離探索生命起源更進一步!科學家成功用最少基因組打造合成細菌

作者 | 發布日期 2016 年 03 月 25 日 17:44 | 分類 生物科技 follow us in feedly
473 genes bacteria

一直以來,科學家都非常想徹底了解生命是怎麼被創造出來的,需要什麼樣的環境,什麼樣的基因組合,才能打造出有生命力的物體。而最近,科學又離解開生命謎題的一天又更進一步了,他們終於成功的用最少的基因打造出合成細菌,也幫助他們更了解生命最基本的源起。



這個在實驗室裡被打造出來的合成細菌被命名為 Mycoplasma mycoides JCVI-syn3.0,總基因數僅有 473 個基因序列,其基因比現今世上所能找到的所有健康又擁有繁殖力的細胞基因還少,讓科學家們相當的興奮。在做過實驗後,他們發現在這 473 個基因序列中缺一不可,若少了,就無法構建出完整的細菌。

美國克雷格‧凡特研究所(J. Craig Venter Institute)的創辦人兼基因研究學者 J. Craig Venter 表示:「我們視生命是由 DNA 軟體驅動,藉由了解這個軟體,我們就能更了解生命是怎麼創造的。」然而,在過程中他們也發現自己的知識還是相當不足,能確定的是有些基因的存在是為了後代繁殖,有些則是為了要鞏固整個細菌的結構等,目前還無法了解其中 149 組基因為什麼一定要被放在這個細菌裡,

參與這項研究的一員 Velda Vinson 表示:「在這個合成細菌的基因組哩,目前我們大約有 31% 的基因組都不太了解它的作用,對我來說這個數字實在是有點高。」然而,Venter 也表示,這些未知的基因也讓那些擔心未來會有複製人類細胞的人可以較為安心,因為就連科學家都無法徹底瞭解這僅有 473 組基因的合成細菌,那麼在研究大約有 21000 組的人類基因時,能真正了解其作用的,一定連 1% 都不到。

 

科學家是怎麼將這些基因縮減至 473 組的?

在 2010 年時,凡特研究所的研究學者就曾打造出世界上第一個能自體繁殖的合成細菌細胞。這細菌是 Mycoplasma mycoides 的複製品,正常來說,它能導致牛隻擁有高傳染性的肺部疾病,但在它們的複製品中,此合成細菌僅含有 901 組基因。科學家先在電腦裡設計好基因的結構後,轉而到實驗室裡合成,最後再將它移植到「空白」的細胞裡,才將這合成細菌打造成功。

接下來,科學家逐一將此合成細菌的特定基因組拿掉,看它是否還能像以前一樣正常運作,它們也發現在過程中,必須放入一些細胞,才能讓這個合成細菌繼續存活跟繁殖,最後才終於得到缺一不可的 473 組基因。雖然原先他們預測最後的基因組結果會落在 256 組到 375 組,但事實證明,與原先的預估有相當大的落差。

另一名研究成員 Daniel Gibson 則表示,他們這項研究最終的目的是希望能在需要的時候,立刻打造出合成的有機生物體,像是利用這個合成基因打造基改豬,讓病患需要器官的時候,從這些豬身上就能取得病患需要的器官。除了能用在此方面外,這項研究也能拿來用在製造抗體、生物燃料等用途。

(首圖來源:Science) 

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