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上個世紀80年代,
美國加州斯克裏普斯研究所資深科學家弗洛伊德.羅姆斯伯博士首先對基因有著更大膽的想法:製造全新的堿基。他說:\"設想一下,如果英語隻有四個字母,比如有三個輔音和一個音,也許可以寫幾個詞,用它講幾個粗糙的故事。但是如果多幾個字母,人們就能多寫很多東西。能夠儲存更多的信息,能寫更有意思、更複雜、更微妙的詞,更好的講故事。\"
\"地球上所有生命僅源自兩個 dna 組合,即 a - t 和 c - g 的多樣性,目前我們複製的生物體包含著第三對非自然 dna 組合。不是說我覺得生命''需要''更多的遺傳信息,但是我,如果我們給生命以使用更多字母的能力,我們對它的理解會深入很多,也能開發出更中類的藥物。\"因此弗洛伊德·羅姆斯伯的團隊致力於創造一對新的互補堿基,其結構和已堿基完全不同,並把它放進了最常見的實驗室細菌一一大腸杆菌裏。
2014年5月,他們首次將人工設計的堿基一一即自然界中原本並不存在的堿基一插入大腸杆菌基因組。當大腸杆菌複製時,這些人造堿基也成功複製了,而且至少能複製一輪。這些帶有人工堿基的大腸杆菌產生了後代,製造出了可持續繁殖的半人工生命。這是洛伊德.羅姆斯伯嚐試的三百多種人造堿基中,第一個能被細胞的複製機製識別的堿基組合這種含有人工堿基的 dna 有望改造現有生命形態,指導生物體合成前所未有的蛋白質類型拓寬蛋白質功能。\"這非常激動人心。\"得克薩斯奧斯汀大學的羅斯.泰爾在《自然》上發表論說,\"從試管到活細胞是巨大的進步。\"
羅姆斯伯介紹說,他們研究新堿基已經有15年。他們先人工合成各種堿基類似物然後測試產物是否能被負責複製 dna 的聚合酶識別。在約300種化合物中,篩選出了60種選組合。從2008年開始,該團隊試圖從候選組合裏尋找全新的\"堿基配對\",在3600種組合中,他們發現d5sics和 dnam 很有希望,將其命名為 x 和 y 。實驗證明,這對人造堿基在試中能自我複製,而且被轉錄成了 rna 。不過,它們的配對有些勉強,不像普通堿基那樣穩定。
\"實際上,研究中更大的挑戰在於\"體內實驗\",如果新 dna 不能在生物體內穩定存在並複製,那麽這項研究的意義就會黯淡許多。
可能創造更複雜生物?
那麽,科學家是如何將人工製造的堿基組合插入到生命體中,來擴展\"生命字母表的呢?他們的辦法非常巧妙:某種藻類植物的葉綠體基因被編入大腸杆菌後,能合成特殊轉運蛋白,可將新\"零件\"一一人工堿基轉入細菌體內。含有一對新堿基的 dna 順利進入大杆菌,當大腸杆菌成長並分裂時,新堿基也跟著 dna 一起複製。羅姆斯伯提供的數據顯示人工堿基至少複製了24輪,並維持了近一周時間。當人工堿基不再供給時,大腸杆菌用天堿基替代了它們。這顯示新技術具有極高的安全性。即使有細菌逃逸到自然環境中,因為有人工堿基,所以注定死去或用天然堿基。
在研究中,機構研究人員介紹說,將人工合成堿基組合植入活體生物細胞需要克服諸多困難,比如,人工堿基對需要與天然堿基對融合以保持 dna 結構穩定。此外, dna 在自我複製及轉錄的過程中,人工堿基組合必須能在拉鏈樣結構的 dna 鏈中成功地\"分分合合\",還要避免被 dna 修複機製當作\"外來者\"而清除掉。所以,實驗必須要克服這些困難。
雖然此次研究中的人工堿基對還不能參與製造新型蛋白質,但從理論上說,引入 x 一 y 堿基,新增加兩個字母, dna 就有望從4進製升格為6進製,6種堿基意味著更多的排列組合,更龐大的氨基酸編碼庫,可將構成蛋白質的氨基酸提升到172種,而目前生物體內的蛋白質是由20種基本氨基酸構成的。
\"有沒有可能添加更多的堿基呢?\"羅斯.泰爾在《自然》的評論中說,\"能不能用這些新零件創造出更複雜的生物呢?\"
看來,完全人造的生命或許都不再是空想。在評論的結尾處,羅斯.泰爾說,\"而今的遺傳學發現了一種機製,可以誕生更加豐富的生物形態,並有可能創造更加美好的生物學未來\"。
實際上,科學家對人工堿基的研究並非隻是為了興趣和對生命的理解,而是為了人類醫學藥物的發展。人工堿基的引入可以修飾生物的 dna ,利用這些生物體,可以合成自然界沒有、而人工方法又不易合成、提純的藥品。例如,開發這種人工堿基的斯科瑞普研究所已經成立了一家公司,嚐試用這一新技術研發新的抗生素、疫苗和其他產品,盡管距離實際應用還有相當的距離,但這一小步已開啟了無限的未來。
總結:
無論是研究也好,研發藥物也好,當人類開始探索創造新的基因序列的時候,從葉綠體,礦物質,金屬,水,到可燃性物質加入到人類的基因組中,無數次的是實驗,和大數據的推演下。新的基因生命便誕生了。
然而,人類的習性總是將最先進的東西,應用於戰爭。一部人類發展史,就是一部科技發展史,同時也是一部血淋淋的戰爭史。
從人類的角度看,發明出火,發明出武器,發明出金屬武器,發明出弓箭,發明畜牧和戰馬,發明出熱武器,發明出飛機,大炮,軍艦,航母,發明出激光武器,發明出粒子武器,發明出核武器,發明出基因科技。每一次新科技的誕生,都讓人類整體進步一大截,但同時往往伴隨著人類不同種族,國家之間的毀滅,征服或者被征服。
科技人員在研發新武器,新技術的同時,又怎麽會不懂得曆史,不懂得這些道理呢?又有誰忍心看到自己研發的武器要去摧毀他人的肉體和文明呢?但自己不做這事情,其他種族做成了,後果則更是難料,如果因為自己不努力,導致自己的種族苦不堪言,自己更是無法原諒自己。
也許,這種競爭機製,是這個世界的法則之一,生活在這個地球的人類,始終無法擺脫的命運。
(特此聲明,科普文字來源於國際互聯網的基因學雜誌,如果涉及侵權,請及時與作者或者番茄聯係,予以調整或者刪除。)
上個世紀80年代,
美國加州斯克裏普斯研究所資深科學家弗洛伊德.羅姆斯伯博士首先對基因有著更大膽的想法:製造全新的堿基。他說:\"設想一下,如果英語隻有四個字母,比如有三個輔音和一個音,也許可以寫幾個詞,用它講幾個粗糙的故事。但是如果多幾個字母,人們就能多寫很多東西。能夠儲存更多的信息,能寫更有意思、更複雜、更微妙的詞,更好的講故事。\"
\"地球上所有生命僅源自兩個 dna 組合,即 a - t 和 c - g 的多樣性,目前我們複製的生物體包含著第三對非自然 dna 組合。不是說我覺得生命''需要''更多的遺傳信息,但是我,如果我們給生命以使用更多字母的能力,我們對它的理解會深入很多,也能開發出更中類的藥物。\"因此弗洛伊德·羅姆斯伯的團隊致力於創造一對新的互補堿基,其結構和已堿基完全不同,並把它放進了最常見的實驗室細菌一一大腸杆菌裏。
2014年5月,他們首次將人工設計的堿基一一即自然界中原本並不存在的堿基一插入大腸杆菌基因組。當大腸杆菌複製時,這些人造堿基也成功複製了,而且至少能複製一輪。這些帶有人工堿基的大腸杆菌產生了後代,製造出了可持續繁殖的半人工生命。這是洛伊德.羅姆斯伯嚐試的三百多種人造堿基中,第一個能被細胞的複製機製識別的堿基組合這種含有人工堿基的 dna 有望改造現有生命形態,指導生物體合成前所未有的蛋白質類型拓寬蛋白質功能。\"這非常激動人心。\"得克薩斯奧斯汀大學的羅斯.泰爾在《自然》上發表論說,\"從試管到活細胞是巨大的進步。\"
羅姆斯伯介紹說,他們研究新堿基已經有15年。他們先人工合成各種堿基類似物然後測試產物是否能被負責複製 dna 的聚合酶識別。在約300種化合物中,篩選出了60種選組合。從2008年開始,該團隊試圖從候選組合裏尋找全新的\"堿基配對\",在3600種組合中,他們發現d5sics和 dnam 很有希望,將其命名為 x 和 y 。實驗證明,這對人造堿基在試中能自我複製,而且被轉錄成了 rna 。不過,它們的配對有些勉強,不像普通堿基那樣穩定。
\"實際上,研究中更大的挑戰在於\"體內實驗\",如果新 dna 不能在生物體內穩定存在並複製,那麽這項研究的意義就會黯淡許多。
可能創造更複雜生物?
那麽,科學家是如何將人工製造的堿基組合插入到生命體中,來擴展\"生命字母表的呢?他們的辦法非常巧妙:某種藻類植物的葉綠體基因被編入大腸杆菌後,能合成特殊轉運蛋白,可將新\"零件\"一一人工堿基轉入細菌體內。含有一對新堿基的 dna 順利進入大杆菌,當大腸杆菌成長並分裂時,新堿基也跟著 dna 一起複製。羅姆斯伯提供的數據顯示人工堿基至少複製了24輪,並維持了近一周時間。當人工堿基不再供給時,大腸杆菌用天堿基替代了它們。這顯示新技術具有極高的安全性。即使有細菌逃逸到自然環境中,因為有人工堿基,所以注定死去或用天然堿基。
在研究中,機構研究人員介紹說,將人工合成堿基組合植入活體生物細胞需要克服諸多困難,比如,人工堿基對需要與天然堿基對融合以保持 dna 結構穩定。此外, dna 在自我複製及轉錄的過程中,人工堿基組合必須能在拉鏈樣結構的 dna 鏈中成功地\"分分合合\",還要避免被 dna 修複機製當作\"外來者\"而清除掉。所以,實驗必須要克服這些困難。
雖然此次研究中的人工堿基對還不能參與製造新型蛋白質,但從理論上說,引入 x 一 y 堿基,新增加兩個字母, dna 就有望從4進製升格為6進製,6種堿基意味著更多的排列組合,更龐大的氨基酸編碼庫,可將構成蛋白質的氨基酸提升到172種,而目前生物體內的蛋白質是由20種基本氨基酸構成的。
\"有沒有可能添加更多的堿基呢?\"羅斯.泰爾在《自然》的評論中說,\"能不能用這些新零件創造出更複雜的生物呢?\"
看來,完全人造的生命或許都不再是空想。在評論的結尾處,羅斯.泰爾說,\"而今的遺傳學發現了一種機製,可以誕生更加豐富的生物形態,並有可能創造更加美好的生物學未來\"。
實際上,科學家對人工堿基的研究並非隻是為了興趣和對生命的理解,而是為了人類醫學藥物的發展。人工堿基的引入可以修飾生物的 dna ,利用這些生物體,可以合成自然界沒有、而人工方法又不易合成、提純的藥品。例如,開發這種人工堿基的斯科瑞普研究所已經成立了一家公司,嚐試用這一新技術研發新的抗生素、疫苗和其他產品,盡管距離實際應用還有相當的距離,但這一小步已開啟了無限的未來。
總結:
無論是研究也好,研發藥物也好,當人類開始探索創造新的基因序列的時候,從葉綠體,礦物質,金屬,水,到可燃性物質加入到人類的基因組中,無數次的是實驗,和大數據的推演下。新的基因生命便誕生了。
然而,人類的習性總是將最先進的東西,應用於戰爭。一部人類發展史,就是一部科技發展史,同時也是一部血淋淋的戰爭史。
從人類的角度看,發明出火,發明出武器,發明出金屬武器,發明出弓箭,發明畜牧和戰馬,發明出熱武器,發明出飛機,大炮,軍艦,航母,發明出激光武器,發明出粒子武器,發明出核武器,發明出基因科技。每一次新科技的誕生,都讓人類整體進步一大截,但同時往往伴隨著人類不同種族,國家之間的毀滅,征服或者被征服。
科技人員在研發新武器,新技術的同時,又怎麽會不懂得曆史,不懂得這些道理呢?又有誰忍心看到自己研發的武器要去摧毀他人的肉體和文明呢?但自己不做這事情,其他種族做成了,後果則更是難料,如果因為自己不努力,導致自己的種族苦不堪言,自己更是無法原諒自己。
也許,這種競爭機製,是這個世界的法則之一,生活在這個地球的人類,始終無法擺脫的命運。