人造细菌饱受争议 利弊共存

2013-02-02 11:30:44 来源: 人民网(北京)
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核心提示:近年来,人造细菌的发展非常快,各国科学家都在试图利用细菌为人类服务。然而,这些经过改造的“细菌”真的有用吗?它存在哪些风险?

近年来,人造细菌的发展非常快,各国科学家都在试图利用细菌为人类服务。最近,研究人员已经研制出一种对于降解有毒工业化学物“多氯联苯(PCB)”具有独特功效的细菌菌株。从前被人们认为“百害而无一益”的细菌,经过改造后摇身一变,从“环境杀手”变成环境治理的“能手”。然而,这些经过改造的“细菌”真的有用吗?它存在哪些风险?我们不妨听听专家怎么说。

新型“强效细菌”可降解有毒物质

人造细菌可谓科学领域的一个新宠。一些报道称,人造细菌能填补水泥裂缝,有助于清除环境污染等等,甚至还有国外研究者声称计划让人造细菌“吐石油”,具体来说,就是创造出靠摄入二氧化碳、阳光和水,就能释放出可供汽车使用的液体燃料的细菌。

近日,在美国国家科学基金小企业创新研究计划的资助下,BCI公司声称已经能够大量培养一种具有多氯联苯降解功能的强效细菌,从而能缓解这个公共健康问题。

多氯联苯是有毒的人造有机化学物质,由于难以被降解,至今仍然存在于环境中。这种物质中的氯原子使其具有毒性并且难以降解。尽管环境中存在自然产生的具有降解多氯联苯能力的细菌,但这些细菌分解的速度极其缓慢。以往,由于这些降解能力较强的细菌有力地附着在沉积物上,研究者一直无法把它们分离出来,BCI公司的研究者成功地开发出了一种脱氯降解菌培养液。他们从新泽西某地提取的地下水样中把这种细菌分离出来,利用氯化钠、氯化铵、磷酸盐及微量元素等常见矿物质组成了所需的培养基。

根据研究人员的评估,在这种培养液中生长的细菌是非致病性的,也不会给环境造成有害影响。它不会改变水的PH值,从而能使它所产生出的盐酸残留浓度保持在百万分之一至百万分之二的极低水平。

经改造的细菌被应用于药物制造

一直以来,提起“细菌”二字,不少人都会敬而远之。然而,“细菌家族”的成员远不止我们想象中那样简单。

中国科学院广州能源研究所生物质能中心的许敬亮研究员在接受本报专访时表示,一般来说,若按是否被改造以及被改造的程度,细菌可大致分为三种主要类型,包括自然细菌、工程菌以及人造细菌。

我们平常所提到的细菌,通常指的就是自然细菌,它是大自然中本身就有的。而工程菌,简单地说,就是人类将自然界本来有的自然细菌进行改造后形成的“新”细菌。人造细菌,顾名思义,就是完全通过人工创造出来的细菌新品种,是一个从无到有的过程,属于更高级别的人工合成细菌。“人造细菌的主要组成成分就是核酸,它是一种通过放入和组合入不同的DNA片段,使细胞产生不同功能的合成细菌。”许博士说。

都是经过人工改造,工程菌和人造细菌在应用上是否存在区别?许博士回答:“工程菌的构建相对比较简单,人造细菌的合成过程则比较复杂。但就目前而言,人造细菌尚属概念性的东西,大概是在2010年提出的,现在实际应用还不多,很多研究只处于起步阶段。我们所知道的很多细菌的应用,其实说的主要还都是工程菌。”

许博士介绍,目前工程菌的应用在很多领域已非常成熟。譬如说,在有毒化合物降解方面,可将具有降解功能的微生物的降解基因从细胞中克隆出来,然后通过工程菌构建方法,在宿主细胞中实现高效表达。若我们将多种微生物的降解性功能基因,集于同一宿主菌中,就可以实现宿主细胞对多种有毒化合物的同时降解。又譬如一些基因工程药物的制造,通过人工的手段,细菌可以被赋予新的遗传性状。把人的胰岛素基因克隆入大肠杆菌的细胞里,能让胰岛素基因和大肠杆菌的遗传物质相结合,这种工程菌能为糖尿病患者带来福音。此外,工程菌在发酵工程中也具备一定的功用,可以用它来提高发酵的效率。

治理垃圾,细菌可助一臂之力

细菌是“环境杀手”之一,但现在一些经过改造的细菌,却能反过来帮助人类解决环境污染问题。例如现在的部分城市垃圾,垃圾中的自然细菌具备自动降解有机废弃物的功能,微生物通过协同代谢作用将垃圾分解,产生出沼气作为新能源被二次利用。而对于某些无法或难以降解的成分,就需要特殊处理,例如通过高温处理将有害成分去除,又或者引入工程菌,对其进行有效降解。

每年汛期,都会有大量水浮莲从珠江上游扩散到中心河,不但严重影响环境,还对航道运输安全造成威胁。而由于水浮莲繁殖速度过快,目前主要是通过人工打捞进行处理。许博士表示:“针对这个现象,可以将这些水浮莲收集起来,通过发酵转化,实现燃料乙醇等生物能源的生产。目前,我们正在开发微藻碳水化合物转变为燃料乙醇技术,该项研究也获得了国家科技部‘863计划’项目的资助,预期通过3~4年的研发,为浮萍等藻类资源找到合理可行的能源化利用出路。”

此外,未来或许还能直接针对藻类降解,研制出直接应用于“水面垃圾”的工程菌。“有些细菌可以分泌一些酶(蛋白质)或毒素,有针对性地杀死特定的藻类。”许博士说,“但在投入应用之前,有个问题必须解决,就是其副作用――这种工程菌的针对性是不是很高,会不会对水中的其他生物造成影响。”因此,对于工程菌研究的一个重点,就是工程菌的高效性和专一性。通俗地讲,就是“甲仅高效地对乙起作用,不会对丙和丁等产生有害影响”。

风险:基因“漂移”会危及环境

人工合成的细菌,无论是工程菌还是人造细菌,在被制造出来为人类服务的同时,在其应用领域所产生的“副作用”也不容忽视。

“现在有些基因,例如‘PCB降解基因’,在污染物降解应用领域,可能对环境是有好处的。然而同时还存在着另一个问题,就是基因漂移现象。”许博士解释说,“所谓‘基因漂移’,就是某种基因有可能会不受控制地随意‘跑动’,可能会转移到不同种属的生物体上,在转移过程中就有可能引起宿主细胞的基因变异,如果人类无法控制其变异的方向,说不定就会给人类和生态环境带来恶劣的影响。”

许博士认为,对于人工合成细菌的应用,目前还处于一个探索或摸索的阶段。或许未来几十年,甚至几百年都没有副作用,但几千年后发生的事情谁也不知道。这些风险往往是很难准确预测的,也是不可估计的。“目前的人工合成细菌,在其所应用到的领域产生‘副作用’,主要的处理手段就是靠人为控制。无论是药物还是转基因食品的应用,肯定要经过很多实验,起码对人类的生存环境没有什么危害,然后才会投入到实际应用中去。”

争议:人造细菌或威胁生态

在实验室创造新生命,一直是科学家的梦想。很久以前,就有人建议在实验室内制造人造细菌,因为细菌是一种最简单的生命形式。一些专家认为,制造人造细菌可能是一种空想,就拿生物法制氢来说,利用精细调控下的现存微生物可能是更为实际的做法,而且现在已经卓有成效。美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员,已经实现利用最普通的土壤里的细菌来使糖发酵,从而产生出氢气。

近数十年来,美国科学家们通过遗传工程改造,进行工程菌的田间试验,培育出不少具有特殊功能的变种,但由于环境保护者的反对,一直都被限制在实验室里进行。人们怕的就是一旦让它们进入自然界,会发生意想不到和不可收拾的后果。许博士告诉记者,现在很多对于人造细菌的反对声音,主要都是针对生态。“人造细菌研发应用目的主要为了造福人类,但不排除经过若干时间应用,它会对人类生存环境造成危害,而且所造成的影响有可能是不可控制的。在这种情况下,人类必须要有相应的防控手段去解决其可能带来的潜在危害。而且,这当中也可能会涉及一个伦理问题,它与‘克隆人’的研究一样,会引起外界很多不同声音。”

顾纯 本文来源:人民网 作者:黄岚 责任编辑:王晓易_NE0011
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