作者:李晨阳 来源:中国科学报 发布时间:2016/3/30 8:24:45
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最简细胞:助力打开生命“黑箱”

 

■本报见习记者 李晨阳

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近日,美国科学家克雷格·文特尔宣布设计并制造出最简单的人工合成细胞——Syn 3.0。其仅包含473个基因,但依然具有自我复制能力。

这不是人类第一次制造合成生命。早在2010年,文特尔团队便合成丝状支原体基因组,然后将其移植到另一种关系密切的细菌中,制造出名为Syn 1.0的合成细胞。

疑问:

从Syn 1.0到Syn 3.0,科学家并没有致力于制造更复杂的生命,反倒是通过“做减法”,大大简化了原有合成细胞的基因组。原因何在?

解答:

中科院遗传发育所研究员钱文峰向《中国科学报》记者解释说,生物体对人类而言仍是一个“黑箱”,其内部运作原理依旧充满谜题。

他把生物体比作一部智能手机,把为数众多的基因比作形形色色的App。通过不断地删除App,直到多删一个,手机就会失效时,便能知道哪些是维持手机功能最重要的App了。

“这篇文章就是这样一个思路。”钱文峰说,其主要目的在于理解生命运作的基本原理。

既然生物是从非生物起源的,那么最初的生命需要多少个基因?这些基因的功能是什么?又是如何相互作用行使功能的?这些问题都可以从这项研究中找到答案。

此外,对细胞而言,即便去除了大约一半的基因,其仍能近乎正常地发挥作用。“这证明一个细胞中有很多基因对其生存并无明显作用,但这些基因的合成却要消耗细胞能量。”清华大学生命科学学院研究员戴俊彪说,“在建立了深刻认识的基础上,我们就能针对性地去掉这些基因,让细胞更好地利用自身能量。”

“最简单”人工细胞造出来了,它能用来做什么呢?

尽管最新成果宣称“将有望应用在生物化学、营养学、农业以及新药生产与生物能源等领域”,但戴俊彪认为,至少在目前看来,这项研究的应用价值还很有限。

不过,他也指出,如果能进一步设计出可以预测功能、可以控制的基因组,并以此驱动细胞的各项功能,那么得到的人工细胞就能胜任很多重要的应用。

“就像拼装模型一样。”中科院上海生科院植生生态所研究员杨琛说,国内有一批科学家正在致力于研发“即插即用”型基因模块,打造具有特定功能的生物。这对解决能源危机、环境污染、大批量药物生产等问题很有现实意义。

当然,该研究中所谓的“最简单”也只是一个相对概念。杨琛告诉记者,自然界中存在的最小基因组只有100多个基因,属于一种寄生生物。

钱文峰说:“当年全基因组测序实现后,大家都很茫然,因为这相当于把‘天书’打印了出来。科学家回答‘最简基因组’的问题,就是帮助大家理解在这部‘天书’中,哪些章节最为重要。”

《中国科学报》 (2016-03-30 第4版 综合)
 
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