关注公众号

关注公众号

手机扫码查看

手机查看

喜欢作者

打赏方式

微信支付微信支付
支付宝支付支付宝支付
×

合成生物学:正在"起飞"的技术

2010.6.01

——首例人造生命开辟崭新时代

“人造生命”如何诞生

  美国生物学家克雷格·文特尔、汉密尔顿·史密斯及其同事在5月20日出版的美国《科学》杂志上宣布,他们创造了一个人造生命。更准确地说,他们利用实验室里现成的化学物质,制造出了载有约1000个基因的DNA片断。这是自万物起源以来第一个没有祖先的生命,这个名为"辛西娅"(synthia)的人造生物的诞生,意味着人造生命的时代已经来临。

  "科学家对基因修改的研究已有多年,但交换整个基因组则是完全不同的,其他一些研究通常所作的改变是将少量的基因从细菌中分离。现在我们可以从计算机中提取信息开始,可以从数字代码开始,以四个实验瓶中的化学物质(指组成DNA的A,T,G,C)创建新的遗传密码,我想这就是最大的不同。"

  ——克雷格·文特尔

 

  曲折的创造生命之路

  从最基本的生命组件创造一个活生生的有机生命,是文特尔15年前就有的一个雄心勃勃的理想。纵观以往的生命史,生命的实质就是信息的传递,但是首个人造生命的诞生表明,不需要闪电的激活,不需要生命的代代相传,就可以让生命从最基本的组件中诞生,从非生命物质到活生生的生命,相比之下,以往的基因改造只是入门之作,而文特尔在合成生物学上跨出的这一步,才是真正掌握了操纵生命的艺术。

  创造生命的探索之途历经艰难和曲折。一开始,为了少些麻烦,文特尔尽可能地寻找最小的生物体,并想法将它弄得更小。他起先选择的是一种生殖支原体,一种在生殖道中栖居的生物,是已知最小的非寄生细菌,只有485个基因,然后,将基因一个个剔除,看它是否还能存活,以确定哪些基因是可要可不要的,以期以一个更小的生命体来做合成生命的原型。

  但这似乎走进了死胡同,虽然可以证明有100个基因并非是必需的,至少在适宜的实验室环境下可以不需要,但一下子将这些基因全部剔除它却无法存活,找出能够生存的最小的基因组要花许多时间,因为这种支原体的生长速度十分缓慢。

  更重要的是,需要较小基因组的理由也渐渐淡化。DNA合成技术日趋成熟,其价格越来越低,所以文特尔决定改而采用稍作修改的完整的支原体基因组。

  2003年,文特尔合成了病毒Phi-X174的基因组,只有11个基因,但它却并非第一个人工病毒,一年前,纽约州立大学石溪分校的一个研究小组复制了脊髓灰质炎病毒,不过非常衰弱,只能勉强繁殖。文特尔合成的病毒却是货真价实的,当病毒DNA注入宿主细胞时,宿主细胞的反应就像感染了真正的Phi-X174病毒一样。

  但是生殖支原体的生长缓慢还是个问题,于是研究小组改用了它亲缘关系相近的丝状支原体,只是它的DNA是前者的两倍之多,不过以现在的技术这已经不构成什么问题了。为了容易辨别这种新的菌种的不同,文特尔和他的同事剔除了丝状支原体中他们认为不需要的14个基因,然后加入了一些他们新设计的DNA,文特尔将这个过程称作"嵌入水印"。

  枯燥的实验终于加入了一点有趣的东西。文特尔说,他们嵌入的"水印"中包括一段密码,里面含有一个网站的网址和三句引文,只要你知道如何解密就行。水印的明文部分标名它是属于文特尔的,编号为JCVI-syn1.0。

  完成重塑的基因组被注入无基因细菌,含有这种细胞的液体被撒在琼脂培养盘中,单个细菌的生长繁殖会在琼脂上产生斑点,研究人员对一些繁殖茂盛的斑点进行DNA测序,现代基因测序技术可以迅速完成对支原体基因组的测序,检测结果表明,菌群中确实包含有合成基因组。人造生命的杰作真的活了!

推荐
热点排行
一周推荐
关闭