人工合成DNA的生物诞生了
羊城晚报 · 2017/02/23
来自美国加州斯克里普斯研究所的科学家团队,宣布他们成功地在实验室里用ATCG四个碱基再加了一对人造的碱基,人工合成了一个“稳定”的有机体。该有机体甚至经过了缓慢的生长,成为一个拥有人工合成DNA的“生命体”。研究报告已发表于美国的《国家科学院学报》上。


我们已经知道,地球上的生物几乎都有一种遗传物质DNA(脱氧核糖核酸),而这种遗传物质又是由4个碱基构成,分别是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G),其中A与T、C与G分别配对。正是因为这些碱基的变化,造就了生命的多姿多彩,也正是因为每一种生物所拥有的DNA有其稳定性,才确保了物种的稳定延续。

然而,早前来自美国加州斯克里普斯研究所的科学家团队,却宣布他们成功地在实验室里用这四个碱基再加了一对人造的碱基,人工合成了一个“稳定”的有机体。该有机体甚至经过了缓慢的生长,成为一个拥有人工合成DNA的“生命体”。研究报告已发表于美国的《国家科学院学报》上。

可正常分裂,甚至可以遗传给后代

该团队是在大肠杆菌的DNA中加入了人造碱基X及Y,最终成功地令该拥有人工合成DNA的大肠杆菌正常分裂,并成为一个“稳定的半合成有机体”。可以说,这是一个从未在地球上存在过的全新的生命体。

同一团队早在2014年便培育过类似的单细胞生物。当时他们宣布,他们制造出两个相配对的人工碱基X与Y,并将这个新的碱基对成功地插入大肠杆菌的DNA中,制造出第一个半合成有机体。人工碱基研究已被美国《科学》杂志评为2014年十大科学突破之一。只是当时,研究者发现他们所制造的半合成有机体生长缓慢,而且其非自然碱基X与Y无法永久性传递下去,会随着细胞的分裂,在复制过程中很快消失。

随着研究的进一步发展,他们终于宣布,通过优化人工碱基途径,如今培育出的半合成有机体已趋“稳定”。这种“稳定”是指优化后的半合成有机体细胞在分裂60次后,依然能保持有人造的X与Y碱基。研究人员因此认为,他们的改进措施已能让半合成有机体细胞在分裂过程中无限地保留这两个人工碱基。如果人工合成的生物要成为真正的生物,就必须要做到遗传信息能保持稳定不变,可以把稳定的DNA遗传给后代。这种“无限保留”的稳定性,正好符合了这一要求。

优化三部曲:加速运转、提升识别力、查错

这一研究团队当中除了美国人,还有来自中国及法国的科学家。负责人弗洛伊德·罗梅斯伯格教授说:“我们已经让这个半合成有机体更加像生命了。”他介绍了在新一轮研究中的三大改进:首先,他们优化了所使用的核苷酸转运工具,加快了大肠杆菌的生长速度,并在分裂时容易保留碱基X与Y;第二,人工碱基Y获得优化,更容易在DNA复制过程中被合成DNA分子的酶识别,从而让细胞更容易复制人工碱基对;第三,研究人员利用最新基因编辑工具CRISPR-Cas9开发了一个查错工具,它会把不含X与Y碱基对的基因序列视为外来入侵者,这样,不含X与Y碱基的细胞将被销毁。

他们还在在论文中写道,这项工作是创造具有完全非自然属性与特征的有机体工作的一个起点。该科研成果将助科学家继续研发出新的蛋白质,以发明新药物,甚至能帮助人们在纳米技术上取得重大突破。(建平)

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