科学家第一次合成出可正常分裂的单细胞生命

前文 争议与瞩目:中科院在恐龙化石里发现了一段完整 的评论区里有朋友提到,重新编辑现有的基因就能人工制造出全新物种。现在,未来的门扉打开了一道缝。

基因工程学进入了全新的境界,科学家们开发出了一种单细胞合成生物,它能够像正常细胞一样生长和分裂,可以再现细胞分裂周期的各个方面,而那是健康的细胞生命的基础。

这项成就,工程化的单细胞细菌样生命形式(称为JCVI-syn3A),是数十年来基因组测序和分析工作结出的硕果——科学家探索了每个基因在生物体内所起的作用。

麻省理工学院和美国国家标准技术研究院(NIST)的生物物理学家James Pelletier说:“我们的目标是了解单个基因的功能,以便能够开发出完整的细胞运作模型。”

尽管这项工作的起源可追溯到1990年代,但上一次重大突破发生在本世纪,2003年的研究人员成功地合成了一种可感染细菌的小病毒。

进而在2010年,位于马里兰州的J. Craig Venter研究所(JCVI)的科学家设计出第一个合成细菌细胞,称为JCVI-syn1.0:地球上第一个具有完全合成基因组的生物,它的DNA由支原体中分离出的天然DNA片段重新拼接而成。

几年后,研究团队又向前迈出了一步,在实验室中创造出一种新细菌,被称为JCVI-syn3.0的生物总共仅拥有473个基因,比自然界中任何已知的可繁衍的生物都要短小。

但是,尽管JCVI-syn3.0的小型化遗传工具包使其能够通过细胞分裂得以繁殖,但繁殖的后果却迥异于自然生物。分裂出的新细胞中产生了“惊人的形态变异”,以各种不同的形状和大小。

现在,同一研究团队找到了新方法,使用JCVI-syn3.0变种(称为JCVI-syn3A)来防止形态变异。

通过添加JCVI-syn3.0中不存在的19个基因,新JCVI-syn3A能够以更正常的外观、一致的方式进行细胞分裂,其形态学变异明显小于JCVI-syn3.0。

尽管如此,但科学家仍有许多未解之处。

例如,尽管JCVI-syn3A具有19个新基因,但据认为只有7个基因在起作用。而在这7个基因中,又只有2个(称为ftsZ和sepF)的功能被确定。

尚不清楚其他5个基因如何有助于JCVI-syn3A的保持形态学一致性,但有一点是肯定的:微小的基因组现在代表了新的实验标准,可以帮助我们表征这些基因在生物体内的功能。

研究人员在论文中解释说:“因此,JCVI-syn3A为细菌生理学提供了引人注目的最小模型,为工程生物学提供了广泛的平台。”

学术报告发表在Cell上。

原文:https://www.sciencealert.com/scientists-have-built-a-synthetic-cell-that-grows-and-divides-normally

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