編寫基因就像編寫代碼?上帝:代碼更難一些!

2021-01-10 籠子裡的平田君

導讀:我們知道,地球生命的本質是基因,基因甚至決定著生命的生老病死!一直以來,科學家們都在努力研究基因,想要通過基因來窺探生命的奧秘。也有科學家另闢蹊徑,通過人工合成基因試圖創造生命!

2019年,蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)的科學家創造了第一個完全由計算機生成的生物體基因組。它們將這個基因組命名為名為Caulobacter ethensis-2.0。

由計算機生成的基因組

根據研究人員的描述,這個基因組是基於一種叫做Caulobacter crescentus的細菌的天然基因代碼而建立的。

與大多數生物的基因一樣,在研究人員選取的C. crescentus基因組裡面,一共包含了4000個基因,只有大約680個是生命所必需的基因代碼,其餘的基因幾乎都是「垃圾基因」!科學家利用這些有效的基因構造出能夠讓細菌存活的最小基因組。

接下來,研究團隊從C. crescentus的最小基因組開始,通過去除冗餘來進一步削減它。在許多情況下,胺基酸可以組合成幾種不同的組合以達到相同的效果,因此團隊開發了一種算法來計算出理想的DNA序列。最後,研究人員替換了最小基因組中80萬個DNA字母的六分之一。

計算機生成基因序列

直到此時,研究小組完成了對這個基因組的重寫,而且重寫之後的DNA字母序列仍然可以維持蛋白質水平的生物學功能保持不變!當然,這並不意味著這個這個基因組就可以誕生出一個生物。事實上,它只能作為一個大的DNA分子存在,而不是生物體本身,但這卻是創造完全合成的生命和藥用DNA分子的重要一步!

DNA大分子

基因工程

1953年,沃森和克裡克發現了DNA雙螺旋的結構,開啟了分子生物學時代,使遺傳的研究深入到分子層次,"生命之謎"被打開,人們清楚地了解遺傳信息的構成和傳遞的途徑。

上個世紀70年代,在分子生物學和分子遺傳學的基礎上,科學家創立了基因工程,主要研究基因拼接技術和DNA重組技術!

基因工程

我們知道,人類的許多先天性疾病都是源自於基因,如果能夠藉助基因工程,從生命最本質的層面上去改造基因,一些先天性疾病就能夠得到根治。

另外,基因工程在農牧業、食品工業方面的成果最為顯著,運用基因工程技術,不但可以培養優質、高產、抗性好的農作物及畜、禽新品種,還可以培養出具有特殊用途的動、植物。

當然,局限於人類在基因工程方面的進展,轉基因產品還存在諸多需要改良的地方,相信隨著基因工程的不斷發展,轉基因產品會越來越完善!

轉基因產品

人類定製生命的可能性

無論在哪個國家的神話故事中,創造生命都屬於「神」的領域!是人類無法涉足的禁區!而蘇黎世聯邦理工學院創造的這個基因不僅意味著人類在基因研究方面的重大突破,也預示了人類定製生命的可能性!

創造基因

我們知道,人類文明可以認為是機械文明。我們可以製作出各種各樣的機械,通過這些機械來完成人類無法完成的工作。但機械終究不是生命。

如果人類能夠利用基因技術,對基因進行編碼合成,然後基於編碼好的基因組來構建理想中的生命體,這將是一個無法形容的奇蹟!而那時的人類,或許只能用「上帝」來形容了!甚至有些科學家認為,人類本身就是被定製出來的生命,人類的基因組就是由「上帝」所編寫的!當然,這只是毫無根據的猜測罷了!

創造生命的「上帝」

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