科學家接近人工合成酵母基因組：已合成6條染色體
科學家朝著在實驗室中創造出不同類型合成生命的目標又邁進了重要一步。一個國際研究小組近日報告稱，他們已經找到了合成酵母遺傳密碼實質部分的有效方法。「我們感到非常激動，」研究項目負責人、紐約大學醫學院的遺傳學家傑夫·伯克(Jef Boeke)說，「這是通往目標的重要一步。」
近年來，越來越多科學家開始嘗試在實驗室中從無到有地創造出活體複雜生命，而此次研究的結果無疑具有里程碑意義。研究團隊此前就報告稱，他們已經完全合成了酵母16條染色體中的一條。染色體存在於細胞核中，攜帶著生命體的全部基因。
如今，研究團隊通過在《科學》(Science)雜誌上發表的7篇系列論文，指出他們又合成了5條酵母染色體，並預計在今年年底獲得完全合成的酵母基因組。傑夫·伯克表示，他們正在朝著目標穩步前進。
這項突破受到許多生物學家和遺傳學家的讚賞，認為這是非常重要的進展。甚至一些擔心可能會出現倫理和環境問題的生物倫理學家和環境保護主義者也對項目的謹慎細緻提出了表揚。不過，對生命基礎結構的操縱能力越強，對利用這一技術創造其他生物，特別是人類的合成基因組的擔憂就越多。
傑夫·伯克指出，酵母研究項目之所以重要，是因為它使我們能更好地了解人類細胞如何運作。儘管酵母是單細胞生物，但卻屬於較為複雜的真核生物——包括了所有動物、植物、真菌和其他具有由膜包裹著的複雜亞細胞結構的生物。換句話說，酵母和人類一樣具有細胞器，並能將脫氧核糖核酸(DNA)包裹在細胞核中。
「它們是理解更高級細胞基礎連接機制的絕佳模型，」伯克說道。該研究項目召集了世界各地的實驗室，利用DNA的4種基本化學構件——腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)——組裝出了酵母染色體。伯克說：「基本上，我們是把活酵母細胞里的這些密碼換成某種21世紀版本的操作系統。」
研究結果顯示，目前合成的6條染色體都可以在酵母細胞內正常發揮功能，甚至幾條染色體可以同時插入同一個細胞。即使在單個染色體的重要部分被改寫的情況下，也不影響它們的功能。「可以說，我們是在用一些十分極端的方法來『折磨』酵母的基因組，而酵母似乎不為所動，對此毫不在意，」伯克說道。
這對於該項目的目標之一而言是好兆頭，即創造出像微型工廠一樣的酵母，用於生產麵包、啤酒和葡萄酒以外的東西。科學家希望用酵母來生產新的藥物，或者用於其他目的，比如生產新的燃料。「我們還在開發一些很實用的工具，用來改進酵母，使其能更好地為我們生產有用的產品，」伯克說道。
許多專家對此表示贊同。合成基因公司(Synthetic Genomics)的DNA技術副總監丹尼爾·吉布森(Daniel Gibson) 為這項新研究撰寫了一篇文章，他說：「這項研究將使我們理解如何從基礎開始，設計出能夠進行重編碼、有多種用途的細胞。」合成基因公司位於美國加利福尼亞州的拉霍亞，創始人是著名的生物科技傳奇人物克雷格·文特爾(Craig Venter)。
伯克表示，該項目的另一個目標是對基礎生物學有更新的了解。「引用理查德·費曼(Richard Feynman)對物理學的一句經典名言：『我不能創造的東西，我就不了解』，」伯克說，「可以這麼說，在某種程度上這就是我們這一領域的座右銘。」
科學家正在開發的這些技術或許還能用於合成其他更複雜生物體的基因組。例如，研究團隊已經開發出一個鑒別和修復基因組的有效方法，類似於計算機程序員調試程序的過程。伯克說：「這毫無疑問是為了在更大規模基因組上進行這類操作做好準備，比如植物、動物甚至人類的基因組。」這包括合成整個人類基因組。伯克已經與哈佛大學的著名遺傳學家喬治·丘奇(George Church)展開合作。
「這是一個全新的時代，我們正從微小的單基因編輯轉變為在基因組中寫入我們想要的任意內容，」丘奇說，「我們的目標是能夠在認知允許的範圍內，從根本上改變基因組。」
這樣的前景令一些生物學家、環境保護主義者、生物倫理學家和其他人士感到擔憂。他們擔心合成微生物、植物或動物如果被意外或故意釋放出來，可能會以意想不到的方式損害環境。「你可以想像成把一個入侵物種引入到陌生環境中，」美國北卡羅來納州立大學基因工程和社會中心高級研究員托德·庫伊肯(Todd Kuiken)說，「這將對整個系統產生某些影響。」
還有人擔心恐怖分子可能會利用這項技術製造出新的生物武器。伯克表示，這一酵母研究項目是在縝密的保護措施和嚴格的倫理審查下進行的，但必須承認的是，合成人類基因組的可能性的確會令人恐慌。
「當然，人們最擔憂的是我們把創造一個合成人類——由合成基因組構成的人類——作為目標，」伯克說，「而這正是我們堅持所有應用都限定在細胞工程層面上的原因，這些應用可以用於人類疾病的治療，而不是從中製造出一個生命體。」
一些生物倫理學家表示，人類社會還遠沒有達到能接受合成人類基因組的程度。美國西北大學的生物倫理學家勞麗·佐羅斯(Laurie Zoloth)雖然對酵母研究項目表達了讚賞，但她也指出：「擁有這種人類基因組的知識，以及這些知識所帶來的力量，對於我們所處的這個世界，這個被不公正所撕裂的世界而言，並不是一個好的出路——不是一個合理的方向。」
來源：新浪科技
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