人类能“合成生命”吗？新华社对话国内外学者

新华社深圳7月30日报道:人类能“合成生命”吗？——新华社记者与国内外学者对话

新华社“中国在线”记者周珂和王晓丹

人类能“合成生命”吗？人类生命史上有“基因转移”吗？合成生命技术达到了什么水平？在深圳举行的第19届国际植物学大会上，德国植物分子生物学家拉尔夫·伯克、国家基因库(深圳)执行主任许逊和中国科学院上海植物胁迫生物学研究中心主任朱健康就这些问题接受了新华社记者的采访。

生命史上有“横向基因转移”吗？

生物体将遗传物质转移到其他生物体而不是它们的后代，这被称为水平基因转移。一些研究认为，在20亿年前和10亿年前之间，生物体之间发生了大量的水平基因转移。

记者:“横向基因转移”曾经发生过吗？

拉尔夫·伯克:我认为这可能发生在进化的早期。首先，当时大多数生物都是由单细胞组成的，它们比多细胞生物更频繁地参与水平基因转移。其次，当时的细胞具有更原始的结构，周围的细胞膜和细胞壁可能不那么坚硬，因此更具渗透性。这意味着来自环境和其他生物的DNA很容易被吸收。

许逊:随着测序技术的广泛应用和基因组数据的积累，人们发现在不同物种的基因组中有大量同源基因，甚至在具有非常远的遗传关系的生物体中也有大量同源基因。

记者:如果“水平基因转移”存在，我们对进化的理解会发生什么变化？

拉尔夫·伯克:这表明基因水平转移和基因组水平转移极大地促进了地球早期生命的进化和更复杂生命形式的进化。生物进化可能会大大加快。

许逊:新基因在物种的起源、进化和对环境的适应性方面发挥着重要作用。作为物种引入新基因的重要方式，水平基因转移打破了亲缘关系的界限，使基因流动更加复杂。这也是生物进化的重要机制之一。

朱健康:如果这种转移存在的话，这意味着生物体可以在没有自然变异的情况下逐步进化，并且可以在进化过程中跳跃。

记者:高等动物之间会发生水平基因转移吗？

拉尔夫·伯克:高等动物之间的横向基因转移极其罕见。原因是高等动物有生殖细胞，即所谓的生殖系，它们在体内受到很好的保护，所以外来的DNA很难与它们相遇。

合成生命技术达到了什么水平？

记者:合成生命的关键技术是什么？

拉尔夫·伯克:合成生命有两个关键要求:一是更好地理解维持生命所需的最小基因和蛋白质；第二个是能够合成大片段的DNA并将其组装成基因组的技术。这就是我们在细菌中合成生命所需的一切。

许逊:根据美国《科学》杂志的一项研究，一个研究小组利用计算机程序设计和编辑遗传信息，然后通过化学合成合成遗传信息，然后将其放入细胞中以取代原始的DNA并确保其持续活性。如果这项研究是可靠的，它表明合成生命仍然需要基于蓝图，也就是说，我们对现有生命形式的理解和对基因组的解释需要测序技术和大数据分析工具作为支持。目前，我们合成的酵母染色体还不到人类最小染色体的1/50，因此如何构建超大的DNA并将其高效导入受体细胞是另一项关键技术。

记者:人类现在能在多大程度上改造生物体？

拉尔夫·伯克:我们可以利用基因和基因组的水平转移作为工具来促进植物生物技术和合成生物学的新应用。我们不仅可以水平转移基因，还可以结合基因和基因组创造新的植物物种。例如，两个现存物种的基因组被合并成一个新物种。我们希望这些技术能够在可预见的将来以这种方式应用于农作物，生产出新一代的农作物。

朱健康:水平基因转移能否作为一种通用工具还只是一个猜测，但有些东西已经成为重要的工具，如土壤杆菌感染植物形成植物肿瘤，人们通过研究开发了植物转基因技术。

人类能大规模合成生命吗？

尽管合成生命还处于初级阶段，公众舆论已经开始关注它。因为它是一把双刃剑，它不仅能造福人类，还会因失控而打开“潘多拉的盒子”。

记者:人类能大规模合成生命吗？

拉尔夫·伯克:我认为在接下来的几年里，将会有大量的合成细菌基因组以及它们在细胞中的功能测试。相关技术将很快成为许多实验室的标准。然而，由于基因和基因表达的复杂性，将很难完全合成植物或动物。

朱健康:严格来说，所谓的生命合成实际上并不合成细胞。人类对生物没有足够的了解。现在他们只能合成最简单的细菌基因组，甚至是真菌的一些染色体。对于工业细菌和酵母，如产生抗生素的菌株，可以大量合成。要合成一个更高级的有机体，我认为在100年内将很难实现。

许逊:对整个学术界来说，基因组设计和合成研究必将颠覆生命科学的研究模式，增进人类对生命过程的理解，加深人类对生命本质的理解。特别是，基因组合成研究将测试我们目前对基因组的所有理解，并进一步加强我们调控生命过程的能力。