科學家們人工構建釀酒酵母的五條人造染色體,標志著已經合成微生物基因組的三分之一,向合成復雜生命體的方向又邁進了一大步。
合成基因組可能會讓一些生物技術人員面臨“扮演上帝”的警告。但科學家將這次成果視為現有基因工程的邏輯延伸,合成基因已經應用于常規的藥物研制,比如胰島素,以及轉基因作物的生產。
國際科研團隊于2014年建造了第一條人工合成酵母染色體,耗時七年。這次五條染色體的構建,表明科學家在合成生物學領域的進步加速,預示著“合成生命”的時代即將到來。
新合成的酵母菌可以投入生產新型藥物,化學藥品和生物燃料。這項工程也為未來十年更加雄心勃勃的人類基因組合成項目奠定了基礎。
雖然其他團隊已經合成了細菌和病毒DNA,但合成酵母基因組計劃是第一個在真核生物中進行的實驗。真核生物是一種含有細胞核的生物體,人類的細胞就是其中的一種。
在《科學》雜志上發表的論文是由美國、中國、英國和法國的科學家撰寫。他們最新的研究報告表明,含有人造遺傳物質的酵母體狀態良好、健康,就像普通酵母一樣。
紐約大學朗格尼醫學中心的杰夫·伯克(Jef Boeke)是項目的主要研究人員。他表示,合成染色體的這種適應能力,意味著科學家可以建立一大批設計再造的基因組,用來解決醫藥和工業領域未實現的需求。
“它表明我們可以在未來的實驗中繼續更加大膽地設計,創造更大的變化,并且了解再造基因組的局限,從而讓酵母菌更好地實現人們的設想,制造更實用的產品。”他說。
英國倫敦帝國學院的湯姆·埃利斯(Tom Ellis)表示,這是“世界最大合成生物學項目的里程碑時刻”。
基因組由DNA組成,它是由四個不同的化學單位組成的基因序列,縮寫分別為A、T、G、C。科學家已經學會通過控制這些化學物質的配對來重寫遺傳密碼。
天然釀酒酵母基因組由1200萬個堿基對組成,但由于科學家已經刪除了一些非編碼的“垃圾”DNA,合成版本大約比原先的染色體減少了8%。
合成DNA的技術一方面在不斷改善,另一方面成本在下降。今天,制造DNA的每一個堿基對的化學成本大約為十美分。研究人員表示,這將使合成整個基因組成為常規。