正文

人工胚胎形成學

智能簡史:誰會代替人類成為主導物種 作者:(美)雨果·德·加里斯


我個人比較傾向于基于大自然幾十億年來制造自身生命形式的納米科技,也就是“胚胎學方法”。在胚胎形成過程中,一開始是一個受精卵,然后持續(xù)分裂直到某些細胞(決定于在胚胎上的位置)開始分化。細胞間的環(huán)境向細胞發(fā)送化學信號,用來打開或關閉DNA中的某些部分,導致不同的蛋白質(zhì)被合成,執(zhí)行不同的任務。然后這些不同的蛋白質(zhì)改變分化細胞的狀態(tài)。最終,大量的分化細胞產(chǎn)生了一個有生命的三維生物。

進化形成了一個生長機制,它使用一個線性的一維的化學命令編碼串(通常稱為DNA)并且翻譯成三維的有生命的機能生物。研究這個納米級別工程的奇跡被稱為“胚胎形成學”或者“進化”。這種指示分化細胞怎樣在發(fā)展過程中的適宜時間打開或關閉某些基因的機器處于分子級別。一個生物細胞可以被看成一個分子級的城市,擁有百萬個分子級的居民來組成一個功能結構。

我非常高興看到一個我稱之為“人工胚胎形成學”的新學科的形成,它致力于模仿自然界的胚胎形成過程,從一個單受精卵細胞來培育恐龍或昆蟲。科學家和工程師們將需要比21世紀初知道得更細致,了解自然是怎樣做到這一點的。但是,當分子生物學家開始或多或少地發(fā)現(xiàn)所有的關于某個特定單細胞細菌的知識后,他們中的很多人開始改變專業(yè)來研究多細胞生物是怎樣形成的。現(xiàn)在胚胎形成學是一個很熱門的研究領域,所以我們完全有理由相信,在未來幾十年內(nèi)將會有一系列的新發(fā)現(xiàn)。

最終,我希望看到我所謂的“胚胎形成制造”(embryofacture,embryological manufacture的縮寫形式)的產(chǎn)生,也就是利用人工胚胎形成學技術來從納米級別制造人類級別的產(chǎn)品。我們不需要使用前面提到的復雜的納米基礎結構,而是需要復雜的計時控制系統(tǒng)來決定,當被細胞內(nèi)或細胞間的特定分子信號刺激后,DNA(或者是人類設計的等價物)中的某些基因?qū)⒈淮蜷_或關閉。

自上而下地設計這樣復雜的控制系統(tǒng)將可能超越人類科學家的能力,所以一個更可行的方法就是使用“進化工程學”(evolutionary engineering)方法。一個基于分子的生長指令的人工“DNA”序列和最終的三維產(chǎn)物(有生命或者沒有)的映射因其復雜性不可預測,所以剩下唯一可能的方法就是自然界“胚胎形成制造”其生物的稱為進化的方法。


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