人造生命，路還很遠

共 5 張圖片作者/擬南芥 & 桔子其實這篇文章是松鼠會資訊頻道一則新聞的擴展。5月20日，著名分子生物學家文特爾（Craig Venter）的團隊在《科學》上發表了他的實驗室在合成基因組方面的最新結果，這個成果很快被媒體解讀為... 全文↓作者：擬南芥 | 來自：科學松鼠會

作者/擬南芥 & 桔子

其實這篇文章是松鼠會資訊頻道一則新聞的擴展。

5月20日，著名分子生物學家文特爾（Craig Venter）的團隊在《科學》上發表了他的實驗室在合成基因組方面的最新結果，這個成果很快被媒體解讀為「人造生命」。

文特爾的實驗室首先合成了蕈狀支原體（Mycoplasma mycoides）的基因組。蕈狀支原體是一種很小的原核生物，但是它的基因組也包含了超過100萬個鹼基對。隨後，研究人員成功地把合成的蕈狀支原體基因組移植到另外一類細菌山羊支原體中（Mycoplasma capricolum），並讓新的基因組取代了宿主細胞原有的基因組。新的細胞包含了蕈狀支原體的基因以及山羊支原體的細胞膜和細胞質。在新細胞分裂以後，山羊支原體的特徵消失了，細胞只能合成蕈狀支原體的蛋白質。

這項研究可以分為兩個部分，一是合成基因組，二是把合成的基因組轉入異種細胞，並讓其完全取代細胞中原有的基因。

公眾或許更加熟悉 「基因組測序」，如今，科學家已經通過這個方法陸續繪製了人類以及很多其他物種的基因組圖譜。合成基因組和基因組測序正好相反，就是將已知序列的DNA片段用人工的方法合成出來。2002年，紐約州立大學石溪分校的生物學家成功地合成了脊髓灰質炎病毒的基因組。脊髓灰質炎病毒只含有約7500個鹼基對，細菌的基因組就要大多了。這次凡特合成的基因組大概是脊髓灰質炎病毒的130倍。這次文特爾實驗室採取的策略是，先合成與脊髓灰質炎病毒基因組大小相仿的DNA片段，然後利用酵母細胞把小DNA片段分步組裝，直到裝出整個基因組。

相比合成基因這個步驟，讓新基因組取代宿主細胞的原基因組難度更大。這不僅意味著要把新基因組裝入宿主細胞，還要讓細胞自己的基因組消失。通過酵母組裝的基因組轉到山羊支原體內會遇到什麼難處呢？山羊支原體屬於「原核細胞」，而酵母則屬於另一種類「真核細胞」。天然情況下，原核細胞有一種自我保護機制，它們給自己的DNA穿上一件衣服。外來的敵人，比如病毒的DNA沒有這件外衣，因此一旦進入原核細胞很快就會被發現，然後被細胞消滅。問題在於，科學家通過酵母組裝的新基因組沒有穿上原核細胞能夠識別的外衣，一旦進入寄主細胞內，就會被降解消滅。所以科學家在將新合成的DNA分離出來以後，給它們人工穿上衣服，並用遺傳學的方法去除宿主細胞對DNA的識別保護機制，它的原基因組就會被新基因組設法分解消滅掉。

為了檢測新合成的基因組被成功地轉入宿主細胞，科學家還在其中設計了4個「水印」作為標記，其中一個水印包括了全部作者的姓名。

或許你會問，瘋狂科學家們為什麼要干預自然生命呢？其實，科學家們做這樣的工作有著很現實的目的。首先，這一技術促進了生物學研究，通過改變合成的基因組，可以研究基因對應的生物功能。其次，科學家可以更方便地構建新的遺傳環路，提供了從頭合成基因的可能。在工業上，合成生物有多種應用，包括更快地生產病毒疫苗，以及將CO2轉變為石油等等。

在一些媒體的宣傳中，這項研究被稱為「人工創造了新的生命」。這種說法並不準確。研究人員僅僅是合成了細菌的基因組，而細菌中所有的其它部分都是天然的。而且，合成基因組也是照著天然存在的基因組做出來的。當然，科學家會在未來對合成的基因組進行修飾，這樣就能獲得一些具有新的性狀的細胞，如同育種家們培養出了優良性狀的作物一樣。但是希望通過這種技術創造出全新形式的生命並不現實，製造出諸如弗蘭肯斯坦般的怪物更是天方夜譚。

文特爾和他的合作者的研究雖然轟動，卻並不突兀。這項研究以無數前人的工作為基礎，並且還有很多問題留待解決。比如，如何通過改變基因組獲得能夠被預測的性狀？這不僅需要技術上的突破，還需要對生命的基本規律有更深的了解。科學家們還有很長的路要走。

文字編輯：拇姬

刪改版已發表於：新京報《新知周刊》

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