2010-05-23

合成DNA 第1個人工生命誕生

【楊明暐/綜合廿一日外電報導】2010-05-22 中國時報

美國知名生物學家克雷格.文特(Craig Venter)領導的研究團隊廿日宣布,他們已經成功研製出第一個完全由人工合成的基因體所控制、而且能夠自我複製的細胞。這是人類研究製造人工生命迄今,首度成功做出人工細胞,堪稱一項歷史性的重大成果,但也旋即引發爭議。

為了研製這個實驗性質的單細胞有機體,文特創辦的「文特研究中心」(JCVI)科學家前後花了十五年時間,共耗資四千萬美元。他們經過多年研究,才找出用人工基因序列製造人工染色體的辦法,而後又用了不少時間,才成功將它轉殖至另一種細菌。

克雷格.文特團隊 花十五年研製

實驗過程中,文特中心科學家利用取自「絲狀黴漿菌」(Mycoplasma mycoides)的去氧核糖核酸(DNA),合成製造出一種新的DNA,再將它移植到內部被掏空得差不多的「山羊黴漿菌」(Mycoplasma capricolum)。經過多次失敗,這一人工合成的新微生物終於活了過來,並開始在實驗室培養皿中自行複製。

新細菌暱稱「辛西雅」(Synthia,有「合成」的意思)。文特說:「這是有史以來第一個合成細胞,稱它為『合成』,是因為這個細胞全然來自合成的染色體,而這個染色體是由四瓶化學物質,透過電腦裡的資訊,在一個化學合成器上製造出來的。」

文特中心科學家將研究成果發表於《科學》周刊,他們希望藉由這個研究,學習如何設計製造微生物,從而創造出能生產潔淨燃料、能吸收空氣中二氧化碳、能吞噬油汙、或是能生產感冒疫苗等藥劑的細菌。

新澤西州羅格斯大學分子生物學家艾布萊特說,這是有史以來,首次有人創造出帶有預定特性的完整人造細胞,這確實是人與自然關係的一個轉捩點。

勢必再引發道德、法律和公安爭議

多年來,科學家一直在利用改造DNA的方式,創造出各式各樣基因改造動、植物。但這回科學家卻創造出一個完整的有機體,勢必再度引發道德、法律和公共安全的爭議。許多人一貫反對這類研究,認為這是人類試圖扮演創造生命的上帝。有人則認為同樣的技術,也可以用來發展危害人類的生物武器。

文特宣稱創造出第一個人工合成細胞,但它畢竟是利用原本存在的細菌DNA去進行再造,而非憑空設計製造出新的細菌。波士頓大學詹姆士.柯林斯說,他不認為文特的成果代表一種人造生命形式的誕生,它只是帶有人工合成基因體的生物體,而非人工合成的生物體。



◆ 藻類變燃料 人工細胞能辦到
http://udn.com/NEWS/WORLD/WOR4/5616243.shtml

【聯合報╱編譯莊蕙嘉/報導】2010.05.22

美國基因科學家文特(Craig Venter)前天宣布,成功製造出由人工合成DNA所驅動的活細胞。這是全球第一個能自我複製的細胞,未來可用於生質能源、清理海洋或大氣層及生產疫苗等。

文特的研究引發「人類扮演上帝」的倫理抨擊,反對者擔心人工細胞將創造出「科學怪人」之類的試管生物。文特廿日澄清,絕無扮演上帝或創造人工生物的野心。他說:「每當科學或醫界研究有所出突破,這個詞就會出現。」

文特的最新研究是讓合成的DNA接管並驅動一個活細胞,「奎格‧文特研究所」的研究員,使用黴漿菌中的兩個菌種,用化學方法合成了其中M.黴漿菌種的基因組,再把此基因組移植到另一個黴漿菌近親細胞內。合成後的M.基因組成功啟動近親細胞,開始生產只有M.才有的蛋白質。

研究團隊表示,最初的一步只是再造現有的生命,即把一種簡單形式的細菌轉變成另一種,不是從無中生有的人工細胞。文特的目標是創造有機物,使它們有更多用途。他目前正與艾克森美孚公司合作,希望把藻類變成燃料。

專注合成生物學的科技監督組織ETC的孟尼說:「這是一個打開潘朵拉盒子的時刻,正如分裂原子和複製桃莉羊,我們將面對這個令人警覺的實驗的後果。」

英國每日郵報科學主編韓隆表示,這項研究的潛力和危險性都很大,一個在實驗室創造的物種,可能不遵循自然界法則,合成的微生物若變得猖獗,可能毀滅全世界的作物,甚至人類。

一些專家雖然對研究成果表示讚賞,但認為它只能算是部分合成細胞,因為研究是把人造遺傳密碼,塞入一個近親物種的活細胞內,而該細胞仍保有自己的細胞質,因此尚未跨越「無中生有,創造生命」的界線。這項研究刊登於廿一日上市的「科學」(Science)期刊。

※ 精彩圖解詳見原站。



◆ 全球第一個 人工生命問世

合成細菌細胞 能自我複製

自由時報 2010.05.22

〔編譯羅彥傑、記者鍾麗華/綜合報導〕曾率先完成人類基因組定序的美國科學家凡特再傳捷報,在實驗室創造出全球第一個人工合成生命。

這項研究歷時十五年、耗資四千萬美元,以合成方式創造出會自我複製的細菌細胞,為合成生物學寫下新的里程碑。研究成果已發表在權威期刊《科學》,但卻遭某些人批評他們在扮演上帝或玩弄生命本質。

費時15年 耗資4千萬美元

主持這項合成細胞工程的是六十三歲的生物學家凡特,在以他為名的研究院內領導由二十四名科學家、包括一名諾貝爾獎得主所組成的研究團隊。凡特團隊指出,他們把絲狀黴漿菌的合成版DNA移植到另一個稱為山羊黴漿菌的細菌內,在歷經多次的錯誤啟動後,這個新微生物復活,而且開始在實驗室器皿內複製。

凡特說,這是第一個製造出來的合成細胞,因為該細胞完全衍生自一個合成的染色體,一開始先透過電腦重建常見細菌基因組,再使用四瓶化學物質來寫出高達百萬個DNA字母的軟體,最後讓它在一個活的有機體內啟動。

受人造基因控制 不會演化

這個合成細胞完全受到人造的基因指令控制,未來人們將可以創造出專精於某種功能的有機體,卻不必擔心它會演化。這篇研究指出,這套合成生命的方法,可用來設計特定細菌,專門協助製造生物燃料或清除環境有害物質。此外,研究人員也希望致力於一套技術,以便加速疫苗製造與生產新的食品成分與化學物質。

凡特的團隊甚至有更大的夢想,亦即創造出不僅新、且帶來可觀利潤的有機體。他已和石油業巨擘艾克森美孚公司談妥,要創造能從大氣層吸收二氧化碳的海藻,並使其轉化為燃料。他有信心這項創新的產值可能超過一兆美元。

技術創造產值 逾一兆美元

凡特在接受英國廣播公司訪問時,反駁自己是扮演上帝的指控,宣稱人類本來就會試圖控制自然,就是這樣才會有馴養的動物。

不過,科學家與哲學家已開始辯論凡特研究成果的潛在效應與道德意涵。有的科學家認為凡特創造出的頂多只是合成基因組,而非合成有機體,因此不算人工生命;環保團體地球之友則要求美國政府儘速立法規範合成生物學,避免生命遭玩弄。

環團批評 扮上帝玩弄生命

台大醫院基因醫學部主治醫師蘇怡寧表示,基因工程科技發展,從最初的基改大豆,到凡特的最新研究成果,其實概念都是相同的,只是隨著科技的進步,複雜度提高。科技發展出發點原本都是好的,角度是良善的,但是如果不謹慎以對,可能會有意想不到的結果,因為科學概念相同,卻有無限的想像與延伸。

蘇怡寧指出,像是基改大豆、黃豆,當初也是基於改善糧荒、產量問題而研發出來,但現在反而是標榜非基改的豆漿價格才比較貴。凡特雖然是想發展複製海藻吸收二氧化碳,但是否遭到進一步其他目的的利用,值得關切。

※ 相關報導:

* Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/science.1190719
Daniel G. Gibson, John I. Glass, Carole Lartigue,
Vladimir N. Noskov, Ray-Yuan Chuang, Mikkel A. Algire,
Gwynedd A. Benders, Michael G. Montague, Li Ma,
Monzia M. Moodie, Chuck Merryman, Sanjay Vashee,
Radha Krishnakumar, Nacyra Assad-Garcia,
Cynthia Andrews-Pfannkoch, Evgeniya A. Denisova, Lei Young,
Zhi-Qing Qi, Thomas H. Segall-Shapiro, Christopher H. Calvey,
Prashanth P. Parmar, Clyde A. Hutchison, III,
Hamilton O. Smith, J. Craig Venter
Science, Published Online May 20, 2010
DOI: 10.1126/science.1190719

合成細菌基因 人造生物大突破
楊定一 推翻奈米級細菌定義
病毒也會「生病」 證明是生物
最適者生存:癌細胞也遵循演化法則
如同達爾文的雀鳥 科學家使分子演化、競爭
Prions 具有達爾文演化上的改變與適應能力
科學家發現新的遺傳次密碼

研究者改造細菌將二氧化碳轉變成液態燃料
工程師試圖了解嗜熱細菌如何產生氫
燃料電池的新觀點:利用細菌產生電力
「人造葉子」的藍圖模仿大自然

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fsj 提到...

人造肺 美大躍進

自由時報 2010.06.26

〔編譯張沛元/綜合華盛頓二十四日外電報導〕兩組美國科學家二十四日雙雙在重建肺臟上取得重大成就,其中一組將實驗室培養的老鼠肺臟細胞植入幾乎挖空的老鼠肺臟後,原本的肺臟開始生長並有效運作;另一組則是創造出能模擬人肺功能的微晶片。這兩份研究皆已刊載於二十五日出版的「科學」期刊。

耶魯大學的研究人員把在實驗室培養的老鼠肺臟細胞植入老鼠體內,然後製造出能夠運作四十五到一百二十分鐘的人造老鼠肺臟,此為科學創舉。

人造肺植入小鼠 成功運作120分鐘

在耶魯的研究中,研究人員摘取成年老鼠的肺臟並去除其原有細胞組成,只保留細胞間質與呼吸道與血管系統等基本結構支援系統,以了解是否有可能重建肺臟,而非完全從無開始。研究人員接著把在實驗室中培養的新生老鼠肺臟細胞,植入上述的老鼠肺臟後,結果這些細胞不知怎麼都來到正確位置,然後長出氣囊、氣道與血管,並且開始像自然生長的肺臟般開始交換氧氣與二氧化碳,其效率相當於原肺臟的九十五%;不過,這個人造肺臟不久就開始出現小血栓。

人體全肺再生移植 最快20年內成真

耶魯大學研究主撰稿人尼克拉森說,他們成功地在老鼠身上打造一個能有效交換氧氣與二氧化碳、讓血液中的血紅素含氧的植入式肺臟,「這是大型動物、最後人類的全肺再生的第一步。」不過,尼克拉森也警告說,可能還得要二十或二十五年的研究,這種利用成人幹細胞進行試管再生肺臟,才能成功植入病患體內且運作正常。

模擬肺臟微晶片 可測毒含量

至於哈佛大學威斯研究所、哈佛醫學院與波士頓兒童醫院的研究人員所進行的另一份研究,則是打造出大小有如橡皮擦、能夠模擬人肺功能的微晶片,它能如人類肺臟般利用血管細胞,用來檢驗新藥的效果與人類肺臟毒素含量。

麻省理工學院教授蘭格表示,這種嵌在晶片上的迷你肺臟,以創新方式整合許多科技,應能用於檢驗許多物質對肺臟的安全與其他相關運用,像是研究肺臟的功能。

※ 相關報導:

* 全球首例!英貓雙腿裝義爪 走爬跑ok
http://www.libertytimes.com.tw/2010/new/jun/26/today-int5.htm

英國一隻公貓奧斯卡在九個月前發生意外失去兩隻後腳爪,拜一項首開先例的手術之賜,如今牠已成為全球第一隻裝上仿生(Bionic)義爪的貓(見圖,法新社)。

fsj 提到...

外星人可能只是會思考的機器

中廣 2010/08/23

一個資深的天文學家說,外星人很可能只是會思考的機器,人類用生物的思考框架來定義外星人,很可能根本就搞錯了方向。(夏明珠報導)

美國有一個(尋找外星智慧)的研究機構,目前為止,它依然把研究重點放在尋找外太空類似於地球的行星,所發射出的無線電訊號。不過計畫的資深研究員(蕭斯塔克)認為,外星人很可能不只是長得不像人,它甚至不是一種生物型態的生命,而是人工智慧體。

不過,到目前為止,人類對於外星人的研究方向,依然是以人的思考框架作前提,科學家假想外星人是以人類理解的方式活著,認為牠至少符合某些生化準則,有一定限度的壽命、牠會繁殖,進化。

蕭斯塔克則說,進化是一個很緩慢的過程,外星人如果依照人的理解方式來進化,恐怕需要很長的時間,不過很有可能牠們早已凌駕了生物的框架,進入了更高的科技階段,外星人說不定是一種會思考的機器,假使這個假設是正確的,解讀會思考的機器所發出的訊息,會比解讀生物體訊息更困難,不過至少它提供了一個研究的新方向。

人工智慧有可能被物質和能量都很充足的地方吸引,換言之,溫度高、比較年輕的星球或是接近銀河中央地帶,都比較有可能存在外星生命。