美成功制造出生命体完整基因组

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显微镜下人工合成的生殖支原体基因组在0.6秒钟内的反应。


  一个由17人组成的研究小组通过合成生殖支原体细菌JCVI－1.0中的58万2970个碱基对，成功制造出了人体生殖支原体的完整基因组，创造了目前世界最大的人工合成DNA组织，成为合成基因组学的又一大突破。
　　该小组由美国克雷格·文特尔研究所（JCVI）的科学家组成，研究成果于1月24日在线公布于美国《科学》杂志网站。虽然研究人员还需验证这些人造基因组能否替代细胞中的原始基因组，但对于定制可有效制造药物、生物燃料以及其他对人类有益的分子的细菌来说，这项工作已经迈出了重要一步。
　　科学家通过5年研究，发现可以利用啤酒酵母的同源重组来快速建立整个细菌染色体，在同源重组过程中，细胞被用来修复受损染色体。实验由获取基因组的原始排序开始，以确定起始序列无差错。由于较长的DNA序列容易断裂，研究人员首先在实验室将核酸碱基逐个累加制造出较短的基因片段。之前日本研究人员也曾把两个已有的细菌染色体合成为一个较长的染色体。但此次文特尔的研究小组使用的是仅含约6000对碱基的基因片段。为了区别人造染色体与原始染色体，研究人员在基因片段中加入了许多不同的标示碱基。
　　然后，研究人员利用生物酶将这些基因片段拼接在一起，并最终形成了四段DNA序列。最后再将这些序列插入酵母细胞，使之复制并连接成为一个完整的染色体。通过基因组测序，研究人员发现，人造染色体上除了之前留下的标识碱基外，与支原体的原始染色体完全吻合。
　　在以往的研究中，搭建DNA结构的积木———腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和硫胺（T）这几种化学成分，非常难用人工方法合成到染色体中，而随着DNA搁置时间的延长亦会愈加脆弱，使研究工作难以展开。之前规模最大的合成的DNA只含有3万2000个碱基对，而此次挑战成功超过58万个碱基对，成为整个基因研究领域的巨大成就。
　　该研究成果使人类在实验室中以化学方法制造DNxxx段成为可能，并为合成与复制DNA的技术提供了新方法。克雷格·文特尔研究所曾计划以三步骤制造出人造生命体，如今已到达第二步，接下来研究小组将把人造染色体植入细胞，观察它们能否使细胞正常工作，试图创造出完全基于人工合成技术的活体细菌细胞。
　　生殖支原体是已知生命体中基因组最简单的一种微生物，它只有一条染色体和517个基因。去年7月，文特尔研究所的科学家通过替换生殖支原体细胞内的基因组，将山羊支原体转化为丝状支原体。这意味着人造生命体已离真实世界越来越近，而关于人造生命科技的伦理考量也终究要提上日程。