美科学家制造出最简单的人造合成细胞

美国科学家24日宣布设计并制造出最简单的人造合成细胞,其基因组是迄今已知最小的基因组,仅包含维持生命必需的基因。这被认为是生命科学领域的突破性进展,将有助推进对生命奥秘的认知。这项由美国基因组研究先驱克雷格·文特尔领导的研究发表在新一期美国《科学》杂志上,他们的人工合成细胞中仅仅包含473个基因,是生命世界中基因数量最少的有机体,但依然具有自我复制能力。相比之下,人类的基因数量超过2万个。

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虽然这个合成细胞的基因组很简单,但研究人员强调,他们只弄清楚了其中约三分之二的基因的功能,还有149个基因的作用尚不清楚。

文特尔在为此研究举行的电话记者会上说:“我们的研究表明,生命是如此复杂,即便是最简单的有机体也是如此。”

文特尔表示,要回答生命的基础问题,唯一方法是获得最简单的基因组;而要达到这个目的,唯一方法可能是人工合成基因组。因此他们从1995年开始努力,其间仅因为参与首个人类基因组测序工作而短暂中断。

2010年,文特尔领导的团队合成丝状支原体基因组,然后将其移植入另一种关系密切的细菌里,制造出他们称为Syn1.0的合成细胞。这是在世界上首次制造合成生命,当时曾引起科学界轰动。

现在,研究人员在首个合成细胞的基础上,不断尝试删除其基因组中不必要的基因,最终把Syn1.0中901个基因删除约一半,只剩下473个基因,取名为Syn3.0合成细胞。

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文特尔表示,Syn3.0的基因组还可进一步简化,删掉一些与维持生命无关的基因,但这些基因影响生长速度,删除后细胞数量增长极其缓慢,无法用于实验目的。

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至于这项工作带来的启发,他说,一个启发就是认识生命要从整个基因组角度综合来看,而不是独立的基因。“生命更像一个交响乐团,而不是短笛演奏家”。这一理论同样适用于人类基因组,因为他们发现人类多数疾病症状受整个基因组上突变的影响,而不是单个基因。

这项研究成果将有望应用在多个领域,包括生物化学、营养学、农业以及生产新药物与生物能源等。“我认为这是一个新时代的开始,”文特尔说。

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