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我們已經(jīng)知道，地球上的生物幾乎都有一種遺傳物質(zhì)DNA（脫氧核糖核酸），而這種遺傳物質(zhì)又是由4個(gè)堿基構(gòu)成，分別是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鳥(niǎo)嘌呤（G），其中A與T、C與G分別配對(duì)。正是因?yàn)檫@些堿基的變化，造就了生命的多姿多彩，也正是因?yàn)槊恳环N生物所擁有的DNA有其穩(wěn)定性，才確保了物種的穩(wěn)定延續(xù)。

然而，早前來(lái)自美國(guó)加州斯克里普斯研究所的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，卻宣布他們成功地在實(shí)驗(yàn)室里用這四個(gè)堿基再加了一對(duì)人造的堿基，人工合成了一個(gè)“穩(wěn)定”的有機(jī)體。該有機(jī)體甚至經(jīng)過(guò)了緩慢的生長(zhǎng)，成為一個(gè)擁有人工合成DNA的“生命體”。研究報(bào)告已發(fā)表于美國(guó)的《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。

可正常分裂，甚至可以遺傳給后代

該團(tuán)隊(duì)是在大腸桿菌的DNA中加入了人造堿基X及Y，最終成功地令該擁有人工合成DNA的大腸桿菌正常分裂，并成為一個(gè)“穩(wěn)定的半合成有機(jī)體”。可以說(shuō)，這是一個(gè)從未在地球上存在過(guò)的全新的生命體。

同一團(tuán)隊(duì)早在2014年便培育過(guò)類(lèi)似的單細(xì)胞生物。當(dāng)時(shí)他們宣布，他們制造出兩個(gè)相配對(duì)的人工堿基X與Y，并將這個(gè)新的堿基對(duì)成功地插入大腸桿菌的DNA中，制造出第一個(gè)半合成有機(jī)體。人工堿基研究已被美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)為2014年十大科學(xué)突破之一。只是當(dāng)時(shí)，研究者發(fā)現(xiàn)他們所制造的半合成有機(jī)體生長(zhǎng)緩慢，而且其非自然堿基X與Y無(wú)法永久性傳遞下去，會(huì)隨著細(xì)胞的分裂，在復(fù)制過(guò)程中很快消失。

隨著研究的進(jìn)一步發(fā)展，他們終于宣布，通過(guò)優(yōu)化人工堿基途徑，如今培育出的半合成有機(jī)體已趨“穩(wěn)定”。這種“穩(wěn)定”是指優(yōu)化后的半合成有機(jī)體細(xì)胞在分裂60次后，依然能保持有人造的X與Y堿基。研究人員因此認(rèn)為，他們的改進(jìn)措施已能讓半合成有機(jī)體細(xì)胞在分裂過(guò)程中無(wú)限地保留這兩個(gè)人工堿基。如果人工合成的生物要成為真正的生物，就必須要做到遺傳信息能保持穩(wěn)定不變，可以把穩(wěn)定的DNA遺傳給后代。這種“無(wú)限保留”的穩(wěn)定性，正好符合了這一要求。

優(yōu)化三部曲：加速運(yùn)轉(zhuǎn)、提升識(shí)別力、查錯(cuò)

這一研究團(tuán)隊(duì)當(dāng)中除了美國(guó)人，還有來(lái)自中國(guó)及法國(guó)的科學(xué)家。負(fù)責(zé)人弗洛伊德·羅梅斯伯格教授說(shuō)：“我們已經(jīng)讓這個(gè)半合成有機(jī)體更加像生命了。”他介紹了在新一輪研究中的三大改進(jìn)：首先，他們優(yōu)化了所使用的核苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)工具，加快了大腸桿菌的生長(zhǎng)速度，并在分裂時(shí)容易保留堿基X與Y；第二，人工堿基Y獲得優(yōu)化，更容易在DNA復(fù)制過(guò)程中被合成DNA分子的酶識(shí)別，從而讓細(xì)胞更容易復(fù)制人工堿基對(duì)；第三，研究人員利用最新基因編輯工具CRISPR-Cas9開(kāi)發(fā)了一個(gè)查錯(cuò)工具，它會(huì)把不含X與Y堿基對(duì)的基因序列視為外來(lái)入侵者，這樣，不含X與Y堿基的細(xì)胞將被銷(xiāo)毀。

他們還在在論文中寫(xiě)道，這項(xiàng)工作是創(chuàng)造具有完全非自然屬性與特征的有機(jī)體工作的一個(gè)起點(diǎn)。該科研成果將助科學(xué)家繼續(xù)研發(fā)出新的蛋白質(zhì)，以發(fā)明新藥物，甚至能幫助人們?cè)诩{米技術(shù)上取得重大突破。（建平）