为了跟踪中医文献与科学技术史研究的学术动态,拓展学术视野,提升研究生培养质量,中医文献与文化研究院开设“名士课堂”,邀请国内外知名专家为研究生讲学。
11月25日下午,“名士课堂”第10期邀请了山西大学科学技术史研究所副教授赵云波老师授课,本次课程采用“线上+线下”的形式,以“《生命是一个信息系统——文特尔合成生物学成就及生命观探析》”为主题,由张馨月博士主持。近百名同仁参加了此次授课。
科学家简介
赵云波,山西大学科学技术史研究所副教授,博士生导师。中国科学技术史学会常务理事、中国少数民族科技史专业委员会理事、三晋英才。在《自然科学史研究》《自然辩证法通讯》《自然辩证法研究》《医学与哲学》《光明日报》(理论版)等核心报刊发表论文20余篇。主持国家社科基金项目1项,完结教育部人文社科项目1项;主持山西省软科学项目5项(其中重大1项、重点1项)、山西省文物局科技项目1项、山西省哲学社会科学规划项目1项、山西省高等学校人文社会学科重点研究基地项目1项;完成“中国科学技术史学科发展报告”等国务院学科评议组科技史小组、中国科学技术史学会委托项目3项;参与国家重大社科基金重大项目1项、国务院农改办项目1项。出版专著1部,组织完成了《山西省科技杂志》编纂工作。
内容回顾
克莱格·文特尔(J.C.Venter),1946年出生在盐湖城。美国生物学家,被很多人称为生物学界的“坏小子”。
1984年,文特尔进入美国国家卫生研究院从事细胞表面受体研究,并逐渐对基因组产生浓厚兴趣。
1990年,文特尔参与总投资30亿美元的“人类基因组计划”,致力于人类基因组图谱的绘制。他发明的“霰弹测序法”但不被“人类基因组计划”科学家认可,认为精度不高。
1998年,文特尔离开美国国家卫生研究院,用3.3亿美元私人投资创办了赛莱拉公司,一人单挑“人类基因组计划”的6国科学家,声称要在3年内完成人类基因测序工作。此时,“人类基因组计划”已运转8年,仅完成3%的测序任务。
2000年4月,文特尔宣布,他们已经完成了人类基因组测序工作,比“人类基因组计划”预计完成的时间提前了3年。
由于他突出的贡献,文特尔被美国A&E电视网评为2000年的“年度风云人物”,被称为基因测序领域的“科学狂人”。
但测序只是文特尔的小试牛刀,他有更为宏大的计划——合成细胞。
文特尔在完成了基因测序工作后,转向合成生物学的研究。赵云波教授解释道:“‘合成生物学’,即通过玻色子传输信息来合成一个完整人体最基础工作”。赵云波教授将文特尔的四个著名实验归结为“文特尔科学实验三部曲”,并以此探索分析文特尔的生命观,以及他是如何提出的,主要内容又是什么?
一、对生命的认知
“还原论”与“活力论”作为两种认知生命的观念并非泾渭分明,而是常常交织在一起,就像古希腊时期的亚里士多德,17世纪的笛卡尔、贝采利乌斯,18、19世纪的拉瓦锡、道尔顿等所阐明的那样。直至1828年,维勒通过实验得到“尿素”这一物质,并发现反应前的物质都是无生命的物质,而反应后却得到了只有在生命体内才能合成的物质,由此打破了当时有机和无机的界限。但是“活力论”的观念仍然存在。19世纪末,德国科学家杜里舒的“海胆”实验证明了“活力论”的存在。巴斯德实验提示在实验室中制造生命是不可能的,但斯巴德在生命观上认可“活力论”。
那么,细胞的最终来源是什么,可以来源于非生命物质吗?实验室可以制造出生命吗?
芝加哥大学的米勒和尤里的实验支持了还原论,生命现象可以还原为物理、化学反应。同时薛定谔也认为不能否定从物理和化学层面认识生命。2012年文特尔就“生命是什么”的演讲提出“‘合成生命’这件事情,从来没有改变,那就是通过重造生命来最终理解生命”。合成生物学是与“还原论”相反的自下而上的“用一种全新的创新方法把所有这些数量庞大的细胞元件组装起来去创造出一个全新的细胞”。既不同于“还原论”,又否定了“活力论”。
二、文特尔合成生物学实验三部曲
1.合成基因组实验:phi X174病毒的合成,被称为“试管中的生命”;合成活细胞基因组:生殖支原体,是具有确定结构的最大化学合成分子;
2.基因组移植实验:丝状支原体到山羊支原体;
3.合成细胞:在酵母细胞中合成丝状支原体基因组,然后移植入山羊支原体细胞内。
4.生命是一个信息系统。
课程讨论
江丽莎同学:
丝状支原体的DNA导入酵母菌细胞后会不会影响酵母菌细胞本身基因的表达?当构造了一个新的基因时所涉及的伦理问题应该怎样看待?从这次课程得到的启示:学好科技史可能需要对生物学、化学、物理学、医学等基础知识的了解。
赵云波教授:
1.文特尔当时也遇了同样的问题,但他的解决方法是不需要把受体细胞的染色体提出来,而直接把供体细胞的染色体放进去。
2.在文特尔合成生殖支原体时,他们就已经自觉地邀请了当时最有名的伦理学家来评估他们的实验。科学知识是人为的,其社会实践和技术应用是把双刃剑,这一过程需要多学科的共同合作。
3.科技史是个交叉性学科。对于我们科技史的学生来说,知识面固然重要,但人的精力是有限的,不可能每个选题都研究得很深,我们可以从中选取认为最有意义的题目进行深入研究。
张馨月博士:
生物学家们认为生命是可以信息化的,但是生命是一个复杂的生命体,目前对生命信息化的研究还是在物理和化学层面。那么在精神层面的还原,这些生物学家们是如何认识的?他们是如何看待宗教问题的?在自下而上的还原中,每一层的工序都在丢失一些东西,这样的方式是否有可操作性?
赵云波老师:
1.精神层面也可以通过物理、化学方法去解释,比如从“电”的角度去思考。在文特尔的书中提到,他曾请过人类学专家、宗教学专家探讨过宗教问题,结果是这项实验并没有影响宗教信仰。
2.人类对基因组的认识还有很多不清楚的地方,我们要找到那些生物活性必须具备的基因,要捕捉到关键信息。
最后张馨月博士对本次课程做了简单总结,并表示得益于科技的进步,我们能跟赵老师学习与交流,收获颇多。