美國造出最簡單的人工合成細胞:473個基因

2020-11-23 驅動之家

美國科學家24日宣布設計並製造出最簡單的人造合成細胞,其基因組是迄今已知最小的基因組,僅包含維持生命必需的基因。這被認為是生命科學領域的突破性進展,將有助推進對生命奧秘的認知。

這項由美國基因組研究先驅克雷格·文特爾領導的研究發表在新一期美國《科學》雜誌上,他們的人工合成細胞中僅僅包含473個基因,是生命世界中基因數量最少的有機體,但依然具有自我複製能力。

相比之下,人類的基因數量超過2萬個。 

雖然這個合成細胞的基因組很簡單,但研究人員強調,他們只弄清楚了其中約三分之二的基因的功能,還有149個基因的作用尚不清楚。

文特爾在為此研究舉行的電話記者會上說:「我們的研究表明,生命是如此複雜,即便是最簡單的有機體也是如此。」

文特爾表示,要回答生命的基礎問題,唯一方法是獲得最簡單的基因組,而要達到這個目的,唯一方法可能是人工合成基因組,因此他們從1995年開始努力,其間僅因為參與首個人類基因組測序工作而短暫中斷。

2010年,文特爾領導的團隊合成絲狀支原體基因組,然後將其移植入另一種關係密切的細菌裡,製造出他們稱為Syn 1.0的合成細胞。這是在世界上首次製造合成生命,當時曾引起科學界轟動。

現在,研究人員在首個合成細胞的基礎上,不斷嘗試刪除其基因組中不必要的基因,最終把Syn 1.0中901個基因刪除約一半,只剩下473個基因,取名為Syn 3.0合成細胞。

文特爾表示,Syn3.0的基因組還可進一步簡化,刪掉一些與維持生命無關的基因,但這些基因影響生長速度,刪除後細胞數量增長極其緩慢,無法用於實驗目的。

至於這項工作帶來的啟發,他說,一個啟發就是認識生命要從整個基因組角度綜合來看,而不是獨立的基因。「生命更像一個交響樂團,而不是短笛演奏家」。這一理論同樣適用於人類基因組,因為他們發現人類多數疾病症狀受整個基因組上突變的影響,而不是單個基因。

這項研究成果將有望應用在多個領域,包括生物化學、營養學、農業以及生產新藥物與生物能源等。「我認為這是一個新時代的開始。」文特爾說。 

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