這一目標(biāo)顯然有可能實(shí)現(xiàn),因?yàn)閱桃了箤?shí)驗(yàn)室中的RNA復(fù)制分子相對(duì)簡(jiǎn)單:每個(gè)分子僅擁有兩個(gè)可以變化的基因樣片段(genelike section)。每一個(gè)這樣的“基因”都是一段短小的RNA原料。一個(gè)復(fù)制分子就是一個(gè)RNA酶,能夠把兩個(gè)“基因”集結(jié)并連接起來(lái),產(chǎn)生一個(gè)新的微型酶,也就是這個(gè)復(fù)制分子本體的“配體”。配體被釋放后,也會(huì)集結(jié)兩個(gè)不受束縛的“基因”,組裝后產(chǎn)生一個(gè)與本體相同的克隆體。如果配體不忠實(shí)于本體,把本來(lái)并不匹配的兩個(gè)“基因”連接在一起,就會(huì)產(chǎn)生重組體。不過(guò),這樣的重組體確實(shí)無(wú)法創(chuàng)造出新的“基因”。如果能夠營(yíng)造出一個(gè)更復(fù)雜的系統(tǒng),或者給每個(gè)復(fù)制分子增加更多的“基因”來(lái)增加復(fù)雜性,創(chuàng)造新的基因或許有可能實(shí)現(xiàn)。
美國(guó)伊利諾伊大學(xué)研究DNA酶的化學(xué)家斯科特·K·西爾弗曼(Scott K. Silverman)希望:“在新的分子中捕獲到達(dá)爾文進(jìn)化的蹤跡,我們或許能更好地理解生物進(jìn)化的一些基本原則?!狈肿铀缴系纳镞M(jìn)化在某種程度上依舊是個(gè)不解之謎。喬伊斯與林肯就在實(shí)驗(yàn)的事后檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),三類最成功的重組體已經(jīng)形成了一個(gè)“派系”。派系中的任何一個(gè)成員出現(xiàn)復(fù)制錯(cuò)誤,產(chǎn)生的新重組體都會(huì)是派系中另外兩個(gè)成員當(dāng)中的一員。
喬伊斯表示,在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造生命的下一個(gè)重大步驟,就是改造(或進(jìn)化)出一系列合成分子,以便在復(fù)制的同時(shí)還能行使新陳代謝的作用。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的遺傳學(xué)家杰克·W·紹斯塔克(Jack W. Szostak)已經(jīng)開發(fā)出一種與ATP結(jié)合的無(wú)機(jī)蛋白,而ATP這種攜帶能量的化學(xué)物質(zhì)對(duì)新陳代謝至關(guān)重要。紹斯塔克的實(shí)驗(yàn)室還在嘗試制造原生細(xì)胞(protocell),也就是把RNA包裹進(jìn)一種被稱為膠團(tuán)(micelle)的脂肪酸小球,這種小球能夠自發(fā)地形成、合并及復(fù)制。
盡管生物學(xué)家在想方設(shè)法用RNA和其他基本物質(zhì)拼湊成某種形式的人造生命,但這種人工營(yíng)造的系統(tǒng)可能一開始就過(guò)于復(fù)雜,很難證明40億年前自然生命也是由類似的方式產(chǎn)生的。喬伊斯指出,盡管他的復(fù)制分子只包含50個(gè)化學(xué)“字母”,但是隨機(jī)出現(xiàn)這么一條序列的幾率只有大約1/1030。“如果復(fù)制分子的長(zhǎng)度能夠縮短到6個(gè)‘字母’,哪怕縮到10個(gè)‘字母’,我才會(huì)說(shuō)我們或許找對(duì)了方向,因?yàn)榘凑杖藗兊脑O(shè)想,這樣的分子才會(huì) (在原始有機(jī)物質(zhì)湯中)自發(fā)形成?!保ㄗg/馮志華 校/虞駿)
從試管生命到診斷工具
在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造出生命,對(duì)人類來(lái)說(shuō)是一個(gè)重大事件。盡管與《弗蘭肯斯坦》中的科學(xué)怪人相比,目前的研究更局限于分子水平,但是這些結(jié)果還有不少更加實(shí)際的用途。喬伊斯在一篇即將發(fā)表于《自然·生物技術(shù)》的論文當(dāng)中,描述了他的實(shí)驗(yàn)室如何改變RNA復(fù)制分子,使它們具備了自我復(fù)制的生化功能。他認(rèn)為,進(jìn)化競(jìng)賽的領(lǐng)跑者會(huì)是醫(yī)學(xué)診斷的良好候選分子。伊利諾伊大學(xué)的西爾弗曼認(rèn)為,這是一個(gè)絕佳的創(chuàng)意:“假設(shè)你現(xiàn)在要在一個(gè)包含眾多不同化學(xué)物質(zhì)的‘骯臟’環(huán)境下進(jìn)行檢測(cè)工作,比如說(shuō)在花生醬中找到沙門氏菌(Salmonella)。如果不進(jìn)行提純,這樣的檢測(cè)很難進(jìn)行。如果能夠‘進(jìn)化’出一套診斷系統(tǒng),在如此‘嘈雜’的環(huán)境下仍然可以檢測(cè)到‘信號(hào)’,那就會(huì)大有用處。”(更多精彩,請(qǐng)閱讀《環(huán)球科學(xué)》2009年第5期)
(責(zé)編:陳曦)
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