生命的设计与构建——合成生物学的哲学挑战，本文主要内容关键词为：生物学论文,哲学论文,生命论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：B82-057 文献标识码：A 文章编号：0257-0246(2015)02-0017-07 2010年5月，美国科学家Craig Verter在《科学》杂志上宣布世界首例人造生命——完全由人造基因控制的单细胞细菌诞生①，并将“人造生命”起名为Synthia。这一消息的发布随即引起世界范围内的轰动和争议。一方面是主流科学界对这一成果的欢呼，认为Craig Verter研究团队所合成的细菌几乎和自然的细菌完全相同，是“生物界和生物技术史上的一个重要时刻”，“代表了合成基因组新领域一个重要的技术里程碑”②。另一方面，人们也担心存在着“不幸误用的可能性”③；甚至有可能创造出对人类及环境有害的微生物。而一旦这些微生物从实验室溢出，后果则不堪设想。人类基因组计划美国组负责人Francis S.Collins公开表示反对合成生物学的研究，他认为合成生物学在基础的层面上就会失败。他说：“科学家天生就不能理解生命——不仅是人类，还包括其他生物。”④2012年3月，《科学》网站报道，美国111个组织发布了一份报告，呼吁暂停合成生物学的研究⑤。报告指出，合成生物学是“基因工程的极端形式”，目前对其管理和评估的力度还不够，而在政府对其监管的举措修正、落实之前，包括“ETC集团”与“地球之友”在内的监督组织希望暂停合成生物及其产品的发布和商业化流通。为此，美国白宫发表总统奥巴马致生物伦理研究总统委员会主席Amy Gutmann的信，要求该委员会全面研究这一突破的各种影响。英国生物技术与生物科学研究委员会(BBSRC)和工程与物质科学研究委员会(EPSRC)还开展了对公众的采访，并且多次召开座谈会，邀请科学家、工程师、社会科学和伦理学家、宗教界人士、政府和监管部门人员以及非政府组织成员等一起开展了“合成生物学对话”⑥。美国和欧洲主要国家的哲学、伦理学以及社会科学也将目光转向合成生物学。由于合成生物学涉及生命的设计与构建，其最终目的是合成生命，远远超出了传统生物科学对自然的表征、认识和传统技术对自然物的加工。因此，有关合成生物学的哲学和伦理学讨论就不仅仅局限于对合成生物学的风险与利益的权衡与分析，对生态与人的安全的伦理关注，而是进一步深入基本概念的层面：什么是生命、什么是自然、什么是技术、自然物与人工物的区别以及人类究竟能不能和应不应该合成生命、合成生命的道德地位问题、身份问题等哲学和人类学的问题，已经成为哲学和伦理学反思的主题。 一、合成生物学：机遇与风险 合成生物学，简单地说就是根据工程学的原理，设计生物系统和生物有机体⑦。合成生物学一词最早由法国医学教授Stéhane Leduc(1853-1939)于1912年出版的La Biologie Synthéique(《生命的机理》)一书中明确提及。⑧但在当时，这个词并没有被赋予过多的意义。随着分子生物学、基因技术以及基因组学的发展，特别是“限制性内切酶”的发现，科学家们已经能够识别DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA，即对DNA进行“剪切”，然后按照一定的目的重组。由此，科学家们开始或者设计与构建新的生物元件、器件与系统，或者出于特定的目的重新设计现有的自然的生物系统。⑨也就是说，合成生物学将生命体看作一个由不同的生物元件和模块组成的系统；这些生物元件和模块，比如细胞，不仅可以调控，而且人们为了特定的目的或为了获得特定的功能，可以按照自己的意愿重新组装；进而，人们不仅可以重新组装既有的生物元件和模块，还可以人工合成新的生物元件和生物模块，并且最终利用这些生物元件创建完整的全新生物系统乃至人工生命体(artificial life)。 可以想象，合成生物学不仅对于我们理解自然和生命体具有重要的意义，而且具有广阔的应用前景。科学家们已经预言，合成生物学未来不仅可以被用来合成难以用化学法制造的抗生素，设计已知流感病毒的新候选疫苗以及制造生物燃料，甚至有可能像基因工程一样，成为我们日常生活的一个基本部分。⑩事实上，合成生物学现今虽然还处于发展的初级阶段，但是已经获得了很大的进展，并且在生物制药和医学、能源、环境保护等方面有广泛的应用。典型的例子有，将合成生物学用于制备药物，例如生产青蒿素。青蒿素是一种有效的抗疟药，具有抗疟、抗菌、清热、免疫等药理活性，一般是从植物黄花蒿茎叶中提取。但是，由于青蒿素原料缺乏，生产成本高，国际市场上抗疟药仍然严重缺乏。据估计，每年有将近75万人死于疟疾，其中大部分是儿童。(11)合成生物学的发展将有可能通过人工合成青蒿素，降低生产成本，满足市场和社会的需要。2013年，加州大学伯克利分校化学工程学系的Jay Keasling经过12年的研究，在《自然》杂志上发布了他们介导到酵母中，能够生成青蒿素化学前体的基因序列。(12)目前该成果已经通过赛诺菲公司进入产业开发阶段。尽管这一技术还是半合成的，但是“生产半合成青蒿素，将有助于确保全球部分供应，将这一原材料的成本维持在世界各地公共卫生机构可接受的水平，并最终造福患者。这是对抗疟疾的一个具有极其重要意义的里程碑”(13)。 合成生物学的另一个主要应用领域是生产清洁能源和生物除污。如通过筛选优良产油微藻，使用基因工程改良技术，以藻类为原料生产燃料乙醇和生物柴油。(14)将合成生物学应用于生物除污，可以构建出能够降解特殊化合物和具有多功能的微生物。比如，应用合成生物学方法改造碳氢化合物，在一定条件下可以实现生物除污，从而起到控制石油污染海洋(比如可以用于像2010年美国墨西哥湾原油泄漏事件后的原油污染治理)，发挥生物修复(bioremediation)的作用。(15)合成生物学还可以应用于生产生物检测器(biosensors)。如爱丁堡大学的一个团队设计并创造了能检测水中砷化物的生物检测器。(16)未来人们将合成生物学技术整合到生物技术流程中，可以改进现有药物的治疗特性，减少或消除对个体的副作用，并根据某些已知植物的治疗特性生产新药；将合成生物学耦合到组织工程，可以生产更高效的生物燃料；还有生产新型的环境友好型农药，生产基于生物记忆和基于生物微处理器并能执行类似于生命系统里的控制功能的产品等等。(17) 尽管合成生物学在现阶段的研究领域和成就主要还是集中在人工合成病毒和细菌基因组，文特尔的人造细胞的诞生距离真正的人造生命还有很长的路，但其基本思路和原理与合成复杂生命是一致的，都是将生物学和工程学相结合，按设计好的蓝图重新组装分子元件并转入细胞，使这种工程化的细胞具备新的功能。与传统的生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的思路不同，合成生物学的研究方法完全是反的，它是从最基本的要素开始逐步构建生物体的元件，利用生物元件构建可装配的生物模块，然后像人们组装机器一样，通过自下而上组装各种生物模块来建立人工生物体系。然而，人工生物体系终究与一般的人工体系，比如机器不同。生命体的一个重要特征是自我复制和自组织，一旦生命成其为生命，那么生命就不像机器那样可以完全由人来控制。多学科交叉的特征与生物系统的复杂性更加使人们对其后果充满忧虑和担心。 目前，人们主要担心的合成生物学的安全问题概括起来有两类特征：一是不确定性，即合成细菌或者其他微生物释放到环境中的后果不确定。合成生物体的一项重要应用是生物修复(bioremediation)，因此，“获得能辨别污染区或者能降低环境污染物的合成微生物是合成生物学用于生物修复的具体目标之一”(18)。而将合成生物体释放到环境中进行生物修复，存在着难以预料的风险。因为不管是能够清除海洋石油污染的微生物还是生物合成污染物检测器，一旦这些合成微生物释放到环境中，可能会复制、重组或进化。污染物降解之后，它们也可能会存留、转移、相互作用、影响或者置换当地物种。(19)因而有可能造成对自然基因库的污染，或给生态环境与公众健康带来风险。还有，合成生物学的发展方向也有不确定性。特别是在技术还不成熟的情况下，如果预期的细菌或其他微生物没有能够顺利合成，而是出现了半成品或者微生物物种的变异，而这些物种是自然界从来没有出现过的，一旦这些合成的新的物种无休止地复制自己，不能排除出现类似Eric Drexler所描述的“灰色黏质”(grey goo)或者“绿色黏质”(green goo)(20)的可能性。第二是不可控性，即合成生物学的技术有可能被滥用，从而出现不可控制的问题。“DNA从零合成可以用于生产致病病毒”(21)，同时也将会使设计和产生新型的传染病毒变得更为容易。“这将会是一个非常严重的生物安全和安保(biosecurity)问题。”(22)此外还有“生物朋克”(biopunk)或称“生物黑客”(biohackery)等不受(或很难)监管的组织或个人，以开放的方式设计和制造生物系统。如果恐怖分子掌握了合成生物学技术，他们“只需要很少的基础设备就可以”制造出“生物武器”(bioweapons)(23)，那么对人类来说将是可怕的噩梦，后果不堪设想。 不确定性与不可控性是合成生物学的本质特征，也是合成生命物(biofact)区别于非生命体的人工物或人工产品(artifact)之所在。因为生命的一个重要特征就是能够自我生长、自适应、自组织和自我繁殖。迄今为止，生命体对于人类来说仍然是一个黑箱。我们虽然正在不断地揭示生命的奥秘，通过经验的方法发现和表征生命运动的规律，但是，人类距离真正了解和熟悉生命运动的机制机理，以在一定程度上控制其发展的结果还很远。合成生命不同于人工制造出来的机器，因为机器的动力来自于外部：再复杂的机器，只要切断了其能量供给，如电源，它便不能运转。而生命与非生命的本质区别在于，生命的动力来自于其自身，细胞通过自我复制和代谢为自身提供生命动力。合成生命是能够自我复制与遗传的生命体，在其与外部环境的互相作用中会产生无限可能，就像面对一个刚出生的婴儿，我们无法预知他(她)未来会遇到什么样的境遇，会朝什么样的方向发展。即使今天的科学技术已经很发达，可我们人类尚且无法全面地认识自己，至今仍有许多疾病找不出病源，无药可治。而面对这样一种全新的生命形式，面对这样一门全新的技术，我们是否能够或者在多大程度上掌控它(它们)？这无疑将会给人类带来许多困扰，也是值得我们深思与关注的。 二、“能不能”与“应不应该” 获得特定的功能化的生物元件，从而构建人工生命系统，是合成生物学的核心问题。人类能够真正掌握合成生物学技术，即能够按照自己的意愿合成生命，进而控制住合成生命的发展方向吗？换句话说，科学技术的发展真的可能使我们人类变成“上帝”，实现设计、构建和制造生命的目的吗？就目前的合成生物学发展而言，距离创造出一个完整的生命体显然还有很长一段距离。以“辛西娅”(Synthia)为例，其基因组是通过生物化学方法由人工设计并合成的，而细胞中的其他组成部分则来自于已有的生命形式。因此，严格来说，“辛西娅”并不完全是“人造”的。但突破在于，它实现了新陈代谢和分裂遗传两种生命的基本功能，意味着理论上人们有可能按照自己的意志设计和建构生命。“从理论上说，合成生物学不会被想象力所限，只要我们能想到，通过努力，就能创造出来。”(24)与克隆技术不同，“克隆技术只是制造一个相似者，而合成技术则创造甚至完全改变一种生命形式”(25)。但是，在人类不断尝试人为地合成生命实验的同时，是否会制造出半成品，或者出现生命体的中途夭折？科学家们真的能确保通过这种非自然的方式培育出健康发育的生命体吗？如果不能，后果是什么？ 虽然对于哲学和伦理学来说，“能不能”是一个问题，但更重要的是“应不应该”，即如果能够，人类是否就应该合成生命、扮演“上帝”？也就是说，合成生命是否能够得到伦理辩护的问题。在中国古代神话与西方宗教信仰中，都有神创造人类与万物的传说与典故。中国古代便有“女娲补天”的传说。“女娲”，又称“女娲氏”，是一位人首蛇身的女神，相传她是上古氏族首领，后来逐渐成为中国神话故事中的人类始祖，为后人所顶礼膜拜。“往古之时，四极废，九州裂；天不兼复，地不周载；
焱而不灭，水浩洋而不息，猛兽食颛民，鸷鸟攫老弱，女娲炼五色石以补苍天，断鳌足以立四极，杀黑龙以济冀州，积芦灰以止淫水。”(26)于是，“苍天补，四极正；淫水涸，冀州平；狡虫死，颛民生”。在神话故事中，人类与万物是由女娲用泥土和水捏制的，女娲用泥土仿照自己创造了人，创造了人类社会，且替人类建立了婚姻制度，使人类能够繁衍后代。而在西方基督教文化中，世界万物和人都是由上帝创造的。按照《圣经》创世纪，神创造了天地、空气、水和各类动物，然后又按照神的形象创造了人，并且将管理这些生物的任务交与人。因此真正的创造者、造物主是神，是上帝。生命也因此变得神圣——除了上帝，任何人没有资格和权力肆意创造或者消灭生命。对生命的尊重和蔑视都同样是与对上帝的尊重和蔑视联系在一起的。 由此，我们也就不难理解，为什么科学技术一旦涉及生命，无论是克隆生命还是合成生命，抑或试管婴儿，又无论是安乐死还是堕胎，都立即遭到了宗教界的反对。然而，现代进化论早已证明，生命是自然界漫长进化的结果。1859年，达尔文出版了《物种起源》一书，提出了以自然选择、自然进化为核心的科学的生物进化学说，推翻了种种神话传说与宗教迷信中关于人类起源的构想，使生物学发生了革命性的变革。在达尔文看来，生命的诞生是一个漫长的过程，而物种的变异和新物种的诞生都是通过自然选择实现的。自然选择过程就是保存有利变异和淘汰不利变异的过程，只有那些与环境相协调的变异类型才能得以保留下来继续进化或成为新物种的基础。适应者生存下来，不适者则被淘汰，所谓“物竞天择，适者生存”。生命正是通过遗传、变异和自然选择，从低级到高级、从简单到复杂，生生不息地繁衍着。因此，简单地从宗教的视角来指责合成生物学，显然是站不住脚的。事实上，许多在宗教中禁忌的事，今天都可以从科学的角度得到解释与辩护。 但这是否就能证明合成生物学的合法性呢？显然不能。因为正如进化论否定了上帝是造物主一样，进化论同样也否认了人可以创造生命。按照进化论的观点，生命的演变经历了漫长的历史。而在这一演变进程中，唯一能够影响生命体的是自然，是自然的选择和变异造就了生命。而合成生物学恰恰是对进化的干预和挑战。因为合成生物学意味着，生命体的诞生并非一定要通过进化来完成，而是完全可以在实验室中设计和建构的。生命的变异也不是随机的、偶然的，而是定向的、有目的的。合成生物学恰恰正在努力跨越进化的鸿沟，用人工手段完成自然几十亿年所实现的生命过程。合成生物学对生命的理解显然与进化论对生命的理解完全相反。在合成生物学的视野下，生命体和人工物并没有本质的区别，他们都是可以设计和制造的。生命是可以通过制造标准的生物模块组装的。这实际上是将生命体等同于没有生命的机器或者人工物，而这种思想很早就已经出现了。1747年，法国启蒙思想家、哲学家La Mettrie发表了代表作《人是机器》，“人是一架会自己发动自己的机器：一架永动机的活生生的模型。体温推动它，食料支持它”(27)。他通过经验的观察，从心灵依赖于肉体的唯物论角度出发，认为人和动物具有一致性、共同性：人是一架机器，它比最完善的动物多几个齿轮，多几条弹簧，脑子和心脏的距离在比例上更接近一些，所接受的血液更充分一些，因而就产生了理性。除此之外再没有别的区别。他将人的思想与意识活动看成是机械运动，认为自然界的一切物质事物都服从于机械运动规律的观点无疑是错误的。实际上，合成生物学对生命的理解与拉美特利并无本质区别。合成生物学已被视为“组装生命”的学科。合成生物学背景下的生命如同积木一样，是可以任意组装、搭建的。科学家们试图将细胞看成一套套积木，抑或是将不同的基因看作电路中的元器件，“他们在使用基因‘积木’和蛋白质‘积木’创造各种各样新的细胞机器新的功能。比如，能够清理原油泄漏污染的细菌、能够防虫害的水稻、能够生产新型材料的细胞，等等”(28)。从而构建出形式各异的“生物积木”与“生物电路”。2003年在美国麻省理工学院成立了标准生物部件注册中心，收集各种满足标准化条件的生物元件，数量超过5000个，这些生物元件被用来混合与匹配，以便构建合成生物部件与系统，在现有部件的基础上组装具有更复杂功能的生物系统。(29)在这里，生命已经被视作“物”了。 然而，生命的最大奥秘在于其独特性。每一个生命都是独一无二的、特殊的。莱布尼茨曾经说过：“世界上没有两片完全相同的树叶”。生命的奥秘与趣味也是生命的价值所在。生命不是也不应该是机器，更不能被视作机器。而旨在设计与构建生命的合成生物学力图突破生命与人工物之间的界限。在将生命还原为机器的同时，其实也抹杀了生命的独特性和内在价值。 毫无疑问，设计和制造生命元件或模块具有重要的现实意义。一个最简单的事实就是我们在面对重大疾病需要施行器官移植手术的时候，很难找到合适的器官。而合成生物学有望解决这一难题，从而为生命带来奇迹，为人类带来福音。但随之而来的问题在于，如果生命元件是可以制造的物，那么，它(或它们)是否就可以买卖？由于合成的生命元件可以作为我们身体的一部分，可以成为器官，那么，是否意味着器官也可以被看作商品，可以随意买卖呢？一旦可以自由设计与组装的生命元件流入市场，成为像我们的生活日用品那样可供选择的“产品”，会不会造成人们对生命的漠视，从而失去对生命本身应有的尊重与敬畏？对待生命，人类真的可以随心所欲吗？ 合成生物学将生命还原为一个由不同的“生命之砖”(a well-defined “brick of life”)建造起来的一种综合的复杂有机体。合成生物学家梦想着像控制机器那样控制生命，“如同工程师控制计算机芯片的设备配置一样”(30)。如果未来合成生物学发展到可以复制复杂生命甚至人的地步，那么随之而来的还有人的自由和尊严问题。尽管从目前来看，人类离实现人造人这一梦想还很遥远，但是，理论上讲，如果我们从“凡是可能的都是应该的”原则出发，不从源头上对合成生物学的发展方向进行监控，那么，合成生物学从“福音”走向“灾难”并不是不可能的(31)。 三、权力与责任 能够是一种权力，而权力也意味着责任。Hans Jonas在论述技术时代的责任时指出，按照培根的说法，知识就是力量，但知识不仅是力量，知识也是责任。随着科学与技术的发展，人类获得了以往从来没有过的权力。人类对自然的干预，已经从对外部自然的干预走向对人自身内部自然的干预。人的权力已经达到了几乎是垄断的地步，这同时也意味着人的责任的增加。因为在传统的科学技术中，知识和能力并不一定会转化为应用技术。而现代科技和政治以及市场经济的结合，使得科学技术面临着迅速转化的压力，凡是可能的似乎就是应该的，就必须立即变为现实。我们的全部生活建立在不断地将技术的可能性转化为现实性的基础之上，“技术作为增长了的人的权力已经成为持续的活动”，“占有权力和使用权力的分离已经成为过去”。(32)而现代技术在时间和空间上的扩张和延伸，技术产品在全球范围内的传播，更加剧了这一技术权力的风险。因此，Jonas呼唤技术时代的责任，呼唤“一种能够通过自愿节制而使其权力不会导致人类灾难的伦理”(33)。 今天，负责任地发展合成生物学已经成为国际社会的共识。2009年12月，欧盟科学和新技术伦理学研究组发布的研究报告《合成生物学伦理学》(34)，在对合成生物学一般性伦理问题以及具体的伦理问题进行探讨的基础上，对风险管理、公正原则、公众认知、知识产权等问题进行了讨论，指出在合成生物学研发中，必须坚持透明性、信息的可及性、科研基本问题的民主参与以及责任原则等。2010年，瑞士与美国相继发表了针对合成生物学伦理问题的研究报告：《合成生物学——伦理问题》(35)与《新方向：合成生物学和新兴技术的伦理学》(36)，详细分析了合成生物学的伦理维度，从合成微生物的道德地位、公众的担忧等角度，就合成生物学的伦理问题进行了深入探讨。《新方向》还提出了面向合成生物学及其他新兴技术的五个伦理原则，即公众收益(Public Beneficence)、负责任的监管(Responsible Stewardship)、学术自由与责任(Intellectual Freedom and Responsibility)、民主审议(Democratic Deliberation)和公正与公平(Justice and Fairness)原则。 中国政府在大力推进合成生物学研究与发展的同时，也非常关心合成生物学的安全与伦理问题。2010年6月，由中国科协组织，中国科学院北京生命科学研究院承办的第40期新观点新学说学术沙龙于苏州召开，沙龙以“合成生物学的伦理问题与生物安全”为主题，就“合成生物学的技术发展”、“如何对待合成生命”以及“合成生物学的伦理和关注问题”等展开了讨论。一方面，合成生物学不仅对我们深入认识和理解生命的本质具有重要的意义，而且可以为我们解决能源问题、环境问题、健康问题等人类社会所面临的迫切问题做出贡献，适当地发展合成生物学也是一种责任。另一方面，合成生物学的研究必须在一定的伦理框架的制约和监管下进行。绝不能将生命的设计和构建等同于人工物的设计与构建。人类应该始终坚持把尊重生命、敬畏自然作为基本的伦理原则。在这一前提下，谨慎地开展合成生物学的研究，加强对合成生物学发展中的目的、手段和过程以及后果的全程监管，尤其是加强对合成生物学实验室的生物安全管理，做好充分、有效的安全防范措施，以防任何形式的合成生命被滥用。这不仅是科学家也是全社会的责任。 ①Gibson D.G.,Glass J.I.,Lartigue C,et al.,"Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome," Science,2010,Vol.329,No.5987,pp 52-56. ②Elizabeth Pennisi,"Synthetic Genome Brings New Life to Bacterium," Science,21 May 2010,Vol.328,No 5981,pp.958-959. ③Gibson D.G.,Glass J.I.,Lartigue C,et al.,"Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome," Science,2010,Vol.329,No.5987,pp.52-56. ④《重写基因密码的科学狂人》，http://www.ycwb.com/xkb/2007-06/09/content_1508878_2.htm，2014-06-18。 ⑤Elizabeth Pennisi,"111 Organizations Call for Synthetic Biology Moratorium," http://news.sciencemag.org/2012/03/111-organizations-call-synthetic-biology-moratorium. ⑥Bhattachary,Darren,J.Pascall Calitz and Andrew Hunter,"Synthetic Biology Dialogue,Biotechnology and Biological Sciences Research Council and Economic and Social Research Council(2010). ⑦Andrew Balmer & Paul Martin,Synthetic Biology-Social and Ethical Challenges,Institute for Science and Society,University of Nottingham,Nottingham 2008,p.3. ⑧Luis Campos,That Was the Synthetic Biology That Was,in Markus Schmidt ed.,The Technoscience and Its Societal Consequences,Springer Netherlands,2010,p.7. ⑨赵学明、王庆昭：《合成生物学：学科基础、研究进展与前景展望》，《前沿科学》(季刊)2007年第3期。 ⑩"Synthetic Cell Created in a Laboratory," The Lancet,Vol.375,June 5,2010. 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