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打开文明的大门,生命科学对我们的影响是什

大家好,这里是白话谈科技,这两天我们一同谈了谈人类在基因科技方面的起源、研究历程,那么今天我们一同看看现在我们通过基因研究都产生出了什么结果。

在年5月,由生物学家克雷格·文特尔带领的一个美国科学家团队创造出第一个人造生命,一个由基本化学物质合成的单细胞细菌。这证明我们对生命本质的认识又迈进了一步。创造生命的梦想己有很长的一段历史。年,路易吉·伽伐尼发现,电流会使已经解剖的青蛙的腿产生抽搐,这激发了小说家玛丽·雪莱创作《弗兰肯斯坦》的灵感。但是,科学家逐渐发现,生命更多地取决于细胞内部的化学反应,而非物理学上的一次火花。

DNA

到20世纪50年代中期,人们在一个分子中发现了生命的真正奥秘。这个分子被称作脱氧核糖核酸(DNA),存在于每个细胞核中。人们发现,由基本化学物质组成的DNA长链就是控制细胞工作的遗传密码。创造生命就是创造DNA,也就是将万人八的基本组成单位核苷酸的顺序排列正确。核苷酸只含有四种碱基中的一种,但组合方式却多种多样。

每种生物的核苷酸序列都是不同的,并且是数百万年进化的结果。随机的排序只能代表无意义的化学信息,无法形成生命。为了创造生命,科学家必须从自然界的生物中复制序列。年,利用新技术,人们已经可以通过一系列复杂方法测得这一序列,人类基因组项目也已启动,开始对人类的所有基因进行排序。

单细胞生物

年,细菌成为第一个完成基因测序的生物体。三年后,文特尔由于无法忍受人类基因组项目的缓慢进展,离开项目组,组建了自己的私人公司塞雷拉基因组公司,希望更‘决完成人类基因组排序,并将数据公开。年,他的团队宣布已根据支原体的染色体成功制成了人造染色体。一条染色体就是一条完整的DNA链,年,他的团队将人造染色体插入了另外一个去除遗传物质的细菌中,从而创造了一个新的生命。

即使像支原体这样最简单的生物,其基因组也是由数十万的核苷酸排列组成的。这些核苷酸必须按照特定的顺序人工合成在一起,这对于整个基因组来说是一项巨大的任务。这一过程可以在计算机技术的帮助下自动完成。现在的计算机可以解码生命的遗传蓝图,识别疾病的遗传因素,甚至用于创造新的生命。

医学研究

在自然界就有类似现象发生。比如草莓通过匍匐茎无性繁殖,其后代继承了完全相同的基因。人工克隆却很难实现,因为并非所有细胞都能长成完整的个体,第一例成功的多细胞生物克隆是由英网生物学家F.C.斯图尔特完成的。他用一个成熟的单细胞培养出了一株胡萝卜。

全能细胞指能长成完整生物体的细胞。动物体内的全能细胞屈指可数,而受精卵和早期的胚胎细胞就是其中之二。到20世纪80年代,科学家已通过分离早期的胚胎细胞进行克隆,但过程很难实现。英国生物学家伊恩·维尔穆特另辟蹊径,将体细胞的细胞核放入无核卵细胞中,使其成为全能细胞。维尔穆特的团队用绵羊的乳腺细胞作为细胞核供体,将形成的胚胎放入绵羊体内让其正常发育。总计有个细胞发育成了胚胎,其中一只被命名为多利的克隆羊降生于年,并且长到成年。农业、保护动植物和医疗方面的克隆研究一直在继续,而有关伦理方面的争论也从未停止。

克隆羊

人类基因组涵了人类的全部遗传信息,共包括大约两万个基金。基因是生物的基本遗传单位,但常常发生错误。当正常基因无法正确复制时,就会产生有缺陷的基因,而这种错误会从亲代传给子代。这些遗传疾病的症状取决于所涉及的基因。一个基因可以控制一种蛋白质的合成,生物体中含有很多种功能不同的蛋白质。如果基因存在错误,蛋白质的合成就会失败。比如,血液凝固基因出现错误,人体就不再产生凝血蛋白,从而导致血友病。

遗传病不能用传统药物治愈,长久以来只能尽量缓解症状,减少患者的痛苦。20世纪70年代,科学家开始考虑基因疗法治病的可能性,也就是用健康的基因替代出错的基因。基因可以通过载体引人生,人体的患病部位,载体地能够携带基因的粒子。研究人员研究了几种可能作为载体的物质,包括病毒在内。我们通常认为,病毒只会引起疾病,而不能治疗疾病。作为侵染循环的一部分,病毒会很自然地入侵活细胞,但它们能否携带治疗性基因呢?

20世纪80年代,威廉·弗佗奇·安德森(WiiJiamFrAn.derson)所在的一个美国科学家团队成功使用病毒将基因插入实验室培养的组织中。他们在患有基因免疫缺陷的动物身上进行实验,目的是把治疗性基因放入动物的骨髓里,这样骨髓就能制造健康的红细胞来治愈缺陷。实验效果并不是很理想,不过将白细胞作为靶向时效果会好一些。

年,安德森开始了第一例临床实验,治疗两名患有气泡男孩症这一免疫缺陷症的患者。患此病的人极易受到感染,一生都得生活在无菌的环境或透明罩内。安德森的团队从两名患者身上提取样本细胞,用携带基因的病毒进行处理,然后将细胞致新放回患者体内。这一疗法在两年内重复了多次,并且很有效。然而,这一效果只是暂时的,患者身体产生的新细胞依然遗传了有缺陷的基因。这也是基因疗法有待解决的一个核心问题。

克隆人

基因疗法在其他遗传病上已经取得了显著突破。年,美国科学家找到了引起囊包性纤维症的基因。患有此病时,有缺陷的细胞会生产黏液从而阻塞肺部和消化系统。发现致病基因不到五年的时间,科学家就研发出了用脂质体作为载体运送健康基因的技术,并于年完成了首例临床试验。目前,基因疗法依然面临着巨大挑战。囊包性纤维症只是由一个基因缺陷引起的,而很多与遗传有关的疾病是由多个基因相互作用引起的,比如阿尔茨海默病、心脏病,以及糖尿病。这些疾病治疗起来更加困难,而人们也在不断探索安全有效的基因疗法。

在我们的生活当中,相关技术一直在进步,对我们生活的帮助也越来越大,小编认为在未来的某个时刻,人类会得到更多的机会,这个机会不是指个人的发展,而是人类文明的改变,没准我们会以一种别的形态出现在我们的世界里。大家可以打开脑洞,在下方留言一起讨论一下对未来的想象,谢谢收看。




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