科學(xué)家們構(gòu)建出一種遺傳密碼比地球任何生命都更精簡（且人工干預(yù)程度更高）的細(xì)菌。這種名為Syn57的合成大腸桿菌，僅使用64種遺傳密碼子中的57種來構(gòu)建其生命體 —— 而數(shù)十億年來，所有已知生物都依賴完整的64種密碼子。

生命的配方由64種不同的密碼子書寫，每個密碼子由三個核苷酸組成。正是這些"三字母"密碼子構(gòu)成DNA和RNA的長鏈序列。

密碼子為細(xì)胞提供關(guān)鍵指令，將普通物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生命基石 —— 氨基酸，再有序串聯(lián)形成蛋白質(zhì)。當(dāng)細(xì)胞合成蛋白質(zhì)時，會"讀取"由64種核苷酸三聯(lián)體編寫的密碼子序列，以確定后續(xù)添加的氨基酸種類及終止時機。

但該系統(tǒng)存在冗余重復(fù)。所有自然生物僅需20種氨基酸即可構(gòu)建所需蛋白質(zhì)，這意味著許多密碼子實為同義重復(fù)。Syn57消除了部分此類冗余密碼子。多個團隊長期致力于此目標(biāo)，而英國醫(yī)學(xué)研究理事會分子生物學(xué)實驗室團隊率先將生命體的密碼子數(shù)量壓縮至57個，刷新了此前61個密碼子基因組的記錄。

通過從頭設(shè)計完整基因組，研究人員移除了：

• 絲氨酸關(guān)聯(lián)的6個密碼子中的4個
• 丙氨酸關(guān)聯(lián)的4個密碼子中的2個
• 1個"終止"密碼子
  在細(xì)菌基因組出現(xiàn)冗余密碼子的位置，研究者用具有相同指令的同義密碼子替代。

此項工程涉及超10.1萬處遺傳密碼修改。科研人員先在計算機中以100千字節(jié)片段為單位進行設(shè)計，隨后完成費時費力的基因組裝。為確保改造不損害微生物活性，團隊將合成基因組片段分批導(dǎo)入活體細(xì)菌測試，最終拼接成完整的全合成菌株。

"我們曾多次陷入困境，質(zhì)疑這是否會成為死胡同"，論文共同第一作者、合成生物學(xué)家韋斯利·羅伯遜向《紐約時報》透露。

這項重大突破證明：生命可在高度壓縮的遺傳藍圖中存活。同時釋放的密碼子未來或可賦予新功能。團隊在聲明中指出："Syn57為引入更多非規(guī)范氨基酸提供空間，有望進一步擴展遺傳密碼體系，助力開發(fā)創(chuàng)新型合成聚合物與大環(huán)化合物。"

由于Syn57的"非自然"遺傳密碼對依賴宿主細(xì)胞蛋白生產(chǎn)的病毒等"自然"微生物而言無法解讀，該細(xì)菌應(yīng)具備抗感染能力。這對細(xì)菌蛋白質(zhì)的工業(yè)化"培養(yǎng)"意義重大 —— 病毒爆發(fā)常導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，而新菌株有望降低此類損失。

這種不可讀基因組還可能實現(xiàn)轉(zhuǎn)基因細(xì)菌的無菌化，緩解人工改造基因滲入自然環(huán)境的擔(dān)憂。"這將防止合成生物的信息外泄"，羅伯遜強調(diào)。

研究團隊總結(jié)："本成果證明基因組合成技術(shù)能將生物基因序列推向自然生命未曾觸及的新領(lǐng)域。"

該突破性研究發(fā)表于《科學(xué)》期刊。

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