为什么我和别人结婚了我以前的恋人还对我永远都是他的人是什么意思?我真搞不_百度知道
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为什么我和别人结婚了我以前的恋人还对我永远都是他的人是什么意思?我真搞不
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你前任太过于幼稚了既然结婚了就断开联系吧这样也好让对方彻底的死心你前任不理智太过于执着
心理分析师
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冰封日小说类型
冰封日内容简介
小小的学校里,一个小小的人,怀揣着小小的梦想。 他,叫卢城!他,永不言败!冰封千百万年的南极冰下湖泊，其生态系统如何进化残存至今？10 months ago2425收藏分享举报文章被以下专栏收录存在
未来...推荐阅读{&debug&:false,&apiRoot&:&&,&paySDK&:&https:\u002F\\u002Fapi\u002Fjs&,&wechatConfigAPI&:&\u002Fapi\u002Fwechat\u002Fjssdkconfig&,&name&:&production&,&instance&:&column&,&tokens&:{&X-XSRF-TOKEN&:null,&X-UDID&:null,&Authorization&:&oauth c3cef7c66aa9e6a1e3160e20&}}{&database&:{&Post&:{&&:{&isPending&:false,&contributes&:[{&sourceColumn&:{&lastUpdated&:,&description&:&我是谁，从哪里来，又将去向何方～\n\n曾几何时，如此简短的话语深深触动我们的灵魂。\n\n苍茫世界，我们又是如此的容易遗忘，迷失于框架人生，走向一个已知规则的终点，结束一个自然生物的轮回。\n\n然而，当你仰望着浩瀚星空之时，压抑于内心深处的那声呐喊终将爆发：Who am I o o o&,&permission&:&COLUMN_PUBLIC&,&memberId&:6158358,&contributePermission&:&COLUMN_PRIVATE&,&translatedCommentPermission&:&all&,&canManage&:true,&intro&:&存在
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&,&name&:&大地&,&profileUrl&:&https:\u002F\\u002Fpeople\u002Fstardust-x&,&avatar&:{&id&:&v2-b4fc4afd2ec3e7f163b2&,&template&:&https:\u002F\\u002F50\u002F{id}_{size}.jpg&},&isOrgWhiteList&:false,&isBanned&:false},&memberId&:6158358,&excerptTitle&:&&,&voteType&:&ARTICLE_VOTE_CLEAR&},&id&:529877}],&title&:&冰封千百万年的南极冰下湖泊，其生态系统如何进化残存至今？&,&author&:&stardust-x&,&content&:&地球上的实测最低温度是零下89.2℃，日测于俄罗斯南极东方站，这里几乎是世界上最寒冷的地方。8月最冷，平均气温-68℃；12月最热，平均气温-31℃；极端最高气温-12℃（2002年1月），年平均气温为-55℃。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E但这里的环境并非从古至今一直如此恶劣，现在的南极洲大陆曾是超大陆冈瓦纳大陆的一部分，位于赤道附近。这里曾经植被繁茂，有着各种恐龙、有袋类和食草类爬行动物。大约8000万年前，超大陆开始分裂，其中一部分向南漂移，最终在南极点停留下来成了南极洲。之后的年代中，随着大气中温室气体水平下降，南极洲的气温也逐渐降低，循环的洋流也使气温进一步下降。约3400万年前，包括河流与内陆湖在内的南极地表水，开始在冬季结冰。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E一直到了约1500万年前，冬季冰冻的地表水再也没能在夏天融化，坚实的冰层将河水与湖水封埋在了冰顶之下。随着地球温度的持续下降，大片冰川逐渐覆盖了南极洲大陆，使所有的陆生哺乳动物、爬行类和两栖类动物灭绝，南极洲从此深埋在几千米厚的巨大冰盖之下。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E1960年，苏联地理学家安德列·卡皮查在飞跃沃斯托克地区上空时，发现冰原上有一个巨大的平坦区域，他认为冰川下有一个湖泊，但这个看法在当时并没有引起人们的重视。1974年，英国科学家在对该地区以地震探测研究冰层厚度时发现了问题，在冰面下约4000米深处，有一片面积达1万平方公里广阔区域的各项数据都异常。卡皮查认为，数据显示异常是因为冰下封存着一大片湖泊，冰盖极强的压力和深处的地热使湖水获得了足够的温度来维持液态。\u003Cbr\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-fae81fcebab29b7cd9c80fff_b.jpg\& data-rawwidth=\&848\& data-rawheight=\&460\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&848\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-fae81fcebab29b7cd9c80fff_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg src=\&data:image\u002Fsvg+utf8,&svg%20xmlns='http:\u002F\u002Fwww.w3.org\u002FFsvg'%20width='848'%20height='460'&&\u002Fsvg&\& data-rawwidth=\&848\& data-rawheight=\&460\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb lazy\& width=\&848\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-fae81fcebab29b7cd9c80fff_r.jpg\& data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-fae81fcebab29b7cd9c80fff_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E卡皮查的论断终于在1996年得到了证实，对该地区的卫星测量和机载透冰雷达等研究确认，冰盖下有一个平均深度500米的湖泊，就在俄罗斯东方站（Vostok Station）下方；长约250公里，宽约50公里，面积与安大略湖相当，湖中至少有22个液态水腔；之后命名为沃斯托克湖，被一个深度为200米的山脊分成两个主要盆地，北面盆地深400米，南面盆地深800米；湖水平均温度-3℃。截止到2015年末，在南极洲发现了402个冰下湖泊，沃斯托克湖是其中最大的一个；然而格陵兰冰川下湖泊的数量非常少，只有四个。\u003Cbr\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg 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data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-a312fc27e090fc066adff87_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E在20世纪70年代，东方站的工程师们就已经成功钻取了一组深达952米的冰芯，探测到了上一次冰川时期形成的冰层。到了80年代，新的钻井设备运抵，钻探到了2202米的深度。1996年，钻孔已经深入冰层下3623米，勘探到了42万年前形成的冰层。但随着冰下封埋着的古老湖泊的发现，钻探工作被叫停了，因为钻孔已经临近这个遗失的世界，东方站的钻探工作具有了完全不同的重大意义。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E位于冰盖底部、冰下湖上面的冰层，已经形成了42万年，冰下湖被封冻的历史应该更为久远，但目前还不清楚是现在的冰川取代了更早的冰川，还是冰下湖曾在几次冰川时期之间经历过解冻期。在湖水被冰封起来之前，曾经活跃于湖中的动物、植物、藻类、微生物等经历了怎样一个生态过程？全都灭绝了吗？在绝对的黑暗与低温中，是否有生命残存了下来，适应了冰川下几千米的生活环境？\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E沃斯托克湖由于冰盖的巨大重量而承受着300倍于地表水的压力，湖水为氮气和氧气的过饱和溶液，浓度约为一般淡水湖泊的50倍，地球上没有任何地方有浓度如此之高的氧气。由于巨大的压力，氧气和其它气体不只溶解在水中，还形成晶笼结构（在深海中也有）；如果水从沃斯托克湖被释放出来，可能会像摇过的汽水一样喷出。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E因为当时的冰川钻探设备，并非专门为探测生命而设计（主要是古气候研究），为了使钻头在冰层中不被冻住，钻头和钻孔周围需要注满抗低温的介质，主要是航空煤油、氟利昂等，这肯定会造成污染；而钻头也可能沾染了来自地表的动植物、微生物和其它化学物质。所以，为了防止冰下湖泊的原始水体和生态环境与外界污染物发生接触，东方站的钻孔工作停止了，此时距离湖面还有100米，钻孔也被封闭了。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-cfe1168afbd445ccca63_b.jpg\& data-rawwidth=\&550\& data-rawheight=\&413\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&550\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-cfe1168afbd445ccca63_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg src=\&data:image\u002Fsvg+utf8,&svg%20xmlns='http:\u002F\u002Fwww.w3.org\u002FFsvg'%20width='550'%20height='413'&&\u002Fsvg&\& data-rawwidth=\&550\& data-rawheight=\&413\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb lazy\& width=\&550\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-cfe1168afbd445ccca63_r.jpg\& data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-cfe1168afbd445ccca63_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E随着冰下湖泊中水体的流动，冰顶之下的水体会周期性的冻结、融化，自湖水被完全冰封之时起就一直重复这个过程。因此，冰下湖泊顶部的冰层，并不是冰川的冰，而是冻结的湖水，被称为“积冰”。积冰从冰下湖水的表面向上延伸，厚度足有数十米，东方站在钻探停止之前最后取出的冰芯样本，被认为包含了积冰。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E1999年，分析这些积冰中DNA的一些研究结果首次发表了，科学家们列出了沃斯托克湖的积冰冰芯中含有微生物的证据。但当时的钻头没有灭菌、东方站的工程师们在钻孔中倒入了60吨煤油防止结冰，所以根本无法排除外界环境的DNA污染；并且，那个时候DNA测序技术还很落后（人类基因组测序结果2001年才发表），物种基因库空空如也，难以进行对比分辨哪些才是沃斯托克湖的独有DNA。所以，当时的报告没有太大的说服力。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E东方站的工作确实非常艰苦，早期的设备和给养都需要从1000多公里之外的船上运输过来，比如下图的神车。\u003Cbr\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-44d2fd28_b.jpg\& data-rawwidth=\&490\& data-rawheight=\&367\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&490\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-44d2fd28_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg src=\&data:image\u002Fsvg+utf8,&svg%20xmlns='http:\u002F\u002Fwww.w3.org\u002FFsvg'%20width='490'%20height='367'&&\u002Fsvg&\& data-rawwidth=\&490\& 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data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-0fec3e7f483cf241a2a7bf_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E\u003Cp\u003E南极冰下湖泊的探测研究，需要大量的科学规划、工程开发和后勤支持，为了协助科考工作，南极研究科学委员会（SCAR）成立了一个专家组，以促进和协调关于此的国际交流与研讨。在2006年的第五次国际会议上，建立了三个主要的冰下湖泊探测计划，并决定在解决污染和环境等细节问题之前停止沃斯托克湖的钻探工作，以免给这个遗失的世界中的生命带来灭顶之灾。2010年的第六次会议上讨论了如何避免钻探产生污染、不对环境造成破坏等细节问题。SCAR在2011年的南极条约协商会议上批准了“南极冰川湖泊勘探行为守则”，自1996年东方站停止钻探算起，经过了15年的规划和讨论，三个冰下湖泊探测任务终于可以开始实施了。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cbr\u003E1、俄罗斯——沃斯托克湖（Lake Vostok）\u003Cbr\u003E2、英国——埃尔斯沃思湖（Lake Ellsworth）\u003Cbr\u003E3、美国——惠兰斯湖（Lake Whillans）\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E不过遗憾的是，俄罗斯仍将使用这个旧钻孔。俄罗斯南极探险队负责人瓦列里·卢金说明了他们的方案：在距离湖面剩余50米时，将改用一种新的热钻头，利用洁净消毒的硅油液进行钻孔；当传感器检测到了钻入水中时，立即停止并拔出钻头，压力将使湖水上升到钻孔中并冻结；然后，再次重新向下钻取冰芯。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E2012年2月，他们终于首次钻到了水面，然而意外的是，巨大的压力使湖水喷涌而上了几百米，不可避免的混合了煤油，冻结之后被取出的冰芯含有千分之一的煤油。2013年，冰芯的分析结果发表了，研究小组发现了3507个基因序列，94%来自细菌、6%属于真核生物；报告的结论指出，沃斯托克湖中含有复杂的生物网络，包括细菌、真菌和原生生物，以及更为复杂的软体动物（注：这些分析来自于冰芯中含有的DNA，并不是说真的发现了这些生物的真实身体组织）。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E其中，研究小组发现了一个未知细菌的DNA，在2012年的国际基因数据库中没有匹配的结果，他们希望这是沃斯托克湖所独有的。然而，同一研究机构的实验室负责人克罗列夫指出，这个细菌可能来自于污染物并使用煤油作为能量（参考尼龙菌突变）。来自科学界的批评者认为，在他们可以获取未被污染的湖水样本之前，不会得到有价值的信息。但这并不妨碍媒体对于这个划时代的科研行动和成果的肯定性报道，当然也受到了普京的表彰（但却不给足够的经费）。在重启钻探的这个过程中，因为俄罗斯的技术涉及到煤油和氟利昂的使用，美国和英国等多个国家一直试图说服俄罗斯先不要钻透湖面，直到热水钻这类清洁钻探技术可供使用再开始。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E在接下来的三年里，俄罗斯团队在距离湖面500米的高度上，又开启了一个平行钻孔（钻头在这个高度横向钻进，然后再垂直向下）。瓦列里·卢金表示他们正在尽一切努力避免重复过去的失误，但他们也更有野心，不仅计划从表面采集冰芯，而且要在更深的湖中直接取水；为此，已经开发了一个特殊的50KG重的探头，以确保收集的水不被防冻液污染，这个探头能够收集至多1升的水。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E但再次遗憾的是，瓦列里·卢金在2015年初表示，由于资金减少，他们将不得不停止在2015年12月～2016年2月的这个夏季对沃斯托克湖的研究工作。卢金说，考察队是由国家预算直接提供资金，2015年分配了1800万美元，但在2016年将减少到1600万美元，不足以继续在湖上工作。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E埃尔斯沃思湖位于一个深槽底部、西南极冰盖中心冰面下3400米，150米深，面积约29平方公里。英国研究小组为此筹划研发了十多年，可谓在技术、设备、工程、防范污染、环境处理等方面都做好了充足而详尽的准备。\u003Cbr\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-c3bdd8d4086abd26d47454_b.jpg\& data-rawwidth=\&1280\& data-rawheight=\&960\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&1280\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-c3bdd8d4086abd26d47454_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg src=\&data:image\u002Fsvg+utf8,&svg%20xmlns='http:\u002F\u002Fwww.w3.org\u002FFsvg'%20width='1280'%20height='960'&&\u002Fsvg&\& data-rawwidth=\&1280\& data-rawheight=\&960\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb lazy\& width=\&1280\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-c3bdd8d4086abd26d47454_r.jpg\& data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-c3bdd8d4086abd26d47454_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-12c3c0bdc953faf7eeecca_b.jpg\& data-rawwidth=\&1280\& data-rawheight=\&902\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&1280\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-12c3c0bdc953faf7eeecca_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg 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class=\&origin_image zh-lightbox-thumb lazy\& width=\&630\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-c32f340eba3fd5b0f05cd5_r.jpg\& data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-c32f340eba3fd5b0f05cd5_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E他们用了7天时间钻透冰盖，湖水在钻孔中上升了28米，水温是-0.5℃。日获得第一份样品，研究人员形容为蜂蜜色的汤，含有丰富的矿物质。第二天的现场研究中观察到了细菌，在接下来的几天里进行的测试证实细菌是活的，这里的环境形成于12万年或百万年前。后两天里，收集了30升湖水、采集了8个60厘米长的沉积物岩芯。普利斯库的团队在之后的一年中经研究发现，每毫升湖水中含有13万个细胞，与世界上大部分地区的深海中微生物密度相似，但比陆地湖泊中低200倍；DNA测序揭示了3931种细菌和古细菌，比地球上其它封闭系统的生态要复杂得多；这些细菌多数与已知的微生物相关，主要通过分解矿物质获得能量。下图是水下摄像机拍摄的惠兰斯湖底的情况。\u003Cbr\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-ddef188ce13fde982f38c432a2ba2816_b.jpg\& data-rawwidth=\&590\& data-rawheight=\&331\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&590\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-ddef188ce13fde982f38c432a2ba2816_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg 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data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-1cb575d10eb0dd9909a74fba_r.jpg\& data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-1cb575d10eb0dd9909a74fba_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E目前，DNA测序不排除惠兰斯湖中有更复杂生命的可能性，并且湖水上面的冰层能够通过其中包含的气泡向湖中供应氧气。研究人员对湖泊微生物的起源感到困惑，最大的问题是它们是“幸存者”还是“到达者”？是冰封之前就已存在的，还是空气中的微生物随着冰川运动和融化而到达底部湖泊的；因为惠兰斯湖距离冰架接地线仅100公里，也可能是由渗入冰盖下的海水带来的；接地线会随着冰层厚薄而变化，过去几千年中湖泊也可能与海洋交换了水和微生物。下图是来自惠兰斯湖水样品培养的细菌菌落。\u003Cbr\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-ae0ddcc448a_b.jpg\& data-rawwidth=\&630\& data-rawheight=\&489\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&630\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-ae0ddcc448a_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg src=\&data:image\u002Fsvg+utf8,&svg%20xmlns='http:\u002F\u002Fwww.w3.org\u002FFsvg'%20width='630'%20height='489'&&\u002Fsvg&\& data-rawwidth=\&630\& data-rawheight=\&489\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb lazy\& width=\&630\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-ae0ddcc448a_r.jpg\& data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-ae0ddcc448a_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E 了解完了这三个冰下湖泊探测任务的进展之后，大家是不是略感失望，并没有看到一些出乎意料的结果。别急，我们再来看另一个科研团队的工作成果。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E2015年1月，北伊利诺伊大学63岁的冰川地质学家罗斯·鲍威尔带领的探险队，在罗斯冰架的接地线（基线）附近使用热水钻打了个740米深的洞，此处距离冰架边缘850公里，钻孔下方的海水只有10米深，他们将一个小型水下机器人（Deep-SCINI）降入了海水中。流入罗斯冰架的主要是惠兰斯冰川，他们的工作开始于上一年的12月，运输了400吨的燃料和设备建立起这个临时营地，距离最近的永久基地有1000公里远。（若不了解冰川、冰架：\u003Ca href=\&https:\u002F\\u002Fquestion\u002F2Fanswer\u002F\& class=\&internal\&\u003E如何看待南极半岛最大冰架出现裂缝？ - 大地的回答 - 知乎\u003C\u002Fa\u003E）\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E（之前没有对冰架的概念进行说明，让大家误以为这是在冰下湖上钻的孔。冰架下方的水与海洋是联通在一起的，这个孔不是在冰盖上钻的。南极冰盖在自身重力的作用下，以每年1～30米的速度，从内陆高原向四周沿海地区滑动，形成了几千条冰川。冰川入海处形成面积广阔的海上大冰舌，这就是海上冰架的来源，冰架也就是大陆冰盖向海洋中延伸的部分，是与大陆冰相连的海上大面积的固定浮冰。海上的冰架与陆上冰的分界线称作接地线（基线）。冰架的厚度可达100至1000米，绵延进海中几百上千公里。因密度比水小，冰架水面上的部分约有全部体积的十分之一，南极洲海岸有44%都连接着冰架。）\u003Cbr\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-b200a61874aaf7ab262e_b.jpg\& data-rawwidth=\&945\& data-rawheight=\&680\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&945\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-b200a61874aaf7ab262e_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg src=\&data:image\u002Fsvg+utf8,&svg%20xmlns='http:\u002F\u002Fwww.w3.org\u002FFsvg'%20width='945'%20height='680'&&\u002Fsvg&\& data-rawwidth=\&945\& data-rawheight=\&680\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb lazy\& width=\&945\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-b200a61874aaf7ab262e_r.jpg\& data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-b200a61874aaf7ab262e_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003EDeep-SCINI水下机器人，由来自内布拉斯加-林肯大学的团队设计制造。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E那么最终有没有什么激动人心的发现呢？在这个没有阳光、极端贫瘠的冰下岩石海滩上，钻孔之后的第八天，1月15日，带有机械手和取样器的1.5米长的水下机器人被缓缓降入洞中，停止在距海底1米高的深度。挤在控制室中的十几个人的眼睛都紧盯着屏幕，一个优美的、起伏不定的阴影出现在了画面中，或许是被机器人的灯光所吸引，距离镜头越来越近，居然出现了一条半透明的鱼。。。\u003Cbr\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-92f54f37edb936ae77a4_b.jpg\& data-rawwidth=\&589\& data-rawheight=\&439\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&589\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-92f54f37edb936ae77a4_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg src=\&data:image\u002Fsvg+utf8,&svg%20xmlns='http:\u002F\u002Fwww.w3.org\u002FFsvg'%20width='589'%20height='439'&&\u002Fsvg&\& data-rawwidth=\&589\& data-rawheight=\&439\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb lazy\& width=\&589\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-92f54f37edb936ae77a4_r.jpg\& data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-92f54f37edb936ae77a4_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-6ff865e98b1b_b.jpg\& data-rawwidth=\&600\& data-rawheight=\&450\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&600\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-6ff865e98b1b_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg src=\&data:image\u002Fsvg+utf8,&svg%20xmlns='http:\u002F\u002Fwww.w3.org\u002FFsvg'%20width='600'%20height='450'&&\u002Fsvg&\& data-rawwidth=\&600\& data-rawheight=\&450\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb lazy\& width=\&600\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-6ff865e98b1b_r.jpg\& data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-6ff865e98b1b_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E简陋的控制室里面，人们沸腾了～～在接下来的6个小时中，研究人员看到了20到30条这样的鱼。在距离钻孔20～30米的机器人活动范围内，共两天的观察中，他们还看到了另外两种类型的更小的鱼，一种黑色的、一种橙色的，还有几十个红色的甲壳类，以及一些海洋无脊椎动物。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E将机器人取出之后，另一台测量水流、温度和盐度等数据的仪器被降入水底20个小时。一盏灯被用来吸引甲壳类和好奇的鱼，他们在上面制作了一个陷阱，最终捕获了少量的红色端足目甲壳类动物，但是没有捕到鱼。\u003Cbr\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-5cd4febc7ec1d57fc1de2285652baffd_b.jpg\& data-rawwidth=\&600\& data-rawheight=\&556\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&600\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-5cd4febc7ec1d57fc1de2285652baffd_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg src=\&data:image\u002Fsvg+utf8,&svg%20xmlns='http:\u002F\u002Fwww.w3.org\u002FFsvg'%20width='600'%20height='556'&&\u002Fsvg&\& data-rawwidth=\&600\& data-rawheight=\&556\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb lazy\& width=\&600\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-5cd4febc7ec1d57fc1de2285652baffd_r.jpg\& data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-5cd4febc7ec1d57fc1de2285652baffd_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E对于微生物学家来说，最重要的事情并不是发现鱼本身，而是对于这个未知环境的描述。在这里栖居的只能是代谢率低微的微生物，那么问题来了，这些鱼究竟吃什么呢？在这个极度贫瘠的环境中，生物如何获得足够的能量呢？\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E从冰架海底取出的海水样品非常清澈，海底沉积物中充满了没有营养价值的碎石头，毫无生命气息。而从海洋或湖泊的底部取出的淤泥，通常都会闻到由微生物产生的气体味道，比如硫化氢；正常海洋底部大都是泥泞的沉积物，落满来自于上部海洋的腐烂有机碎屑，而这里看起来什么都没有，似乎被体量巨大的冰川流动反复冲刷得只剩下石头。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E食物的来源之一可能是浮游生物，生长在罗斯海中处于阳光照射的水域，然后被冰架下的水流带到这里。但海洋模型表明，这种食物需要在寒冷黑暗的冰架下漂流六、七年，才能抵达接地线区域，沿途不是被吃掉就是死了，到达这里太难了。这里的生态系统还有可能是由来自地球内部的化学能提供，微生物可以从几百米深的古老海洋沉积物中渗出的铵或甲烷获取能量，不需要依赖阳光。细菌和微生物也可能来自于从冰上掉下来的矿物颗粒，或者内陆冰盖流出的水。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E实际上，从火山热泉、海底海沟、冰冻荒原、深层土壤一直到大气平流层等各种不可想象的极端环境中，如果在任何一个地方没有发现微生物生命的存在，才是一个真正的大发现。在地球上，生命的存在似乎不足为奇。但多细胞生物、尤其是动物的存在和包括食物链在内的庞大生态系统的形成，的确是非凡的事件。放大了来看，整个地球也是一个孤立封闭的系统，除了太阳辐射的光子之外，地球与外部环境一直处于隔绝之中；四十多亿年来，面对大规模火山爆发、小行星撞击、气候剧变等一系列挑战，地球仍然产生了高度复杂的生命和丰富多样的生态系统。从某种程度上来说，沃斯托克湖可以近似的看作是地球的一个缩影。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E我推测，沃斯托克湖中必然会存在古细菌等不依赖阳光的微生物，鉴于其庞大的水量和空间，有很大可能性存在更高级一些的软体、甲壳动物和少量鱼类；其独立的进化树并不会与外界有过大的差异，只是在适应诸如高浓度氧气、贫瘠的养分、高压、猎食等特有的环境因素上有所微调。简单的来说，其物种形态应该与外界差不多，产生奇形异状怪物的概率非常小。当然，这一切都需要等到水下机器人能够长期游弋在沃斯托克湖中时才能揭晓。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E沃斯托克湖这个极端封闭的环境，其生态系统的研究对我们带来的最大启示就是“欧罗巴”，也就是木卫二等星球冰壳之下的液态海洋中是否存在生命的可能性，由此将使人类对于生命的认识进入一个新的维度。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E德克萨斯大学行星科学家布兰妮·施密特，研发了一种能够通过钻孔的系链式潜水机器人。施密特希望未来能够使用类似的技术来寻找木卫二冰壳下海洋中的生命。她说道：“我并非100%确定在木卫二上有生命，但是如果没有的话，我希望了解为什么没有。”\u003Cbr\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-7be2f310dbfdf82c53c37_b.jpg\& data-rawwidth=\&960\& data-rawheight=\&720\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&960\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-7be2f310dbfdf82c53c37_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg src=\&data:image\u002Fsvg+utf8,&svg%20xmlns='http:\u002F\u002Fwww.w3.org\u002FFsvg'%20width='960'%20height='720'&&\u002Fsvg&\& data-rawwidth=\&960\& data-rawheight=\&720\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb lazy\& width=\&960\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-7be2f310dbfdf82c53c37_r.jpg\& data-actualsrc=\&https:\u002F\\u002Fv2-7be2f310dbfdf82c53c37_b.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cnoscript\u003E\u003Cimg src=\&https:\u002F\\u002Fv2-1f3dcf318fd0607821bfbf_b.jpg\& data-rawwidth=\&590\& data-rawheight=\&610\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&590\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-1f3dcf318fd0607821bfbf_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Fnoscript\u003E\u003Cimg 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Date(&T19:03:11.000Z&),&canComment&:false,&commentPermission&:&anyone&,&commentCount&:168,&collapsedCount&:0,&likeCount&:2425,&state&:&published&,&isLiked&:false,&slug&:&&,&isTitleImageFullScreen&:false,&rating&:&none&,&titleImage&:&https:\u002F\\u002Fv2-edb852dddcc_r.jpg&,&links&:{&comments&:&\u002Fapi\u002Fposts\u002F2Fcomments&},&reviewers&:[],&topics&:[{&url&:&https:\u002F\\u002Ftopic\u002F&,&id&:&&,&name&:&进化论&},{&url&:&https:\u002F\\u002Ftopic\u002F&,&id&:&&,&name&:&生态学&},{&url&:&https:\u002F\\u002Ftopic\u002F&,&id&:&&,&name&:&南极&}],&adminClosedComment&:false,&titleImageSize&:{&width&:1200,&height&:1080},&href&:&\u002Fapi\u002Fposts\u002F&,&excerptTitle&:&&,&column&:{&slug&:&stardust-x&,&name&:&星尘探索&},&tipjarState&:&inactivated&,&annotationAction&:[],&sourceUrl&:&&,&pageCommentsCount&:168,&hasPublishingDraft&:false,&snapshotUrl&:&&,&publishedTime&:&T03:03:11+08:00&,&url&:&\u002Fp\u002F&,&lastestLikers&:[{&bio&:&小学生&,&isFollowing&:false,&hash&:&2dca9ce158&,&uid&:940900,&isOrg&:false,&slug&:&lu-xiao-yu-60-53&,&isFollowed&:false,&description&:&&,&name&:&吕晓宇&,&profileUrl&:&https:\u002F\\u002Fpeople\u002Flu-xiao-yu-60-53&,&avatar&:{&id&:&da8e974dc&,&template&:&https:\u002F\\u002F{id}_{size}.jpg&},&isOrgWhiteList&:false,&isBanned&:false},{&bio&:&&,&isFollowing&:false,&hash&:&7dbb2befbc04f157b1d33&,&uid&:64,&isOrg&:false,&slug&:&jlangplusplus&,&isFollowed&:false,&description&:&&,&name&:&rsgAh&,&profileUrl&:&https:\u002F\\u002Fpeople\u002Fjlangplusplus&,&avatar&:{&id&:&bddeeb3d76c38acb1bdcbd&,&template&:&https:\u002F\\u002F50\u002F{id}_{size}.jpg&},&isOrgWhiteList&:false,&isBanned&:false},{&bio&:&云计算工程师&,&isFollowing&:false,&hash&:&e9ddbdac7bf3&,&uid&:24,&isOrg&:false,&slug&:&ding-hai-yang-62&,&isFollowed&:false,&description&:&Work 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src=\&https:\u002F\\u002Fv2-fae81fcebab29b7cd9c80fff_200x112.jpg\& data-rawwidth=\&848\& data-rawheight=\&460\& class=\&origin_image inline-img zh-lightbox-thumb\& data-original=\&https:\u002F\\u002Fv2-fae81fcebab29b7cd9c80fff_r.jpg\&\u003E地球上的实测最低温度是零下89.2℃，日测于俄罗斯南极东方站，这里几乎是世界上最寒冷的地方。8月最冷，平均气温-68℃；12月最热，平均气温-31℃；极端最高气温-12℃（2002年1月），年平均气温为-55℃。 但这里的环境并非从古至今一直如此恶劣，…&,&reviewingCommentsCount&:0,&meta&:{&previous&:null,&next&:{&isTitleImageFullScreen&:false,&rating&:&none&,&titleImage&:&https:\u002F\\u002F50\u002Fv2-31effe6bd0d4c5a83b186d9e_xl.jpg&,&links&:{&comments&:&\u002Fapi\u002Fposts\u002F2Fcomments&},&topics&:[{&url&:&https:\u002F\\u002Ftopic\u002F&,&id&:&&,&name&:&基因&},{&url&:&https:\u002F\\u002Ftopic\u002F&,&id&:&&,&name&:&合成生物学&},{&url&:&https:\u002F\\u002Ftopic\u002F&,&id&:&&,&name&:&生命起源&}],&adminClosedComment&:false,&href&:&\u002Fapi\u002Fposts\u002F&,&excerptTitle&:&&,&author&:{&bio&:&
存在、起源、未来～～&,&isFollowing&:false,&hash&:&2a3b1f0dad863bdd6774d&,&uid&:32,&isOrg&:false,&slug&:&stardust-x&,&isFollowed&:false,&description&:&我是谁，从哪里来，又将去向何方......曾几何时，如此简短的话语深深触动我们的灵魂。苍茫世界，我们又是如此的容易遗忘，迷失于框架人生，走向已知规则的终点，结束一个自然生物的轮回。然而，当你仰望着浩瀚星空之时，压抑于内心深处的那声呐喊终将爆发：Who am I o o o &,&name&:&大地&,&profileUrl&:&https:\u002F\\u002Fpeople\u002Fstardust-x&,&avatar&:{&id&:&v2-b4fc4afd2ec3e7f163b2&,&template&:&https:\u002F\\u002F50\u002F{id}_{size}.jpg&},&isOrgWhiteList&:false,&isBanned&:false},&column&:{&slug&:&stardust-x&,&name&:&星尘探索&},&content&:&\u003Cp\u003E本篇文章很长，阐述了这个领域的发展历程和当前取得的主要成就，对于每一项成果究竟是如何做的、做到了什么程度着墨较多，大家可以根据细分章节选择性阅读。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E1. \u003C\u002Fb\u003E改造生物的历史与基础；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E2. \u003C\u002Fb\u003E合成噬菌体phiX174；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E3. \u003C\u002Fb\u003E合成病毒带来的争议与影响；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E4. \u003C\u002Fb\u003E现阶段，人类是否有能力制造出超级病毒？\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E5.\u003C\u002Fb\u003E 合成生殖支原体DNA；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E6. \u003C\u002Fb\u003E原核细胞间染色体移植实验；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E7.\u003C\u002Fb\u003E 合成丝状支原体DNA；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E8.\u003C\u002Fb\u003E 生与死之间的一个碱基；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E9.\u003C\u002Fb\u003E 第一个合成生命诞生；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E10.\u003C\u002Fb\u003E 合成细胞膜，模拟第一个原始细胞的形成、生长与分裂；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E11.\u003C\u002Fb\u003E 无细胞情况下的人工半合成核糖体；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E12.\u003C\u002Fb\u003E 基因无变化，通过干扰生物电网络而改变身体形态的再生研究；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E13.\u003C\u002Fb\u003E 使小鸡胚胎长出两对“趾头”的音猬因子；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E14.\u003C\u002Fb\u003E 人体再生技术研究；\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E15.\u003C\u002Fb\u003E 结束语。 \u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E诺贝尔奖获得者、著名物理学家理查德·费曼因为始终坚持这样一个观点而为人们所称道：“\u003Cb\u003E凡是我们做不出来的，就是我们还不理解的\u003C\u002Fb\u003E。”对生命也是如此，若我们无法还原最简单的生命体，就很难说对生命有了清晰而透彻的认识。 \u003C\u002Fp\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E作为最基本单元的细胞通过DNA，指挥着成千上万的蛋白质机器人，利用能量构建出高度有序、复杂的生命体。物理元素通过化学反应，产生了思维意识、形成了自我感觉，然后又能反过来改造物质世界。。。甚至创造新的生命～～\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E生命体的本质是一个能够自我维持、复制和演化的化学系统，虽然对于人类当前的科技能力来说是极度复杂的，但仍然是一个化学系统，当前我们认为生命体是完全遵循物理和化学规律的产物。如果无法从零开始制造出来，可能是对于生命和物理规律的理解与掌握还不够，仍然存在尚未发现的基本的自然规则。毕竟生命终归是包含在宇宙的运转之中，是宇宙的基本特性之一。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E1. 改造生物的历史与基础\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E在生命体与非生命体之间，是否在本质上存在着绝对的不连续性？ \u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E1828年，德国化学家弗里德里希·维勒，在实验室中意外的人工合成了 “尿素”，在不需要任何生命体的肾脏的情况下制造了出来，科学史上的这个里程碑打破了无机物与有机物之间的界限。在这之前有机物被认为只能来自于生命活动、只能通过专属于生物界的神秘的“生命力”才能产生。当时诞生的这种我们每天都放水的蛋白质代谢废物，对经久不衰的“活力论”产生了那么一点点的冲击。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E以1859年路易·巴斯德著名的曲颈瓶实验为先导，众多科学家后续完成的一系列工作所取得的明确证据最终排除了“自然发生说”。既然生命不能从非生命的无机物中自发的产生，那么所有活细胞就只能来自于已有的细胞，也就是现代病理学之父鲁道夫·菲尔绍于1855年提出的“\u003Cb\u003E生物发生法则\u003C\u002Fb\u003E”。而德国演化生物学家奥古斯都·魏斯曼则在1880年将一个重要的推论引入了生物发生法则：“\u003Cb\u003E若要探知当今活细胞最根本的起源，就必须回到远古时代\u003C\u002Fb\u003E”。也就是与达尔文和华莱士的进化论观点相同，生命必定存在一个共同的祖先。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E基于达尔文的猜想，俄罗斯人亚历山大·奥巴林和英国人霍尔丹在20世纪初，分别独立的提出了正式的科学理论，即“奥巴林——霍尔丹假说”；1953年的米勒——尤里实验为这一假说提供了一定程度的支撑；随着分子生物学的不断发展，RNA世界假说逐渐扩大了影响范围，也就是LUCA（last universal common ancestor），意为最后的共同祖先。但上述的这三个方面都仍然存在着一些我们无法解释的关键细节问题（\u003Ca href=\&https:\u002F\\u002Fquestion\u002F2Fanswer\u002F\& class=\&internal\&\u003E进化论怎样解释生命从无到有这最关键的一个环节？ - 大地的回答 - 知乎\u003C\u002Fa\u003E）。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E活细胞的出现极为复杂，它产生于纠缠、反馈、循环的大量相互作用的化学过程之中，而仅根据其间发生的反应和构成过程似乎仍不足以完整的描述和解释生命现象。既然远古时期所残留下的线索太少，而我们又无法回到生命最初诞生的那个时间点，那么我们是否能够尝试在实验室中从零开始人工的制造出一个简单的生命体呢？\u003Cb\u003E通过重造生命来最终理解生命\u003C\u002Fb\u003E这个过程，对于探知生命起源的秘密和生物学发展以及人类未来的重要性不言而喻——合成生物学有较大的概率开启一个新时代。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E出生于德国的美国生物学家雅克·洛布（Jacques Loeb，1859——1924）或许是第一位真正意义上的生物工程师，洛布在实验室中创造出了双头蠕虫和其它许多东西，最著名的是在没有受精的情况下用酪酸和高渗海水处理使海胆卵子独自发育成胚胎（单倍体），这是人类历史上第一例人工单性生殖实验。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E开创先河极为困难，但之后就容易了许多，大家尝试一下也可以在家里制造出双头小怪物。养几条扁形动物门的涡虫，使用刮胡子的老式双面刀片，在眼点后方横向切去头部，然后沿身体纵轴切开一个长度约为残留体长二分之一的开口。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cimg src=\&http:\u002F\\u002Fv2-b66b9ea9ffd39b5c4070a0_b.jpg\& data-rawwidth=\&739\& data-rawheight=\&276\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&739\& data-original=\&http:\u002F\\u002Fv2-b66b9ea9ffd39b5c4070a0_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E\u003Cp\u003E接下来等两到三周，你的双头小怪物就开始比翼齐飞了（放心，切下去的头部也会再长成一条完整的涡虫）。 \u003Cfigure\u003E\u003Cimg src=\&http:\u002F\\u002Fv2-3bfbd7aa3ccda92f37dd3_b.jpg\& data-rawwidth=\&937\& data-rawheight=\&717\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&937\& data-original=\&http:\u002F\\u002Fv2-3bfbd7aa3ccda92f37dd3_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E太简单了？挑战一下难度，那再拼接一下。\u003Cbr\u003E\u003Cfigure\u003E\u003Cimg src=\&http:\u002F\\u002Fv2-5bd7a134d1fc8aec9ba6a720cc58530d_b.jpg\& data-rawwidth=\&444\& data-rawheight=\&388\& class=\&origin_image zh-lightbox-thumb\& width=\&444\& data-original=\&http:\u002F\\u002Fv2-5bd7a134d1fc8aec9ba6a720cc58530d_r.jpg\&\u003E\u003C\u002Ffigure\u003E对于再生能力极强的低等生物通过物理化学等手段进行的改造，并没有在本质上改变这个物种，只是充分利用了它们的生长特性。直到1953年发现了DNA结构（詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克共同发现，诺贝尔奖），并且科学界经过一番坎坷在20世纪60年代广泛接受了是DNA而不是蛋白质才是遗传物质，一直到60年代末使用限制性内切酶（维尔纳·阿尔伯、汉密尔顿·史密斯各自独立发现，诺贝尔奖）拼接DNA这项技术的出现，分子生物学才终于开始兴起。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E细菌保护自身不受外源性DNA侵扰的一个关键机制就是限制性内切酶，它能够迅速切断进入细胞的外来物种DNA。不同特异性的酶能够识别某种特定的碱基编码序列，而不会切断其它编码序列的DNA链，至今已经从300多种不同的微生物中分离出约4000种限制性内切酶。这使得科学家们拥有了操纵DNA的能力，就像使用文字编辑软件剪切和拷贝文本一样，当然实际的使用情况要复杂得多、限制也很大。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E一旦破译出写入了生命的结构和功能的基因组，我们就可能逐步的最终全面了解细胞是如何工作的，从而可以通过重新编辑DNA来改进和改变生命形态。但研究和实践表明，遗传密码的作用机理远远比之前的乐观估计要艰深复杂得多。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E到了20世纪70年代，拼接基因、进行不同物种DNA重组的革命开始了，人类正式拉开了干预生命本质的帷幕\u003C\u002Fb\u003E。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E斯坦福大学的保罗·伯格在1971年首开先河，他拼接了一段噬菌体DNA，然后将其植入了猿猴病毒SV40的DNA中（诺贝尔奖）。接下来的一个重大进展是，将一种细菌的DNA植入到另一种细菌中，从而外源DNA在每一次分裂繁殖时都能被复制，这项工作是由加州大学的伯耶和斯坦福的科恩在1972年共同完成的，他们将葡萄球菌DNA片段与质粒连接后转入了大肠杆菌；这项研究揭示了遗传物质能够在两个不同的物种之间进行传播，打破了人们长期以来的认识。之后，科学家们又将提取自非洲爪蟾的基因植入了大肠杆菌中，这又是一个异种基因交换的重大突破。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E而第一只转基因哺乳动物是由鲁道夫·耶尼施和比阿特丽斯·明茨在1974年创造出来的，他们将外源基因植入了小鼠胚胎中。不可避免的，这种基因工程实验在社会中引起了广泛且深入的担忧，一些美国科学家建议应当暂停。经过激烈的论战，直到1976年，美国国家卫生研究院发布了DNA重组研究的安全指南之后工作才得以继续。尽管公众对于这种技术的快速发展仍感到不安，但世界各地如雨后春笋般出现了很多开发基因重组技术的公司。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E以1982年诞生的第一个商业基因重组科技产品“大肠杆菌重组人胰岛素蛋白（优泌林）”的上市为起点，分子生物学开始了爆发性增长，众多研究机构和生物科技公司都在设计种类繁多的代谢途径以诱发细胞生成各种各样的生物产品，在涉及医药、食品、化工、农业、环境和能源等与我们生活息息相关的领域中得到了快速发展，应用前景广阔。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E早在1955年，弗雷德里克·桑格（两次诺贝尔奖）就已经将胰岛素的氨基酸序列完整的测出来了，同时表明蛋白质具有明确的三维立体结构。但DNA测序的进展却十分缓慢，每个月、甚至每年只能完成几个碱基对的测序。直到1975年发展出的桑格测序法，才使得人类基因组计划等研究具备了实施的基础。而基因狂人克雷格·文特尔，在桑格和勒罗伊·胡德基础上独创的“全基因组霰弹测序法”则极大的加速了破译遗传密码的进程；在宏基因组学领域，他的环境霰弹测序方法同样展现出了巨大的价值。（这一段历史牵涉了学术界、政治和商业公司、同行、同事、朋友、配偶的恩怨情仇。感兴趣的可以阅读文特尔的自传《解码生命》、James·Shreeve2004年出版的《基因组战争》（The Genome War）和时任美国国家卫生研究院院长与国际人类基因组计划首席科学家的弗朗西斯·柯林斯2010年出版的《生命的语言》附录C。）\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E随着更多病毒和细菌测序结果的涌现，我们不禁要问：这个写入了生命结构和功能的基因集到底意味着什么？\u003Cb\u003E如何获得一个细胞维持生命和繁衍的最小基因集呢？\u003C\u002Fb\u003E这个生存所必需的最少数量基因的组合，距离理解地球上诞生的第一个自复制体还有多远？\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E2. 合成噬菌体phiX174\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cbr\u003E自立门户、创建私人研究所（JCVI）的文特尔团队，先后尝试了基因敲除和克莱德·哈奇森想出来的转座子诱变法，来对生殖支原体细菌进行研究后估计的结果是：生殖支原体中有180～215个基因不是至关重要的，而必不可少的基因为265～350个，在后者当中有111个基因的功能是目前还不知道的。这些方法显然都达不到他们所追求的、精确的、生命的最小基因集的目标，并且通过实验过程明确了一些可有可无的基因也可能是无法被全部敲除的。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E受制于分子生物学工具的有限性和转座子数据的局限性，他们得出一个结论：\u003Cb\u003E想要得到最小基因组的唯一方法，就是只使用必不可少的基因通过化学方法从头开始合成一个完整的细菌染色体\u003C\u002Fb\u003E。这是一个巨大的挑战，尽管在这之前的近半个世纪科学家们一直在编辑小片段的基因，但是从来没有人合成过任何一个完整的DNA。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cbr\u003EDNA的化学合成工作可以追溯到20世纪60年代，但是直到20世纪80年代科罗拉多大学的马尔文·卡拉瑟斯发明了自动化DNA合成机器以后才获得了实质性进展。DNA合成仪使用装有碱基A、T、C、G的四个瓶组和一些试剂瓶组，能够按照指定的顺序将碱基添加到寡核苷酸链上生成一个短链DNA，之后再通过化学方法人工将这些短链DNA连接起来。但是，随着寡核苷酸长度的增加，DNA合成仪的产量和精度都会下降。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E文特尔团队在1996年第一次开始讨论合成一个完整的基因组时，世界上已经制造出来的最长的DNA片段只有几千个碱基对，而他们所计划要合成的当时已经完成测序的含有基因最少的生殖支原体是582970个碱基对。因此，需要发展出新的方法来实现这一目标，为了验证可行性，他们决定首先尝试是否能够按照原样合成出比较简单的、包含5384个碱基对的具有活性的噬菌体phiX174的基因组。这也是第一个被人类测序的DNA病毒，它的攻击目标是大肠杆菌，由含有11个基因的环状DNA染色体组成，包裹在二十面体的蛋白质外壳中。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E而早在还没有出现DNA测序技术的1967年，阿瑟·科恩伯格（父子各获诺贝尔奖）就已经使用他发现的DNA聚合酶和其他五个团队发现的DNA连接酶，复制出了多个具有感染性的phiX174病毒副本。这一研究在当时引起了巨大的轰动，时任美国总统林登·约翰逊在发表演讲时激动的宣布了这个消息。之后，满世界的头条新闻大都是：“这预示着诞生第一个合成生命的日期即将来临！”但50年后的今天，我们距离这个目标仍很遥远，研究越深入问题越复杂，尚未跨越临界点。（当前的成果是能够人工合成DNA序列较短的细菌的具有生命活性的完整染色体，在合成生命这个目标的道路上迈出了关键的一步。）\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E由于当时的DNA合成仪只能产出约一半具有正确链长的片段，其余的大多是短链分子并且其中会包含有合成错误的基因编码，对于生命来说这种精度是致命的，所以文特尔们1997年的第一次尝试失败了，他们合成出的DNA链没有一条具有感染活性。即使是这样一个小小的病毒，想要精确合成其DNA也是一个几乎不可能完成的任务，更不用说合成出比这长一百多倍的生殖支原体基因组了。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E作为一个团队，他们不得不从长计议，认真的审视“合成生命”这个最终目标究竟能否实现？此时，人类基因组测序计划正进行得如火如荼，文特尔狂热的、用自己的办法强行参与了进来，使得对于制造病毒问题的思考推迟了几年。完成人类基因组测序工作后，他们重新回到了这个具有挑战性的研究项目，并且下定决心，一定要取得成功，此时已是2003年。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E这一次，文特尔们已经知道，在合成的DNA片段中只有一半具有正确的长度，所以他们想出了一个巧妙的办法来将错误的短链剔除。就是利用带负电荷的核酸分子在电场的作用下通过琼脂凝胶进行移动的过程中，短链的DNA片段移动得更快这个特点，使用一把刀片将凝胶简单的进行切片，就能够将长度合适的片段分离出来，一个凝胶电泳就解决了。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E通过DNA连接酶将合成仪制造出的短链片段接起来，得到了一些平均长度约700个碱基的片段；再运用一种被称为聚合酶循环组装法的方式，使这些较大的片段能够不断的拼接在一起，一直重复循环使DNA链增长到覆盖整个基因组为止；最后一步就是将这条线性DNA连接成具有感染性的环状。还需要通过DNA扩增方法制造出多个染色体副本。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E接下来，就是至关重要的验证了，看是否能够成功的制造出正确的、具有传染性的合成基因组；当然，这个得由phiX174的攻击目标——大肠杆菌说了算。他们利用电穿孔技术，瞬时提高细胞膜的通透性，以将合成的DNA导入细胞内。当大肠杆菌被感染后，病毒将在菌群中传播，如果培养皿的菌苔上出现了斑块，那么就能表明已经组装出了足够多的病毒副本，而导致了宿主细胞破裂释放出病毒，并继续感染周围的大肠杆菌。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E当汉密尔顿·史密斯打开培养皿之后，给文特尔打电话让他尽快去实验室，他高兴的看到培养皿上到处都是明显的斑块，这个创造了历史的小团队激动之情难以言表。并且，他们\u003Cb\u003E制造合成基因组与感染细胞的整个过程只花了两个星期\u003C\u002Fb\u003E。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E3. 合成病毒带来的争议与影响\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cbr\u003E而在一年之前的2002年，纽约州立大学的埃卡德·威默团队制造出来了部分有效的脊髓灰质炎病毒。为了制造出这个RNA病毒，他们花费了整整三年时间，先是使用很多人工合成的短链DNA片段组装出包含7000个碱基对的病毒基因组，然后再利用RNA转录酶将这条合成DNA链转换成具有感染活性的病毒RNA。在这个过程中，他们也受到了DNA合成仪错误片段的影响，因此大大降低了病毒的活性。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E埃卡德·威默在发布报告的时候，决定更多的将其作为对科学界的一种警告，而不是作为一个突破性的科学研究成果，这就在吸引公众注意的同时也引发了巨大的争议。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E此时的国际社会背景是：2001年发生了911事件；同年9月18日开始，有人将装有炭疽杆菌的信件寄给了数个新闻媒体办公室和两名民主党参议员，造成5人死亡、17人感染。直到2008年FBI才锁定了炭疽攻击事件的嫌疑人布鲁斯·艾文斯博士，艾文斯在马里兰州弗雷德里克的政府生物防御实验室中工作；他曾于2003年获得了美国国防部颁发的致力于改进炭疽菌疫苗技术的最高荣誉奖，成为全美最优秀的生物武器专家之一；但当他判断自己将会被逮捕后，于7月27日服用大量对乙酰氨基酚自杀身亡。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E在2003年这个时间点上，文特尔将创造一个病毒的时间从以年来计算缩短为天，这个重大突破可谓是非常敏感的。所以，文特尔联系了资助威默的美国能源部告知了他们取得的成果。这一次，政府部门的反应十分迅速，第二天中午文特尔就与能源部科学办公室主任、总统科学顾问、白宫国土安全办公室生物恐怖主义研究发展部主任等人共进午餐了。午餐会议决定，需要让白宫来确定合成病毒研究结果发表所需要满足的限制条件。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E而早在十多年前，文特尔承担天花病毒基因组测序工作的时候，就已经敦促过政府机构审查这类问题了。当时，全球公共卫生领域经过几十年的激烈争论，决定彻底销毁保留在亚特兰大疾控中心和莫斯科国家病毒与生物技术研究中心的天花病毒。文特尔参加了一个专家小组，所有人都对公开发表病毒基因组数据表示担忧；毕竟人类历史上死于三番五次横扫世界的天花病毒的人，比所有其他传染病致死的总和还要多（艾滋病表示不服，有望打破这个纪录）。然而，小组讨论并没有取得有效进展，还没有上升到政府层面时，因为获知苏联正准备公开他们所测天花病毒的一条次要的DNA链的数据，美国政府就催促他们加快完成测序工作，以抢在苏联之前公布结果。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E所幸，这一次白宫非常仔细的审查了合成病毒工作的影响，经过广泛磋商和研究之后，最终决定支持文特尔公开发布他们合成phiX174基因组的成果和相关方法。在当时的恐怖攻击事件影响下，整个美国风声鹤唳、民众恐慌，文特尔在合成生命方面的研究工作很可能会被终止。之后美国成立了国家生物安全科学顾问委员会，专门关注这些有双重用途的生物技术发展。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E文特尔希望这类技术会使他们有能力设计出一些解决能源和环境问题的微生物，那将是他们为整个社会做出的重大贡献。phiX174基因组的成功合成，使文特尔确信他们已经解决了DNA合成工作中的关键性问题，具备创造一个完整的细菌合成基因组基础了。但当时他们并没有意识到，实现这一目标又花费了整整七年时间。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E4. 现阶段，人类是否有能力制造出超级病毒？ \u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E实际上，如果对这个“超级”的程度要求不是很高的话，那么并不是非常复杂，不需要创造全新的传播、入侵感染和致病方式。只要给\u003Cb\u003E高致命性病毒的DNA\u002FRNA内核，重新套上一个普通的、易感病毒的外壳\u003C\u002Fb\u003E就实现了，甚至可以针对人类免疫系统来设计专门的感染入侵方式。（大脑的想象力系统不知不觉中就会开启，大家都想到了什么？）\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E比较近似的实例：2008年，美国范德堡大学的Michelle M. Becker等人通过合成生物学方法，将原本不具备感染人类能力的蝙蝠SARS病毒中的受体结合域，替换为人SARS病毒的相应受体结合域，也就是替换了刺突蛋白的编码基因；由此转变成了能够感染人类的强毒株，在实验室中成功感染了小鼠和所培养的人呼吸道上皮细胞。但实际上，这是为SARS病毒的研究开发了平台，帮助科研人员了解动物源性病毒怎样获得感染人类的向性，促进了对SARS病毒变异的研究和预防。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E以当前的技术水平，超级病毒的诞生，对于顶级科学家来说并非难事，破坏远比建设要容易得多。科幻小说和电影中出现的，极少数疯狂科学家毁灭人类的可能性是存在的，并且难以限制，这是技术进步所带来的风险。即使是封杀掉整个生物学科，未来物理学的发展也可能会使小团体就拥有制造出核弹、反物质炸弹这种超级大杀器的能力。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E科技发展使人类拥有了强大的力量提高生产力和生活水平，但这也的确是一把双刃剑；尤其是人的意识形态多样化，无法通过教育和道德彻底的同化“自主意识”（也就是说，吃饱饭了，想啥的都有）。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E如果人类停留在原始人的纯天然状态，随着环境的剧变或地球的毁灭而自然灭绝，虽然的确是很绿色的生活，但是否有意义已无需多谈，因为仅就当前的人口基数而言，早已没有了回头路。哪怕是现在的科技停滞，若出现稍大或稍多的自然灾害、能源供给进入下降期、全球温度升高或降低几个摄氏度、对于更高生活质量的强烈追求等等，只要吹动草的风大一些就可能会导致世界进入人间地狱模式。（从这个角度来看，4000万美元预算的生化危机6:终章，虽然拍的烂了点，但给出的主题思想还是有一定启示意义的。保护伞公司认为全球变暖终将毁灭地球上适宜人类生存的环境状态，于是用飞机向全球释放了T病毒以消灭人类，自己躲在地下冬眠等待独享重启后的地球。）\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E所以，如今唯有加速科技的发展、加大对科研的投入，提高对抗风险的冗余度和防御能力，尽早找到几个放鸡蛋的篮子并想办法放进去。。。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E5. 合成生殖支原体DNA\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E文特尔认为：“我们已经完成了非常重要的一个步骤，走进了影响一切可能事物的开端，伴随着这个力量而来的是义务，我们必须解释清楚目的才能使全社会理解。而且更重要的是，我们必须要负责任的使用这种力量。”\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E因为按照原样人工合成生殖支原体582970个碱基对这么长的染色体，并将其移植到受体细胞中，而且还要能够成功“激活”这个合成基因组的工作已经进入了前无古人的未知区域，面对众多挑战，文特尔团队需要开发出一系列的新方法来实现。每一个微小的步骤都可能需要几十上百次这样大量重复、繁琐、枯燥、沉闷的实验工作，才能获得可行的精确参数和操作过程。然而，这些新方法为生物工程作出了很多重要贡献。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E他们将生殖支原体基因组拆分成了个碱基对的101个片段，并且插入了一个抗生素抗性基因，以能够有选择性的杀死那些没有成功植入合成基因的细菌。为了有效的将人工合成的基因与原始基因区分开，他们又在合成基因中加入了“签名”，使用不同的密码子来表示字母表中的字母，写入了文字“水印”。在计算机中完成这些DNA序列设计之后，交由当时唯一一家能够合成碱基对长度的DNA合成公司来制造。一个碱基对一美元，仅合成这些片段就需要花费50多万美元。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E接下来的挑战是如何将这101个片段连接起来并生成多个副本，仅在试管里用连接酶已经无法做到了。团队中的两名成员花费了两年时间，试图采用一种名为“异常球菌”中的DNA修复机制来实现，但经过了无数次尝试之后还是做不到，只能放弃这种方