《科学》:美制造出迄今最简单人造合成细胞 自我复制473基

王兴

作者：J. Craig Venter

来源：《科学》

发布时间：2016/3/28 11:18:42

美制造出迄今最简单人造合成细胞

创造一个生命最少需要多少个基因？大名鼎鼎的美国生物学家、科学狂人克雷格·文特尔带领团队“算”出了目前的最小值：473个。在最新一期《科学》杂志中，他们宣称设计并制造出了最简单的人造合成细胞。

这个被称为Syn3.0的人造生命在美国加利福尼亚州的实验器皿中横空出世。它的基因数量是世界上基因组规模最大的生物——重楼百合的282000分之一。

Syn3.0和它的“坏爸爸”

Syn3.0是目前已知最小、最简单的可自我复制的细胞。在实验器皿中，Syn3.0的数量每3个小时就可以翻倍。这说明尽管它的基因组很“苗条”，它依然活得很好。

在进一步交代Syn3.0诞生故事之前，有必要先说一说“Syn3.0之父”文特尔。

他是基因测序领域的先驱，同时也被很多生物学家称为“坏小子”，原因是他公然叫板“国际人类基因组计划”，并率领团队与其展开竞争。现在的他既是J.克雷格·文特尔研究所（JCVI）的负责人，也是合成基因组公司的顶头上司。

正如Syn3.0的名字所暗示的，它并不是文特尔合成的第一个人造生命。

2010年，文特尔的团队声称合成了丝状支原体（一种具有很小基因组的细菌）的单个染色体，并把这个染色体移植到一个山羊支原体上。他们发现，这种人造微生物会合成通常属于丝状支原体的蛋白质，而不是山羊支原体的蛋白质。

这就是具有901个基因的Syn1.0。而“苗条”的Syn3.0正是Syn1.0“减肥”的结果。

从1.0到3.0的“减肥”之路

怎么让Syn1.0变成更“瘦”的Syn3.0呢？

文特尔和另一位项目领导人克莱德·哈钦森的办法很简单，即“拆掉”Syn1.0中不太重要的基因来找出构成生命所需要的最小的基因组。

他们把Syn1.0的901个基因分成8个部分，将这些部分当成独立的模块来对待。然后逐一拆除每个模块中的DNA，再复制剩余的基因组，最后嵌入山羊支原体，看它是死还是活。如果基因组不起作用的话，他们就知道切除掉了不该切除的基因，于是再把这个基因添上。

在这一过程中，诞生了具有525个基因的Syn2.0。它是首个基因组规模小于尿道支原体的微生物。而尿道支原体是自然界中基因组规模最小的生物。

在这个“笨”办法的指导下，他们继续抛弃Syn2.0身上不太重要的或者与其他基因功能重合的“赘肉”，仅有473个基因的Syn3.0应运而生。

三分之一的Syn3.0依然成谜

Syn3.0“苗条”的基因结构令进化生物学家感到兴奋，他们期待把基因一个个加到它身上来研究它们的作用。

英国《卫报》在评价这一发现时说，这是人类理解生物学的里程碑事件。它可能会揭晓30亿年前原始海洋中生命的进化之谜；它可能会为人类进入“定制”有机体时代敲开大门。

不过，Syn3.0的发明者“非常耻辱”地发现，他们自己距理解这个在实验室中创造出的生命还有一段路程。研究人员承认，目前他们依然没有完全理解，或者在某些地方完全不明白，占Syn3.0基因组三分之一的149个基因到底在起哪些作用。所以，下一步他们的任务当然是搞清楚自己亲手设计的“秘密”。在这个过程中，可能还会有更“瘦”的Syn系列出现。（刘园园）

http://science.sciencemag.org/content/351/6280/aad6253



http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201632811184299139048.shtm  L

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