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)制分子相對簡單:每個分子僅擁有兩個可以變化的基因樣片段(genelike section),。每一個這樣的“基因”都是一段短小的RNA原料,。一個復(fù)制分子就是一個RNA酶,能夠把兩個“基因”集結(jié)并連接起來,,產(chǎn)生一個新的微型酶,,也就是這個復(fù)制分子本體的“配體”。配體被釋放后,,也會集結(jié)兩個不受束縛的“基因”,,組裝后產(chǎn)生一個與本體相同的克隆體。如果配體不忠實(shí)于本體,,把本來并不匹配的兩個“基因”連接在一起,,就會產(chǎn)生重組體。不過,這樣的重組體確實(shí)無法創(chuàng)造出新的“基因”,。如果能夠營造出一個更復(fù)雜的系統(tǒng),,或者給每個復(fù)制分子增加更多的“基因”來增加復(fù)雜性,創(chuàng)造新的基因或許有可能實(shí)現(xiàn),。
美國伊利諾伊大學(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不解之謎,。喬伊斯與林肯就在實(shí)驗(yàn)的事后檢驗(yàn)時發(fā)現(xiàn),三類最成功的重組體已經(jīng)形成了一個“派系”,。派系中的任何一個成員出現(xiàn)復(fù)制錯誤,,產(chǎn)生的新重組體都會是派系中另外兩個成員當(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)合的無機(jī)蛋白,,而ATP這種攜帶能量的化學(xué)物質(zhì)對新陳代謝至關(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,,但這種人工營造的系統(tǒng)可能一開始就過于復(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,?!叭绻麖?fù)制分子的長度能夠縮短到6個‘字母’,哪怕縮到10個‘字母’,,我才會說我們或許找對了方向,,因?yàn)榘凑杖藗兊脑O(shè)想,這樣的分子才會 (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,對人類來說是一個重大事件,。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)化競賽的領(lǐng)跑者會是醫(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,這是一個絕佳的創(chuàng)意:“假設(shè)你現(xiàn)在要在一個包含眾多不同化學(xué)物質(zhì)的‘骯臟’環(huán)境下進(jìn)行檢測工作,,比如說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)境下仍然可以檢測到‘信號’,,那就會大有用處,。”(更多精彩,,請閱讀《環(huán)球科學(xué)》2009年第5期)
(責(zé)編:陳曦)
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