科學(xué)家們剛剛創(chuàng)造了有史以來合成最多的生命形式

科學(xué)家們創(chuàng)造了一種細(xì)菌，其遺傳密碼比地球上任何其他生命都更精簡(jiǎn)，也更容易干預(yù)。

這種細(xì)菌，一種合成的大腸桿菌稱為 Syn57，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，僅使用 57 英尺中的 64 英寸來構(gòu)建其車身密碼子'已經(jīng)為所有已知生物體服務(wù)了數(shù)十億年。

生命的配方是用一種使用 64 個(gè)不同密碼子的語言編寫的，每個(gè)密碼子由三聯(lián)體核苷酸組成?！叭齻€(gè)字母”密碼子的長(zhǎng)句構(gòu)成了我們的 DNA 和 RNA。

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它們?yōu)槲覀兊募?xì)胞提供了將普通物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生命組成部分氨基酸的基本指令，這些物質(zhì)按順序穿線形成蛋白質(zhì)。

當(dāng)細(xì)胞構(gòu)建蛋白質(zhì)時(shí)，它會(huì)“讀取”使用這 64 個(gè)核苷酸三聯(lián)體寫入的密碼子序列，以知道接下來要添加哪些氨基酸，以及何時(shí)停止。

但這個(gè)系統(tǒng)有一些莫名其妙的重復(fù)。所有自然生物只需 20 個(gè)氨基酸就可以構(gòu)建它們所需的蛋白質(zhì)，這意味著許多密碼子是雙胞胎的同義詞。

Syn57 消除了一些看似多余的密碼子。其他團(tuán)隊(duì)一直在為這個(gè)目標(biāo)而努力，但來自英國(guó)醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室是第一個(gè)將生命形式降至 57 個(gè)密碼子標(biāo)記的人，這一記錄取代了之前取得的 61 密碼子基因組成就.

通過從頭開始改造整個(gè)基因組，研究人員著手消除與氨基酸絲氨酸相關(guān)的六個(gè)密碼子中的四個(gè)、四個(gè)丙氨酸密碼子中的兩個(gè)和一個(gè)“終止”密碼子。當(dāng)這些冗余密碼子出現(xiàn)在細(xì)菌的基因組中時(shí)，研究人員用給出相同指令的同義密碼子代替它們。

這需要對(duì)遺傳密碼進(jìn)行超過 101,000 次更改。這些首先在計(jì)算機(jī)上以 100 KB 的片段進(jìn)行計(jì)劃，然后是組裝基因的艱巨工作。

為了確保他們不會(huì)在微生物中插入根本有害的變化，該團(tuán)隊(duì)一點(diǎn)一點(diǎn)地測(cè)試了活細(xì)菌中合成基因組的小片段，最終將它們拼接在一起，形成最終的、完全合成的菌株。

“我們確實(shí)經(jīng)歷過這些時(shí)期，我們想，'好吧，這會(huì)是一條死胡同，還是我們能堅(jiān)持下去？'”該研究的主要作者之一、合成生物學(xué)家韋斯利·羅伯遜 （Wesley Robertson） 告訴他。紐約時(shí)報(bào)記者卡爾·齊默。

這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，表明生命可以在顯著壓縮的基因藍(lán)圖下生存。它還有可能釋放剩余的密碼子以分配不同的角色。

"Syn57 有更多的空間來引入更多的非經(jīng)典氨基酸，為進(jìn)一步擴(kuò)展遺傳密碼提供了更大的機(jī)會(huì)，“該團(tuán)隊(duì)在新聞稿中說.“這將使研究人員能夠開發(fā)創(chuàng)新的合成聚合物和大環(huán)?！?/p>

而且因?yàn)?Syn57 的“非規(guī)范”遺傳密碼應(yīng)該對(duì)“天然”微生物來說是難以辨認(rèn)的，比如病毒，通過接管細(xì)胞蛋白質(zhì)的產(chǎn)生來運(yùn)作，這種細(xì)菌應(yīng)該能夠抵抗它們的感染。這可能有助于降低與細(xì)菌蛋白質(zhì)的工業(yè)化“農(nóng)業(yè)”相關(guān)的成本，而病毒爆發(fā)是一個(gè)重大挫折。

這種難以辨認(rèn)的基因組還可以有效地對(duì)轉(zhuǎn)基因細(xì)菌進(jìn)行消毒，這對(duì)于解決對(duì)修飾基因溢出到自然環(huán)境中的擔(dān)憂來說是一個(gè)有吸引力的前景。

“然后，我們可以防止信息從我們的合成有機(jī)體中逸出，”羅伯遜告訴齊默.

“這項(xiàng)工作舉例說明了基因組合成如何將生物體的基因組序列轉(zhuǎn)移到自然生命可能無法進(jìn)入的序列空間的新區(qū)域，”該團(tuán)隊(duì)總結(jié).

這項(xiàng)研究發(fā)表在科學(xué).

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