这一目标显然有可能实现,因为乔伊斯实验室中的RNA复制分子相对简单:每个分子仅拥有两个可以变化的基因样片段(genelike section)。每一个这样的“基因”都是一段短小的RNA原料。一个复制分子就是一个RNA酶,能够把两个“基因”集结并连接起来,产生一个新的微型酶,也就是这个复制分子本体的“配体”。配体被释放后,也会集结两个不受束缚的“基因”,组装后产生一个与本体相同的克隆体。如果配体不忠实于本体,把本来并不匹配的两个“基因”连接在一起,就会产生重组体。不过,这样的重组体确实无法创造出新的“基因”。如果能够营造出一个更复杂的系统,或者给每个复制分子增加更多的“基因”来增加复杂性,创造新的基因或许有可能实现。
美国伊利诺伊大学研究DNA酶的化学家斯科特·K·西尔弗曼(Scott K. Silverman)希望:“在新的分子中捕获到达尔文进化的踪迹,我们或许能更好地理解生物进化的一些基本原则。”分子水平上的生物进化在某种程度上依旧是个不解之谜。乔伊斯与林肯就在实验的事后检验时发现,三类最成功的重组体已经形成了一个“派系”。派系中的任何一个成员出现复制错误,产生的新重组体都会是派系中另外两个成员当中的一员。
乔伊斯表示,在实验室中创造生命的下一个重大步骤,就是改造(或进化)出一系列合成分子,以便在复制的同时还能行使新陈代谢的作用。哈佛大学医学院的遗传学家杰克·W·绍斯塔克(Jack W. Szostak)已经开发出一种与ATP结合的无机蛋白,而ATP这种携带能量的化学物质对新陈代谢至关重要。绍斯塔克的实验室还在尝试制造原生细胞(protocell),也就是把RNA包裹进一种被称为胶团(micelle)的脂肪酸小球,这种小球能够自发地形成、合并及复制。
尽管生物学家在想方设法用RNA和其他基本物质拼凑成某种形式的人造生命,但这种人工营造的系统可能一开始就过于复杂,很难证明40亿年前自然生命也是由类似的方式产生的。乔伊斯指出,尽管他的复制分子只包含50个化学“字母”,但是随机出现这么一条序列的几率只有大约1/1030。“如果复制分子的长度能够缩短到6个‘字母’,哪怕缩到10个‘字母’,我才会说我们或许找对了方向,因为按照人们的设想,这样的分子才会 (在原始有机物质汤中)自发形成。”(译/冯志华 校/虞骏)
从试管生命到诊断工具
在实验室中创造出生命,对人类来说是一个重大事件。尽管与《弗兰肯斯坦》中的科学怪人相比,目前的研究更局限于分子水平,但是这些结果还有不少更加实际的用途。乔伊斯在一篇即将发表于《自然·生物技术》的论文当中,描述了他的实验室如何改变RNA复制分子,使它们具备了自我复制的生化功能。他认为,进化竞赛的领跑者会是医学诊断的良好候选分子。伊利诺伊大学的西尔弗曼认为,这是一个绝佳的创意:“假设你现在要在一个包含众多不同化学物质的‘肮脏’环境下进行检测工作,比如说在花生酱中找到沙门氏菌(Salmonella)。如果不进行提纯,这样的检测很难进行。如果能够‘进化’出一套诊断系统,在如此‘嘈杂’的环境下仍然可以检测到‘信号’,那就会大有用处。”(更多精彩,请阅读《环球科学》2009年第5期)
(责编:陈曦)
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