美科學家合成出迄今最簡單生命形式

英國《金融時報》科學主編 克萊夫•庫克森 報道



美國科學家將生命的多餘部分剔除，只留下最基本的要素，由此創造出一種合成微生物，這種合成微生物擁有生長和繁殖所需的最低限度的基因信息。

由基因學先驅克雷格•文特爾(Craig Venter)領導的研究人員創造了名為Syn3.0的“最小化合成細菌細胞”，這是他們在2010年創造的曾得到廣泛宣傳的Syn1.0的後續成果。Syn1.0是首個擁有用實驗室化學品從零合成出的脫氧核糖核酸(DNA)的活細胞。

研究人員希望，Syn3.0或其後續樣品能提供一個平臺，供合成生物學家加入有特定用途的基因，比如生產藥品或生物燃料的基因，盡管Syn3.0更直接的目標是更好地理解生命的基本生化機理。

這個項目的研究成果發表在《科學》(Science)期刊上。文特爾博士表示，該項目持續的時間比預期長了四年，揭示出生物學知識中存在“令人吃驚的”空白。

這個研究團隊最初的思路是利用科學文獻中提供的所有信息，設計一種最小化的細菌基因組，但這條路沒有走通。文特爾博士說，這次失敗證明“我們目前的生物學知識，不足以讓我們坐下來設計一個活的有機體並將它造出來”。

後來，該團隊調整了思路，轉而研發基於絲狀支原體的Syn3.0。該團隊展開了漫長的探索，通過逐個剔除再觀察結果的辦法，觀察絲狀支原體的901個基因中有哪些是必不可少的。絲狀支原體是一種天然的細菌。

就這樣，不必要的基因被一個接一個地剔除，最終得到了473個復制和生長所必需的基因。該團隊的研究工作是在美國加州約翰•克雷格•文特爾研究所(J. Craig Venter Institute)及其附屬公司合成基因組學(Synthetic Genomics)展開的。

編碼組成這473個基因的DNA，相當於53.1萬個基因代碼化學“字母”。這些DNA隨後在實驗室中被合成出來，合成出的基因組被植入另一種細菌山羊支原體(M capricolum)的殼中，該支原體自身的DNA已被移除。

該合成基因組接管了宿主細胞的生物學運作，產生了一種強健的細菌，該細菌經實驗室培養可迅速繁殖，菌落規模每三小時翻一番。