生物芯片硅晶体是制造电脑的重要材料,长期以来,半导体硅芯片电路过分密集引起的散热问题一直难以解决。此外,20世纪微电子技术的快速发展也使得硅芯片的制造工艺达到了登峰造极的程度,于是,科学家们便开始寻找代替硅芯片的新材料。20世纪70年代,人们发现蛋白质具有开关的特性,用蛋白质分子作元件可以制成生物芯片。这一发现激发了众多科学家的灵感和热情,很快,一些简单生物元件相继问世。现已研制出利用蛋白质制造的芯片有:合成蛋白芯片、遗传生成芯片、红血素芯片等。用蛋白质制造的电脑芯片在1平方毫米的面积上即可容纳数亿个电路,其存储容量可以达到普通电脑的10亿倍。由蛋白质构成的集成电路,大小也只相当于硅片集成电路的十万分之一,而且运转速度更快,只有10秒,大大地超出了人的思维速度。此外,生物芯片耗能低,且具有自我修复的功能,它可以与人体人脑结合起来,听从人脑指挥,从人体中吸收养分。酶工程如果没想一下没有酶的存在,一个人吃饭后会变成什么样于,就知道了酶对于生命是多么重要:可以确信,没有酶参加消化吸收的化学反应,一个人吃下去的饭食将不会发生任何变化,那么,这个人也将会被活活饿死。
很多人都已经知道,酶是最重要的生命物质之一,是生命体内优化调控生命活力的催化剂,它能使化学反应的速度提高10-10倍。酶具有专一性,一种酶通常只能催化一种化学反应。到目前为止,在自然界发现的酶大约有300多种。多少年来,科学家一直在关注一个问题:酶到底是什么物质?他们试图分离酶,但最终都失败了。1930年,洛克菲勒研究院的化学家诺思罗普和他的同事们得到了许多种酶的结晶体,发现这些结晶体的确都是蛋白质,但奇怪的是,即使把它们溶解到查不出蛋白质存在的状态都能保持着催化活力。由此,人们确信,酶是“蛋白质催化剂”早期的酶工程技术主要是从动植物、微生物材料中制造各种酶制剂以应用于化工、食品和医药等工业领域。70年代后,生物反应器、生物传感器等酶工程技术迅速应用。随着第三代酶制剂的诞生,酶工程技术在制造精细化工产品和医药产品等各个领域的广泛应用中逐渐展示了广阔的前景。
1990年,一个世界级的科学家团体宣布,将在未来的匕年内编绘出人类的全部基因图,这一计划被称为“人类基因组工程”。这项计划的目的在于详细调查、破译组成人体遗传物质的35亿对基因碱基。“人类基因组工程”的科学价值被当年舆论评价为“关系到人类未来的健康,关系到遗传疾并基因并癌症以及最令人关心的艾滋病的治疗”。“人类基因组工程”在6年后获得了突破性进展。1996年3月,法国一个叫作“杰勒通”的科学家小组发表了~个基因图谱,该图谱可以帮助人类征服多种疾玻例如,从人类基因组分析中,我们可以了解到诸基因在染色体上所处的特定位置,并分析哪些基因发生了突变,发生了什么样的突变,将遗传病或癌症病人的基因组与正常人基因组加以比较,从而确定基因治疗的方案。这项成果已使科学家们能够确定200多种疾病(主要是罕见病)所涉及的223个基因和鉴别对个致病基因突变。现在科学家们正以每天发现一个或一个以上的基因速度寻找着人类基因。截止目前,“杰勒通”已完成了人类基因组计划第一个阶段的工作一一绘制人类遗传基因图,即指出在长长的染色体上各个遗传基因是如何分布于其上的。有了人类遗传基因图,就可以确定各种遗传基因的正确位置。据美国卫生研究院预测,大慨再过一年时间,便可完成基因位置确定,而到了2005年便可破译全部遗传基因所携带的遗传信息。一旦完成了人类基因组计划,即意味着“生命百科全书”的问世。有了人类基因组图谱,人类的生、老、并死之谜也就一目了然了。既可以对人的遗传性状、行为模式等有所预见,又可以对其它门类的学科产生巨大的影响。难怪人们把人类基因组计划看作是“试图全面彻底了解人体自身奥秘的阿波罗登月计划”~旦人类基因组图谱被绘制出来,那么从易读的人类基因组图谱中的DNA来预测人的性状,又会使人们面临着涉及人的隐私、婚姻、就业、保险等一系列社会问题。例如,可能出现用遗传基因筛选的方法聘用雇员,从而使带有一组不利基因的人的就业机会受到限制;可能出现不能结婚的遗传群体,这些群体将受到基因歧视。现在,国外已有公司要求求职者提供有关个人的遗传资料,作为是否聘用的一个依据。
此外,一旦将人类基因与人的行为表现联系起来,用电脑分析基因对于个人行为的作用,以此预测人的综合能力和可教育程度时,就会存在把遗传检验当作判断人的能力的精确尺度,而忽视教育等其它因素对个体的作用。甚至还有某些人、某些团体可能会利用人类基因组图谱泛起遗传决定论的沉渣,点燃种族主义的火种。因此,世界各国众多的有识之士已经开始呼吁,尽快讨论制订使用遗传信息的政策和立法问题,避免出现与人们期望的人类基因组工程主旨背道而驰的后果。
再就是生殖与伦理。人们都明白一个无可奈何的事实,那就是世界上没有长生不死的生物,区别无非只是寿命的长短。但是,另一方面,自然界又存在着一个永恒的天津:生即是死。每个生命个体在死亡之前,总会以某种方式繁衍与自己性状相似的后代以延续生命,这就是生殖。人类的自然牛殖过程是由性交、输卵管受精、植入子宫、子宫内好娠和分娩等步骤所组成的。如果因为某种原因而不能生育时,是否可以通过某些技术手段的非正常途径来生儿育女呢?这种设想当然是能够实现的。现在,人们完全可以根据需要在实验室里通过人工授精、体外受精和胚胎移植等生殖技术手段培养出一个婴儿,换言之,人类可以随心所欲地创造新生命。
精子、卵子、子宫一旦变成商品一样的东西,儿女也就成了商品,他们从存在那一天就开始迷悯。通过体细胞克隆或融合形成的孩子已经失去了子女的概念,而是提供体细胞核的人的复制——克隆人同供核人之间,在年龄上可以相差几十乃至上百岁,但他们不是亲子关系,而是兄弟、姐妹,这太不可思议了。家庭将如何定义谁是父亲?谁是母亲?
我是谁?这会是个十分头痛的难题。