美科學家合成最小基因組：向生命之謎邁進一步

資料圖：基因雙螺旋結構CG模型圖。(資料圖片)

　　參考消息網3月26日報道 外媒稱，美國科學家抽絲剝繭，將生命形態回歸其本質——他們通過人工合成創造出了一種細菌。這種細菌擁有生長繁殖所必須的最低限度的遺傳信息。

　　英國《金融時報》網站3月24日報道，由基因學先驅克雷格·文特爾帶領的研究人員製造出了Syn3.0，即「最小合成細菌細胞」。這是他們在2010年創造的Syn1.0的升級版。Syn1.0是首個由研究人員在實驗室中利用化學物質合成其基因組的活細胞。

　　研究人員希望，Syn3.0能夠提供一個平台，讓合成生物學家出於特定目的——如生產藥物或生物燃料——向之添加基因。不過創造Syn3.0的更直接目的是為了更好地了解生命的基本生化機理。

　　文特爾表示，由美國《科學》周刊發表的這項研究揭示，人類在生物學知識方面存在「令人吃驚的」空白。

　　研究小組最初的思路是利用科學文獻中的信息來設計一個最小細菌基因組，但以失敗告終。他們轉而研發基於絲狀支原體的Syn3.0，通過逐個剔除並觀察結果的方法來搞清絲狀支原體901個基因中有哪些是不可或缺的。研究小組將非必要基因一一剔除，最終得到了473個生長複製所必需的基因。

　　隨後，研究人員在實驗室中合成了由473個基因進行編碼的基因組，並將其移植到另一種細菌山羊支原體中，該支原體自身的DNA已被移除。合成基因組接管了宿主細胞的生物學運作，併產生了一種強壯的細菌。

　　法新社3月24日報道稱，美國科學家在實驗室中創造出了能夠在自然界中生存的最小基因組。這一基因組包含的必要基因足以維持機體運轉及自我複製，這是人類向解開生命創造之謎邁出的一大步。

　　與人類攜帶的兩萬個基因相比，這個名為Syn3.0的人造細菌基因組僅有473個基因。

　　首席研究員、人類基因組排序先驅克雷格·文特爾與克萊德·哈欽森及同事，尚未確定其中149個基因的具體功能。不過，研究人員在其他生物體中發現了數個潛在同源基因。這表明，這些基因對功能待定的通用蛋白進行編碼。

　　文特爾解釋道：「回答關於生命基本問題的唯一方法就是獲得最小基因組。而這麼做的唯一方法或許就是嘗試人工合成一個基因組。」

　　於是科學家們將目光對準了支原體，因為這是在能夠自我複製的細胞中，已知的擁有最小基因組的細菌。

　　文特爾說：「假若你對飛機一無所知，現在要研究一架波音777，你試著通過移除飛機零件而找到它們所對應的功能。你將右翼的引擎移除，飛機仍能正常起飛降落。那麼你就可以得出結論，這個東西是非必要零件，而在你移除另一個引擎之前，你都無法察覺到它的重要性。這就是生物學領域不斷上演的一幕，即我們最初認為的非必要成分可能是成對基因中的一個，直到我們將它的對應物移除後，才能發現它的必要性。」

　　研究得到的一個關鍵結論就是，某些最初被劃為「非必要」的基因，實際上作為第二基因也執行了同樣重要的功能。這就意味著，在最小基因組中，我們必須保留成對基因中的一個。

　　最小基因組不包括能夠修改和限制基因組的基因，而且也沒有編碼脂蛋白的大多數基因。不過，最小基因組囊括了幾乎所有參與讀取和表達遺傳信息、以及跨代保存遺傳信息的基因。

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