前沿

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■可銷毀特定DNA序列裝置出爐 防止轉(zhuǎn)基因生物環(huán)境釋放

科技日報訊 英國《自然·通訊》雜志近日在線發(fā)表了一篇合成生物學論文，描述了一種基于“基因組編輯”CRISPR技術(shù)的裝置，能銷毀轉(zhuǎn)基因生物中特定的DNA序列。控制住特定DNA序列銷毀的能力，其應(yīng)用范圍將包括防止轉(zhuǎn)基因生物的環(huán)境釋放、幫助生物技術(shù)公司保護知識產(chǎn)權(quán)以及避免偷竊等等。

出于對轉(zhuǎn)基因微生物潛在的環(huán)境釋放的擔憂，科學家們早已開始開發(fā)各種誘導細胞死亡的方法。但是這些方法往往忽視了DNA分子釋放到環(huán)境中的問題。DNA分子的穩(wěn)定性以及測序技術(shù)的進步，通常意味著即使在嚴苛的消毒處理之后，仍然有基因信息被獲取的可能。現(xiàn)有的靶向針對DNA分子的系統(tǒng)，也都聚焦在銷毀全基因組上，這會讓整個生物體死去。

自2012年以來，生物學界開始較為頻繁地使用CRISPR技術(shù)。這種強有力的工具可以對生物的DNA序列進行修剪、切斷、替換或添加。

此次，美國麻省理工學院的布萊恩·卡連多和克里斯托弗·沃伊特設(shè)計出一種基于CRISPR技術(shù)的裝置，能穩(wěn)定地結(jié)合到一個宿主細菌的基因組中。這個裝置可以瞄準用戶選擇的DNA序列，例如質(zhì)粒上攜帶的外源基因。對于這個裝置的控制是可誘導的，在特定時間和特定條件下可以被激活。

研究人員表示，這個系統(tǒng)可以有效地鎖定并且摧毀預定的DNA序列，同時不給宿主的生長或者代謝產(chǎn)生明顯的負擔。

■荷蘭微生物家造出類似酷材料:自動愈合的“生物混凝土”

科技日報訊 混凝土是世界上最普遍的建筑材料，無論多么細心地混合加固，所有的混凝土最終都會產(chǎn)生裂縫，有時裂縫還會導致建筑物倒塌。代爾夫特理工大學微生物教授漢克·約克斯說，“我們發(fā)明了一種生物混凝土——利用微生物自動愈合的混凝土。”

據(jù)雅虎網(wǎng)站報道，約克斯自2006年起就開始研究這種“生物混凝土”。當時一名混凝土技術(shù)專家提出，可否用細菌讓混凝土自行修復。解決這一問題面臨許多挑戰(zhàn)。約克斯最終選擇了孢芽桿菌，因為它們喜歡堿性環(huán)境，產(chǎn)生的孢子在沒有食物和氧氣的情況下能存活幾十年。

約克斯說：“之后的難題是，細菌不僅要能在混凝土中被激活，還要能產(chǎn)生修復材料——石灰石。”細菌必須有食物。最后他選擇了乳酸鈣。約克斯把細菌和乳酸鈣裝進生物降解塑料做成的膠囊，然后把膠囊加入到濕的混凝土中混合。

生物混凝土看起來和普通混凝土一樣，只是添加了額外成分“愈合劑”。混凝土出現(xiàn)裂縫后，水進入裂縫打開膠囊，細菌則開始發(fā)芽、增殖并食用乳酸鈣，通過代謝把鈣和碳酸離子結(jié)合，形成方解石或石灰石，逐漸彌合裂縫。

約克斯希望，這種混凝土能開啟一個生物建筑的新時代。“這是自然與建筑材料的結(jié)合，大自然無償供給我們很多有用的東西——比如這種產(chǎn)石灰石的細菌。如果我們把它填充到建筑材料中，確實很有益處。這是以一種新理念把自然與建筑環(huán)境結(jié)合在一起的好例子。”

■氣候變化正在改變麥蚜優(yōu)勢種

科技日報訊 中國農(nóng)科院植物保護研究所馬春森研究團隊通過6年潛心研究發(fā)現(xiàn)，全球氣候變化打破了農(nóng)業(yè)害蟲群落原有的平衡，改變了害蟲群落物種間的相對優(yōu)勢度，使優(yōu)勢種（群落中具有最大密度、蓋度和生物量，對生態(tài)環(huán)境影響最大的物種）發(fā)生了演替，氣候變化正在改變農(nóng)業(yè)害蟲群落的優(yōu)勢種。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的國際知名期刊《全球變化生物學》上。

全球氣候變化給生物帶來了新的選擇壓力，然而物種間對這種選擇壓力的響應(yīng)可能不同，進而造成物種間相對優(yōu)勢度和群落結(jié)構(gòu)的改變。馬春森研究團隊以共同發(fā)生的三種麥蚜（麥長管蚜、禾谷縊管蚜、麥二叉蚜）為模式系統(tǒng)，首先采用實驗室模擬的方法證實了極端高溫事件幅度和頻率增加對三種麥蚜發(fā)育、存活、繁殖及種群適合度的影響有顯著差異，即極端高溫幅度和頻率增加，禾谷縊管蚜的相對適合度由低變高，而麥長管蚜和麥二叉蚜則由高變低。田間模擬增溫試驗同樣表明這一結(jié)果。此外，全球不同地區(qū)的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，極端高溫事件還改變了這三種蚜蟲在大尺度空間上的相對優(yōu)勢度和群落結(jié)構(gòu)，極端高溫事件發(fā)生概率較小的高緯度地區(qū)，麥長管蚜和麥二叉蚜為群落的優(yōu)勢種；而極端高溫事件發(fā)生概率較大的低緯度地區(qū)，禾谷縊管蚜則在群落中占據(jù)非常明顯的優(yōu)勢。

由于三種麥蚜的為害部位及其造成的經(jīng)濟損失明顯不同，相對優(yōu)勢度的改變將顯著影響麥蚜防治經(jīng)濟閾值的制定。此外，這三種麥蚜在傳播麥類作物病毒病的種類和傳毒效率上有顯著差異，因此其群落結(jié)構(gòu)和相對優(yōu)勢度的改變能顯著影響麥類作物的病毒感染率及病害的發(fā)生流行，進而影響病害發(fā)生預測和防控策略的制定。

■美食品公司成功使用植物原料制成人工肉

科技訊 5月19日消息，如果科學家能夠使用植物培育出肉制品，你會買賬么？日前，美國一食品公司，成功使用植物原料，生產(chǎn)出了類似肉類口味的食品，而且還因此獲得了投資。人工食品創(chuàng)業(yè)公司正吸引著越來越多投資家的眼光。人工食品是指使用先進技術(shù)生產(chǎn)的肉、蛋等食品的替代品。出于保護環(huán)境和愛護動物的觀點，畜牧產(chǎn)業(yè)受到了一定的質(zhì)疑，在此背景下人工食品作為一個增長領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。

美國食品創(chuàng)業(yè)公司Hampton Creek Foods今年獲得2300萬美元投資，該公司使用植物性原料生產(chǎn)出了口感與雞蛋極為相似的產(chǎn)品。Hampton Creek Foods還開發(fā)出了使用菜籽等植物性原料制作的可以替代蛋黃醬和曲奇的產(chǎn)品。該公司將把籌措到的資金用于招募人才和增加設(shè)備。其還獲得了微軟創(chuàng)始人比爾蓋茨的投資。

但是食品創(chuàng)業(yè)公司有必要確保替代食品的安全性，要作為食品進行銷售必須獲得相關(guān)當局的批準。預計Modern Meadow的人工肉還需要10年左右時間才能上市。另外，目前替代食品的生產(chǎn)成本較高，普及還面臨著眾多課題。

■基因告訴你：草魚為啥吃草？

科技日報訊 草魚以典型的草食性特征而得名，但為什么草魚通過吃草就能汲取營養(yǎng)？5月4日，在《自然·遺傳學》雜志發(fā)表了中國科學家繪制出草魚全基因組序列圖譜的科學成果，這一謎題也有了答案。

作為世界上第一個草魚全基因組序列圖譜，中國科學院水生生物研究所、中國科學院國家基因研究中心、中山大學等機構(gòu)的科學家花了3年時間。通過全基因組序列圖譜，科學家們發(fā)現(xiàn)了草魚吃草卻能快速生長的奧秘。這項研究的牽頭人、中國科學院水生生物研究所研究員汪亞平解釋說，原先科學界推測草魚能夠吸收纖維素，但是通過基因組測序發(fā)現(xiàn)并非如此。“該研究的基因注釋結(jié)果表明，草魚基因組中并不存在纖維素降解酶基因。草魚可能通過持續(xù)高強度的食物攝入，獲取足夠多的可利用營養(yǎng)以維持其快速生長。”

不僅如此，科學家們通過和斑馬魚基因的對比，發(fā)現(xiàn)在距今大約4900萬年至5400萬年的時候，草魚基因組在演化過程中發(fā)生了一次染色體融合。從結(jié)果上看，這次染色體的融合可能與其性染色體的分化有關(guān)。“這是進化生物學的基礎(chǔ)性問題。”汪亞平說，掌握草魚的遺傳信息，利用分子育種技術(shù)，就能培育出更優(yōu)良的草魚品種。