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疯狂生物学家:基因编程创造人工生命

来源:福布斯中文网 2014-06-23 16:56

这是一个见证奇迹的月份,而说到奇迹,我指的是我们最古老的奇迹,那第一个奇迹——创造生命本身。

在五月的第一周,两家独立机构的两个独立小组向世人宣称,就从无到有创造生命而言,世上多了几位新的造物主。

当然,如果我们要谈论从无到有创造生命,最先要提的是旧的造物主们,换言之,该是生物学家克雷格·文特尔(Craig Wenter)进入我们讨论范围的时候了。

数十年前,当文特尔努力读取人类基因组时(即人类基因组计划),他还开始想,怎样才能写出一个来?他想知道:“生命所需的最小基因组是什么样子的?”

那时即使是编写最小的生命基因组,DNA合成技术也显得过于粗糙和昂贵。不过,生物技术的指数级快速进步解决了这些问题。想一想“合成生物学”,它把上述工作从分子层面转移到数字层面。在合成生物学当中,研究人员可以像使用文字处理器编辑文字那样处理遗传密码。按一下按钮,研究人员就可以剪切和粘贴DNA信息,毫不费力地将之从一个物种导入另一个物种。单个遗传字母可以精确地被调入调出。当编码看起来已经正确无误?只需点击发送,十几家不同的DNA打印工厂现在能够把这些字节转变为生命。

2010年5月,在这些新工具的帮助下,文特尔给自己的问题找到了答案:他创造了世界上第一个自我复制的合成染色体。

为了做成这件事,他使用一台计算机来设计一种新的细菌基因组(总共有超过100万个碱基对)。等到设计完成,遗传密码便通过电子邮件被发送到蓝鹭生物技术公司(Blue Heron Biotechnology),后者专门从事基于数字蓝图合成DNA。蓝鹭生物技术公司收到文特尔的蓝图,并发回装满经过冷冻干燥处理DNA链的小瓶。就像我们把操作系统加载到计算机上,文特尔把这些合成DNA导入到宿主细菌细胞当中,细胞自身的DNA事先已经被掏空。不久之后,细胞“启动”,即开始生成蛋白质,开始新陈代谢、生长并进行最重要的分裂。一个细胞变成两个,两个变成四个,四个变成了八个。而且,每个细胞都只携带由文特尔合成的遗传密码。事实上,这是一种全新的生命形式,从无到有地被创造出来。文特尔称其为“我们星球上第一个由电脑生成的自我复制物种。”

这本身是一则大新闻,但它也是昨日的旧闻。

本月,软件设计和工程公司欧特克(Autodesk)设计了一种合成噬菌体(即病毒),然后通过3D打印把结果呈现出来。一家软件开发公司在病毒上面做什么呢?“嗯,”欧特克著名研究员安德鲁·海斯尔(Andrew Hessel)说,“我们正在考虑这样一种可能性,即你可以使用生物代码(即DNA)为生物编写软件。”

最疯狂的部分在于,文特尔的研究耗时五年时间,与此同时,欧特克公司只花费了两周时间和大约1,000美元。

大致在欧特克公司进行研究的同时,在位于加州拉霍亚的斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute),科学家们成功地创造了第一个带有“外源”DNA的生物体。参与其中的研究人员将之称为:“包含扩大遗传字母的半合成生物体。”

Extreme Tech对此有精彩的报道:

在正常DNA当中——可见于每一种生物体的基因——双螺旋结构的双链跟T、G、A、C四种碱基连接在一起。在这种新生物体中,研究人员添加了X和Y两种新碱基,创造了一种新的DNA形式,(据我们所知)这种DNA在地球数十亿年进化中或宇宙其他地方均未出现过。值得注意的是,这种半合成的外源生物体能够继续正常繁殖,并在繁殖中保存新的外源DNA。

那么,这一切在未来意味着什么呢?毫无疑问,这很难有定论。不过有一点可以肯定,我们迟早会需要对奇迹重新下定义。(生物谷Bioon.com)

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