人工合成生命的时代要来了?

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　　在我们生存的自然界里，除了单细胞生物、少数低等生物，绝大多数的生物从小到大都遵循着一个相同的规律——由一个受精卵发育形成。

　　就像是父母的精卵结合，产生了受精卵，受精卵开始快速的生长分裂，经历四细胞期、八细胞期后形成桑椹胚，直到胚胎干细胞有了明显的分化进而发育成囊胚，原肠胚，发育成一个各器官组织完全的胎儿。等到胎儿出生长大性成熟之后，成熟的个体雌雄交配，又会产生新的受精卵，生命就这样在周而复始的循环中得到延续。

　　生命的历程与繁衍

　　而至于人类到底是怎么来的，在几千年前之间有很多种说法，大致分为四类，神创论、天外科学创造论、自然发生论、生物进化论。

　　其中达尔文在1859年提出的进化论(地球物种并非一成不变，而是随着自然条件的变化从简单到复杂、从低等到高等不断进化而来)是目前科学界公认的物种起源的学说。

　　为什么同一个物种又可以存在很长的时间甚至多达几亿年，是什么能够让我们如此像我们的父辈先祖呢?

　　是基因的缘故吗?

　　在1865年，孟德尔在豌豆杂交实验中发现，杂交豌豆子一代后代的高茎矮茎性状遵循3:1的规律，其他几种区别明显的性状也遵循相同的规律。

　　于是孟德尔提出了分离定律，即在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合，具有显隐性关系;在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。

　　后来他研究豌豆种子颜色及表皮光滑程度这两对性状时又发现了自由组合定律，即当具有两对(或更多对)相对性状的亲本进行杂交，在子一代产生配子时，在一对遗传因子分离的，控制另一对性状的遗传因子表现为自由组合。

　　1909年，丹麦遗传学家约翰逊提出用“基因”代替“遗传因子”一词，这之后人们一直在探索基因到底在哪里。

　　从1909年到1928年，美国科学家摩尔根利用果蝇作为实验材料研究基因在哪里，果蝇只有四对染色体，是研究遗传很好的实验材料。

　　摩尔根(1866-1945)与果蝇

　　偶然的机会，他得到一只白眼雄性突变果蝇，与红眼雌性果蝇交配后，子一代都是红眼果蝇，按照孟德尔的学说，红眼基因相对白眼基因是显性，他用第一代杂交果蝇互相交配，产生第二代杂交果蝇。其中有3470个红眼的，782个白眼的，基本符合31的比例。

　　按照孟德尔的自由组合规律，那些长着白眼的果蝇，它们的性别应当是有雄性的，也有雌性的。，这些白眼果蝇居然全部是雄性，没有一只是雌性的。也就是说，突变出来的白眼基因伴随着性别遗传。

　　果蝇的4对染色体中，有一对是决定性别的。其中雌性果蝇中的两条性染色体完全一样，记为XX染色体;雄性果蝇中的性染色体一大一小，记为XY染色体。摩尔根判断，白眼基因位于X染色体上，也就证明了基因是在染色体上的。

　　基因的本质是什么?

　　有三个经典实验证明了基因的本质是DNA。

　　格里菲斯以R型和S型菌株作为实验材料进行遗传物质的实验，他将活的、无毒的RⅡ型(无荚膜，菌落粗糙型)肺炎双球菌或加热杀死的有毒的SⅢ型肺炎双球菌注入小白鼠体内，结果小白鼠安然无恙;将活的、有毒的SⅢ型(有荚膜，菌落光滑型)肺炎双球菌或大量经加热杀死的有毒的SⅢ型肺炎双球菌和少量无毒、活的RⅡ型肺炎双球菌混合后分别注射到小白鼠体内，结果小白鼠患病死亡，并从小白鼠体内分离出活的SⅢ型菌。

　　1928年英人Grffth所做的有关肺炎双球菌转化的实验

　　格里菲斯称这一现象为转化作用，实验表明，SⅢ型死菌体内有一种物质能引起RⅡ型活菌转化产生SⅢ型菌，这种转化的物质格里菲斯称为转化因子。

　　在1945年，加拿大生物化学家艾弗里和他的合作者在纽约进行细菌转化的研究，实验材料是肺炎链球菌，他们从SⅢ型活菌体内提取DNA、RNA、蛋白质和荚膜多糖，将它们分别和 RⅡ型活菌混合均匀后注射入小白鼠体内，结果只有注射SⅢ型菌DNA和RⅡ型活菌的混合液的小白鼠才死亡，结果说明，使细菌性状发生转化的因子是DNA(即脱氧核糖核酸)，而不是蛋白质或RNA(即核糖核酸)。

　　1952年赫尔希和蔡丝用放射性同位素35S标记蛋白质，32P标记DNA。

　　宿主菌细胞分别放在含35S或含32P的培养基中。宿主细胞在生长过程中就被35S或32P标记上了。然后用分别被35S或32P标记的细菌，并在这些细菌中复制增殖，使子代噬菌体蛋白质外壳和DNA分别被标记上35S和32P。用分别被35S和32P标记的噬菌体去感染没有被放射性同位素标记的宿主菌，然后测定宿主菌细胞带有的同位素。

　　被35S标记的噬菌体所感染的宿主菌细胞内很少有35S，而大多数35S出现在宿主菌细胞的外面。

　　也就是说，35S标记的噬菌体蛋白质外壳在感染宿主菌细胞后，并未进入宿主菌细胞内部而是留在细胞外面。

　　被32P标记的噬菌体感染宿主菌细胞后，测定宿主菌的同位素，发现32P主要集中在宿主菌细胞内。所以噬菌体感染宿主菌细胞时进入细胞内的主要是DNA，即DNA是遗传物质。

　　DNA的结构长什么样?

　　1952年，奥地利裔美国生物化学家查伽夫测定了DNA中4种碱基的含量，发现其中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量相等，鸟嘌呤与胞嘧啶的数量相等。4种碱基之间存在着两两对应的关系，腺嘌呤与胸腺嘧啶配对、鸟嘌呤与胞嘧啶配对。

　　1953年2月，沃森、克里克通过维尔金斯看到了富兰克林在1951年11月拍摄的一张十分漂亮的DNA晶体X射线衍射照片，这激发了他们的灵感。

　　他们不仅确认了DNA一定是螺旋结构，而且分析得出了螺旋参数。

　　他们采用了富兰克琳和威尔金斯的判断，并加以补充磷酸根在螺旋的外侧构成两条多核苷酸链的骨架，方向相反;碱基在螺旋内侧，两两对应，从而建立了DNA双螺旋结构的模型。

　　接着克里克又提出了

　　遗传信息传递的“中心法则”遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译过程;也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的共同法则。

　　蛋白质合成的“中心法则”

　　由DNA转录出的RNA上具有翻译成蛋白质氨基酸链的密码。

　　遗传密码子是三联体密码一个密码子由信使核糖核酸(mRNA)上相邻的三个碱基组成。密码子具有通用性不同的生物密码子基本相同，共用一套密码子。

　　当知道DNA上的信息能够编码出蛋白质，行使生命的功能，美国病毒学家杜尔贝科提出了人类基因组计划，测定人类的全部基因序列就可以知道许多疾病的发病机理，对于人类自身的了解也能更进一步。

　　治疗疾病的福音?

　　也正是因为发现了能够剪切和连接DNA双螺旋结构的限制性内切酶及DNA连接酶，基因工程技术出现了。

　　基因工程能够让科学家自由的编辑基因，表达基因，在生物体上实现基因的重组，从而也就出现了许许多多性状改良的转基因动植物，改变了我们的生活。

　　并且我们还可以在基因水平上控制某些疾病基因的表达，从而治愈疾病。

　　(图片来源电影《人兽杂交》)

　　这是人工创造生命的一个大胆的情景。如今随着生命技术的发展我们可以解决许多问题，同样在未来可能会带来许多的灾难。比如人类基因组计划引发伦理、法律和社会问题;克隆人和人兽杂交克隆造成伦理观念的冲击;人造生命可能造成危险的物种及致命病毒的大流行等。