“像英特尔公司发起电子革命那样发起一场生物学革命”，即制造出能组成有机体的各个生物组成部分，然后就能开展各种可以想象的生物活动。

　　仿佛在制造机器

　　在合成生物学领域工作的研究人员认为，人们对他们的工作不应该抱警戒之心，好像他们只是在制造机器，而不是生物。确实，这个领域的指导原则就是生物细胞就如同复杂的计算机，它们有能力复制自己。将生物细胞比成计算机不是什么新鲜事。自从1953年詹姆斯·沃森与弗朗西斯·克里克发现了DNA双螺旋结构，分子生物学家发现将基因想象成为软件，控制着硬件(细胞本身)的运作。但是合成生物学专家将此种比喻提升至新的高度：他们正在创造以前完全不存在的硬件和软件。麻省理工学院人工智能实验室汤姆·奈特教授说：“合成生物学现在目标是有意识地设计、模仿、建造、调试和测试人造有机体。”现在他专注于微生物工程的研究。他说：“基因密码有36亿年历史了，是该重写的时候了。”

　　乐于制造“生物装置”

　　到目前为止，研究人员已经编写好单独的生物程序，但是他们还必须创造出完全崭新合成的自我复制有机体。文特尔说：“生命的化学合成已经成为合成有机化学的一大挑战。”但是合成生物学家认为没有任何理由等到整个有机体能从无到有被创造出。他们很乐意将实验室制造出的生物组成部分——“生物装置”——和自然界的细胞融合到一起，创造出杂交有机体。合成生物研究不是象牙塔式的演练，而是能马上产出结果的实用领域。

　　一些项目已经让我们对这个领域的强大威力有所了解。最卓越的成果就是科学家已生产出一种微生物有机体，它能制造出非常有效的抗疟疾药物。在过去，奎宁是很有效的抗疟疾药物，但是产生抗药性的寄生虫有反扑之势。从苦艾树上提取的青篙素，在治疗对奎宁有抗药性的疟疾病患者方面非常有效，但是它不能批量生产。2004年，伯克利大学化学工程师科斯林成功说服比尔·梅林达盖茨基金公司，令后者投入4200万美金到这个项目中。

　　期望造出自给自足生命体

　　加州大学旧金山分校的克里斯托弗·瓦特和加州理工大学的克里斯蒂那·斯莫可已经开始设计新的微生物，这些微生物随着血液循环在人类体内游走，找出致癌肿块所在的部位。微生物可能配有四个“生物装置”，一个用来探测肿块的低氧特征，第二个用来入侵癌细胞，第三个能产出毒质杀死细胞，第四个在周围巡逻，以防癌细胞卷土重来。这些都能在患者毫无察觉的情况下发生。最后，循环的“细胞卫士”能检测和调整影响血糖指数的关键物质，包括葡萄糖和胆固醇。

　　文特尔和夏奇将目标投向了更伟大的项目：创造出能自给自足，高效的生命有机体，能将阳光直接转变为干净生物燃料，对环境产生最小影响，不释放任何温室气体。新一代理想的生物燃料系统是什么样的？夏奇说：“最具有可持续性的能源是阳光，最方便的产品是管道装载的石化燃料。所以我的目标是生产出多年生的植物系统，这个系统将辛烷、柴油、塑料单体等纯净的化学物质存于管道内。”

　　只要研究者是依靠现有有机体的基因组制造新生物的话，进程就会在某种程度上受到阻碍。原因是：已经进化的DNA是由相互重叠的各个板块组成，它们组成的目的，科学家完全无法了解。当基因工程师试图去修补这个令人费解的基因组时，他们常常不能确定最后结果会怎样。麻省理工的合成生物学家德鲁·恩迪告诉《连线》杂志说：“别管其他的，我们就来建造新的生物系统；他们易于理解，因为我们让他们这样。”

　　担忧：合成生物学或带来危险

　　1975年诺贝尔生理和医学奖得主、加利福尼亚技术研究院院长、阿斯罗摩会议的组织者大卫·巴尔的摩认为：合成生物学领域的出现所带来的结果令人期待和激动，但同时也可能带来许多潜在的危险。科学家们已经能够合成整条DNA双链并将它们组合成各种复杂的分子结构，但是

　　与此同时也引发了新的问题。恐怖分子是否可以用来重塑诸如天花之类的病毒？合成的病毒是否会比禽流感病毒的威胁更大？

　　大卫表示，如今我们正处于一个全新的实验方法技术时代，与此同时人们也恰恰在关心先进技术可能带来的内在安全性问题。比如，人们在担心是否可能创造出一种新的生物体，却并不知道如何控制它。我们认为应当有一个条约来禁止人们应用先进技术生产生物武器。当今社会，恐怖分子跨越国界不受任何条约的约束，因此人类还有很多未完成的任务。

　　当今社会真正的危险还是来自于已经存在的细菌微生物。合成生物会带来更大危险的这种说法低估了这些生物要在自然界中存在需要面临的种种困难。现如今，人们的生活方式多种多样，因此，大卫认为要人工合成一种具有很大危险性的细菌微生物还不太可能。举例来说，埃博拉病毒具有很强的致病性，它可以感染健康的劳动者，但是由于其致病性太强因此并不能造成广泛的传播。禽流感病毒如果不进行突变减小其本身的致病性也不能进行远距离传播。

　　争议：上帝的角色能由人扮演吗？

　　并非所有科学家都赞同合成生物学能奏效。(少数持宗教观念极强的人提出了最大的质疑)文特尔对生物技术采取的是随心所欲的态度，而人类基因组计划美国组负责人弗朗西丝·考林斯则是文特尔的反对者。在一次与乔治·布什政府生物论理学委员会前主席诺瓦·里昂·卡斯的访谈中，考林斯说：“我很难相信能从零开始，我们能制造出更好的(生物)系统——一个能取得很大成功的系统。”他认为合成生物学会在基础的层面上就会失败。他说：“科学家天生就不能理解生命——不仅是人类，还包括其他生物。”

　　像大多数生物学家一样，合成生物学家对生命有更物质的看法。普林斯顿的电力工程师罗恩·维斯说：“生命不是魔术。”现在他专注于细胞基因编程研究。他认为卡斯等老一辈的生物学家没有跟上科学前进的步伐。当然，合成生物科学家还未能完全证明细胞是一种生化机器。卡斯和考林斯等宗教生物学家就紧紧咬住这点不放。当第一个能自给自足、自我复制的，稳定的有机体——生命2.0版在实验室中从无到有，被制造出来时，证据也将出现。

　　但证据并不会阻止科学界以外的批评声音。比起17世纪的“地球中心论”，“上帝造物”这个观念是犹太基督教中更根本的教条。教皇本尼狄克十六世表达了自己的愤怒，他认为科学家“改变了上帝关于生命法则的旨意”。教皇在2006年一次讲话中解释道：“不是上帝，却取代上帝的位置，这是疯狂傲慢的举动，是充满危险的冒险。”

　　在合成生命的反对声音背后是一种直觉，这种直觉相信只有大自然(或者上帝)才能创造出世界最美的事物。查尔斯·达尔文相信自然界万物都是经过长期磨炼才进化成现在这个样子的。动物能看、听、唱、游或飞；植物能靠阳光生活，展现明亮的色彩吸引传播花粉的昆虫。合成生物的支持者正在选择新的航向，而且他们不害怕其带来的任何后果。就像DNA结构发现者之一詹姆斯·沃森所说的：“如果我们不扮演上帝的角色，谁来扮演？”　(唐晨艳)

破译黑寡妇蛛丝遗传密码 
　来源：新华网  
 

    小小的蜘蛛丝，强度竟然超过所有其他天然纤维，甚至连以坚韧著称的钢丝和凯夫拉纤维都望尘莫及。

    美国加利福尼亚大学河滨分校一个研究小组揭开了黑寡妇蛛丝的秘密，将有助于日后人类研制高强度人造纤维。这一研究成果发布在《公共科学图书馆·综合》网站上。

    破译基因

    加州大学河滨分校的科学家研究和分析黑寡妇蜘蛛丝，成功破译黑寡妇蛛丝的遗传密码，从而解开了神奇蛛丝的结构谜团。

    在研究报告中，河滨分校副教授、研究项目负责人谢里尔·哈娅说，研究小组发现黑寡妇蛛丝中含有两种关键蛋白Masp1和Masp2，继而破译了黑寡妇蛛丝的基因构成和脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）序列。

    哈娅告诉一名法新社记者：“迄今为止我们还没有找到比天然蛛丝更加理想的纤维材料，蛛丝遗传密码的破译有助于研究人工合成纤维。”

    黑寡妇蜘蛛被认为是世界上最毒的蜘蛛，最新研究成果或许有助于改变它在人们心目中的形象。

    神奇蛛丝

    蛛丝是蜘蛛赖以为生的“法宝”。蜘蛛借助蛛丝捕捉猎物、储存食物和繁殖后代。蛛丝由蜘蛛腹部的丝腺分泌并形成。丝腺分泌一种胶状丝浆，而丝浆则在喷丝口与蛋白融合反应，形成蛛丝。

    蛛丝是自然界最理想的纤维材料之一，拥有许多其他人工制作材料无法比拟的性能，尤其以高强度、高韧性著称。研究表明，蜘蛛可以针对不同用途发出不同生物指令，从而合成产生不同种类的蛛丝。

    牵引丝是蜘蛛用于搭建蛛网的丝，在各种蛛丝中最为坚固。

    与一般蜘蛛不同，黑寡妇蜘蛛的牵引丝有着更加出众的性能，无论强度还是伸展性都更胜一筹。这赋予了黑寡妇蛛丝承受更大拉力和形变的能力。据记载，黑寡妇蛛丝在拉断前可以延伸２７％，强度则超过普通蛛丝的２倍。

    前景广阔

    市场上现阶段还没有出现与蛛丝相关的产品。

    科学家认为，新发现有助于工业新材料的开发。在黑寡妇蛛丝启发下开发形成的新一代高强度合成纤维将在医药、工程、体育、军事等领域大显身手。新一代合成纤维可以用于制造坚固而轻便的护甲，更加坚韧的手术线、人造腱、人造韧带以及各种新型运动护具等。

    哈娅告诉记者，借助现已破译的蛛丝遗传密码，科学家可以在诸如细菌、植物或动物等不同宿主身上合成产生构成蛛丝的关键蛋白。研究小组面临的下一个难题是，如何把合成产生的关键蛋白制造成人造蛛丝。

    “虽然我们目前还不能制造合成蛛丝，”哈娅说说，“在人工合成纤维的研究领域内，我们已经迈出了关键一步”。（邢晔）

 
变异基因缩短前列腺癌患者存活期 
　来源：新华网  
 
 
  新华网伦敦６月１３日电（记者葛秋芳）冰岛研究人员最近发现，ＢＲＣＡ２变异基因会大大缩短前列腺癌患者的存活期。

    据英国《新科学家》杂志网络版１３日报道，冰岛癌症登记处的研究人员发现，携带ＢＲＣＡ２变异基因的前列腺癌患者存活期大大低于那些携带这种基因正常版本的患者。

    自１９９５年开始，研究人员一直在研究这种基因对乳腺癌的影响。携带ＢＲＣＡ２变异基因的女性患乳腺癌的危险会提高７倍。近年来，研究人员又开始研究ＢＲＣＡ２变异基因如何影响男性健康。

    研究人员对５２７个病人的前列腺癌组织切片的脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）进行了分析，发现其中３０个病人携带了ＢＲＣＡ２变异基因。研究显示，携带这种变异基因的男性在被诊断患前列腺癌后平均存活２年零１个月，比那些携带正常基因的病人少活约１０年，后者平均存活期为１２年零５个月。

    这项研究的负责人拉菲·特里格瓦多迪尔建议，如果家庭成员中有人患与ＢＲＣＡ２变异基因有关的乳腺癌，那么这个家庭中的男性应从４５岁开始接受前列腺检查，而不是通常建议的５０岁。

 
科学家发现24种基因与7种常见症状有关  

    新华网伦敦６月８日电 英国科学家日前表示，迄今最大规模的致病基因研究发现，有２４种带有危险因素的基因与７种常见症状相关联，其中一半带有危险因素的基因是最新发现的。

    这一研究结果发表在最新出版的《自然》和《自然遗传学》期刊上。这次研究是迄今发现致病基因数量最多的一次，有助于研究人员分析主要疾病的生物学原理，研制出疗效更好的新药。

    支持该项目研究的韦尔科姆基金会病例对照协会负责人、牛津大学的彼得·唐纳利说：“我们的研究还是蜻蜓点水。今后几年随着此类研究深入，我们对常见病遗传学原理的理解将发生翻天覆地的变化。”

    近年来，科学家已了解到，心脏病等疾病的发病几率上升，是基因和环境因素共同作用的结果。科学家们尝试在我们细胞中ＤＮＡ的３０亿个碱基对中，定位真正致病的基因组片断。各种带有危险因素的基因导致疾病发病几率全面上升，达到１．２倍到１．５倍。

    唐纳利和５０个研究小组的同事对１．７万人进行了研究，分析了他们每人的５０万种遗传标志，并对患病与健康志愿者的基因组进行了比对。他们发现了４个新的包含易患Ｉ型糖尿病基因的染色体区域，和３种新的易患最常见的肠炎克罗恩氏病的基因。研究人员还发现了与冠心病、高血压、风湿性关节炎和ＩＩ型糖尿病相关的基因。

    重要的是，此次发现的基因存在于此前人们认为与这些疾病不相干的染色体区域，这将为治疗提供全新方案。

    在克罗恩氏病研究中，科学家发现，细胞自我吞噬即清除细菌等有害物质的过程至关重要。剑桥大学约翰·托德说，这可能是解释肠内细菌在这种情况下发挥作用的关键。

    此前，研究人员发现了一系列与乳腺癌有关的基因，两个月前科学家确定了一种导致肥胖的基因。

 
新型基因技术有望发现疾病前兆  

    新华网华盛顿６月７日电（记者张忠霞）美国研究人员７日报告说，他们开发出一种新方法，可以检测到人体内极低水平的基因活动。这一技术有望应用于医学领域，发现某些疾病发病的早期迹象。

    人体组织从健康状态到疾病状态的发展过程，通常会伴随数百个甚至上千个基因的表达变化。这些基因表达变化会反映在信使ＲＮＡ（核糖核酸）分子中，也就是人们通常所说的基因转录。转录之后，信使ＲＮＡ便携带这些基因指令，去指导蛋白质的合成。

    此前，研究人员曾开发出几种方法，监测人体内的这类转录变化。而此次哈佛医学院、布里格姆妇科医院和霍华德·休斯医学研究所科研人员合作开发的这种名为ＰＭＡＧＥ的新技术，检测转录的灵敏度远高于以前的方法，甚至最少只有３个细胞参与的一次低水平转录都能探测到。

    科研人员把这一技术用于患肥厚型心肌病的小鼠，以检验其灵敏度。结果发现，在小鼠心脏损坏迹象出现之前，他们就能够检测到许多十分罕见的转录变化。

    研究人员说，虽然他们的测试以患有心脏疾病的小鼠为对象，但从理论上来讲，这种新型基因活动检测技术适用于那些涉及细胞变化的疾病，比如糖尿病、肾脏疾病和癌症等。

    有关这一基因分析技术的研究论文将刊登在８日出版的美国《科学》杂志上。

 
科学家在海绵基因组中找到神经起源线索  

    新华网纽约６月５日电（记者 王艳红）寻找神经系统起源的科学家在没有神经的简单动物——海绵身上找到了新线索。他们发现，海绵拥有形成神经突触所需的大部分基因。

    海绵被认为是很原始的动物，没有神经系统，也没有内部器官。最早的神经和神经突触是大约６亿年前在水螅、海葵和水母等动物体内出现的。

    美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的科学家研究了海绵、水螅等动物的进化过程，以寻找神经起源的线索。与此同时，他们选取在人类神经突触形成方面起作用的所有基因，在海绵基因组里寻找对应的基因。神经突触是神经细胞之间或神经细胞与其他细胞之间的连接部位，负责细胞之间的通信，是神经系统的关键构造。

    科学家在《公共科学图书馆·综合》杂志上报告说，对比分析发现，与人类神经突触形成有关的许多基因在海绵里都存在，有证据表明海绵的这些基因协同工作，而且有关蛋白质相互作用的方式可能与人类神经系统里的情况很相似。

    这项研究显示，神经系统基因的起源比人们原先推测的时间更早，在没有神经的生物体内已经存在。进化过程利用了这些现成的基因，使其在经过一些小改动之后承担了全新的功能，发展成神经系统。