每年水浮蓮都會入侵珠江，經過改造的細菌未來可能會成為對付它們的有力武器。（CFP、Gettyimages供圖）
近年來，人造細菌的發展非�？欤鲊茖W家都在試圖利用細菌為人類服務。最近，研究人員已經研制出一種對于降解有毒工業化學物“多氯聯苯(PCB)”具有獨特功效的細菌菌株。從前被人們認為“百害而無一益”的細菌，經過改造后搖身一變，從“環境殺手”變成環境治理的“能手”。然而，這些經過改造的“細菌”真的有用嗎？它存在哪些風險？我們不妨聽聽專家怎么說。
新型“強效細菌”可降解有毒物質
人造細菌可謂科學領域的一個新寵。一些報道稱，人造細菌能填補水泥裂縫，有助于清除環境污染等等，甚至還有國外研究者聲稱計劃讓人造細菌“吐石油”，具體來說，就是創造出靠攝入二氧化碳、陽光和水，就能釋放出可供汽車使用的液體燃料的細菌。
近日，在美國國家科學基金小企業創新研究計劃的資助下，BCI公司聲稱已經能夠大量培養一種具有多氯聯苯降解功能的強效細菌，從而能緩解這個公共健康問題。
多氯聯苯是有毒的人造有機化學物質，由于難以被降解，至今仍然存在于環境中。這種物質中的氯原子使其具有毒性并且難以降解。盡管環境中存在自然產生的具有降解多氯聯苯能力的細菌，但這些細菌分解的速度極其緩慢。以往，由于這些降解能力較強的細菌有力地附著在沉積物上，研究者一直無法把它們分離出來，BCI公司的研究者成功地開發出了一種脫氯降解菌培養液。他們從新澤西某地提取的地下水樣中把這種細菌分離出來，利用氯化鈉、氯化銨、磷酸鹽及微量元素等常見礦物質組成了所需的培養基。
根據研究人員的評估，在這種培養液中生長的細菌是非致病性的，也不會給環境造成有害影響。它不會改變水的PH值，從而能使它所產生出的鹽酸殘留濃度保持在百萬分之一至百萬分之二的極低水平。
經改造的細菌被應用于藥物制造
一直以來，提起“細菌”二字，不少人都會敬而遠之。然而，“細菌家族”的成員遠不止我們想象中那樣簡單。
中國科學院廣州能源研究所生物質能中心的許敬亮研究員在接受本報專訪時表示，一般來說，若按是否被改造以及被改造的程度，細菌可大致分為三種主要類型，包括自然細菌、工程菌以及人造細菌。
我們平常所提到的細菌，通常指的就是自然細菌，它是大自然中本身就有的。而工程菌，簡單地說，就是人類將自然界本來有的自然細菌進行改造后形成的“新”細菌。人造細菌，顧名思義，就是完全通過人工創造出來的細菌新品種，是一個從無到有的過程，屬于更高級別的人工合成細菌。“人造細菌的主要組成成分就是核酸，它是一種通過放入和組合入不同的DNA片段，使細胞產生不同功能的合成細菌。”許博士說。
都是經過人工改造，工程菌和人造細菌在應用上是否存在區別？許博士回答：“工程菌的構建相對比較簡單，人造細菌的合成過程則比較復雜。但就目前而言，人造細菌尚屬概念性的東西，大概是在2010年提出的，現在實際應用還不多，很多研究只處于起步階段。我們所知道的很多細菌的應用，其實說的主要還都是工程菌。”
許博士介紹，目前工程菌的應用在很多領域已非常成熟。譬如說，在有毒化合物降解方面，可將具有降解功能的微生物的降解基因從細胞中克隆出來，然后通過工程菌構建方法，在宿主細胞中實現高效表達。若我們將多種微生物的降解性功能基因，集于同一宿主菌中，就可以實現宿主細胞對多種有毒化合物的同時降解。又譬如一些基因工程藥物的制造，通過人工的手段，細菌可以被賦予新的遺傳性狀。把人的胰島素基因克隆入大腸桿菌的細胞里，能讓胰島素基因和大腸桿菌的遺傳物質相結合，這種工程菌能為糖尿病患者帶來福音。此外，工程菌在發酵工程中也具備一定的功用，可以用它來提高發酵的效率。
治理垃圾，細菌可助一臂之力
細菌是“環境殺手”之一，但現在一些經過改造的細菌，卻能反過來幫助人類解決環境污染問題。例如現在的部分城市垃圾，垃圾中的自然細菌具備自動降解有機廢棄物的功能，微生物通過協同代謝作用將垃圾分解，產生出沼氣作為新能源被二次利用。而對于某些無法或難以降解的成分，就需要特殊處理，例如通過高溫處理將有害成分去除，又或者引入工程菌，對其進行有效降解。
每年汛期，都會有大量水浮蓮從珠江上游擴散到中心河，不但嚴重影響環境，還對航道運輸安全造成威脅。而由于水浮蓮繁殖速度過快，目前主要是通過人工打撈進行處理。許博士表示：“針對這個現象，可以將這些水浮蓮收集起來，通過發酵轉化，實現燃料乙醇等生物能源的生產。目前，我們正在開發微藻碳水化合物轉變為燃料乙醇技術，該項研究也獲得了國家科技部‘863計劃’項目的資助，預期通過3~4年的研發，為浮萍等藻類資源找到合理可行的能源化利用出路。”
此外，未來或許還能直接針對藻類降解，研制出直接應用于“水面垃圾”的工程菌。“有些細菌可以分泌一些酶（蛋白質）或毒素，有針對性地殺死特定的藻類。”許博士說，“但在投入應用之前，有個問題必須解決，就是其副作用——這種工程菌的針對性是不是很高，會不會對水中的其他生物造成影響。”因此，對于工程菌研究的一個重點，就是工程菌的高效性和專一性。通俗地講，就是“甲僅高效地對乙起作用，不會對丙和丁等產生有害影響”。
風險：基因“漂移”會危及環境
人工合成的細菌，無論是工程菌還是人造細菌，在被制造出來為人類服務的同時，在其應用領域所產生的“副作用”也不容忽視。
“現在有些基因，例如‘PCB降解基因’，在污染物降解應用領域，可能對環境是有好處的。然而同時還存在著另一個問題，就是基因漂移現象。”許博士解釋說，“所謂‘基因漂移’，就是某種基因有可能會不受控制地隨意‘跑動’，可能會轉移到不同種屬的生物體上，在轉移過程中就有可能引起宿主細胞的基因變異，如果人類無法控制其變異的方向，說不定就會給人類和生態環境帶來惡劣的影響。”
許博士認為，對于人工合成細菌的應用，目前還處于一個探索或摸索的階段。或許未來幾十年，甚至幾百年都沒有副作用，但幾千年后發生的事情誰也不知道。這些風險往往是很難準確預測的，也是不可估計的。“目前的人工合成細菌，在其所應用到的領域產生‘副作用’，主要的處理手段就是靠人為控制。無論是藥物還是轉基因食品的應用，肯定要經過很多實驗，起碼對人類的生存環境沒有什么危害，然后才會投入到實際應用中去。”
爭議：人造細菌或威脅生態
在實驗室創造新生命，一直是科學家的夢想。很久以前，就有人建議在實驗室內制造人造細菌，因為細菌是一種最簡單的生命形式。一些專家認為，制造人造細菌可能是一種空想，就拿生物法制氫來說，利用精細調控下的現存微生物可能是更為實際的做法，而且現在已經卓有成效。美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員，已經實現利用最普通的土壤里的細菌來使糖發酵，從而產生出氫氣。
近數十年來，美國科學家們通過遺傳工程改造，進行工程菌的田間試驗，培育出不少具有特殊功能的變種，但由于環境保護者的反對，一直都被限制在實驗室里進行。人們怕的就是一旦讓它們進入自然界，會發生意想不到和不可收拾的后果。許博士告訴記者，現在很多對于人造細菌的反對聲音，主要都是針對生態。“人造細菌研發應用目的主要為了造福人類，但不排除經過若干時間應用，它會對人類生存環境造成危害，而且所造成的影響有可能是不可控制的。在這種情況下，人類必須要有相應的防控手段去解決其可能帶來的潛在危害。而且，這當中也可能會涉及一個倫理問題，它與‘克隆人’的研究一樣，會引起外界很多不同聲音。”
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