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科学家将完全人工合成酵母基因:对人类有积极意义

2018-1-10 15:16:34来源:新浪科技作者:叶倾城责编:马卡评论:

北京时间1月10日消息,据国外媒体报道,近年来,科学家在实验室能够创造出不同种类的合成生命。目前,一支国际研究小组表示,现已找到合成酵母大部分基因序列的一种有效方法。

研究项目负责人、美国纽约大学医学院遗传学家杰夫·博伊科(Jef Boeke)说:“对于这项最新发现,我们非常兴奋!这将朝向我们的目标迈进一大步!”这是具有里程碑意义的最新进展,科学家能在实验室“从无到有”,培育出活体复杂生物。之前报道称,该研究小组已完全合成酵母中16种染色体中的一种,染色体是携带所有生物体基因的分子结构。

目前,《科学》杂志上已发表7篇相关的研究报告,博伊科研究小组称,有望近期完全合成酵母基因组,我们正在朝向这个目标前进。

这项最新研究报告被许多生物学家、遗传学家和其他专家称赞为一个重要科研进展,甚至曾担心潜在的伦理和环境问题的一些生物伦理学家和环境学家,也称赞这项发现对于人类创造合成生命具有积极意义。

美国纽约大学医学院遗传学家杰夫?博伊科正在研究面包酵母的DNA基因序列。

但是,科学家操控生命基本构建块的能力日益增强,令人担忧的是,未来有人会使用这项技术创造出其他生物的合成基因组,尤其是人类。

博伊科表示,这项酵母研究具有重要意义,因为它有助于洞悉人类细胞的工作原理。单细胞酵母是真核细胞(eukaryotes)构成的复杂生物,这意味着酵母像人类一样包含着细胞器,并将它们的DNA装配在一个细胞核之中。

这项研究通过世界各地的实验室,从腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶4种DNA基本化学构建模块中尽可能集合酵母染色体。研究小组实验表明酵母细胞中所有6种已装配染色体都具有功能性,即使当几个染色体同时插入同一细胞,单个染色体的主要部分将被改变。

该项目研究的一个趋好性目标是制造人工合成酵母,能够像小工厂一样生产面包、啤酒和葡萄酒。科学家希望使用酵母制造出治疗顽疾的新型药物,以及其它用途,其中可能包括制造新型燃料。

博伊科指出,同时我们还在开发一些实用工具,从而改善酵母,使其能够制造更多有利于人类生活的产品。美国加州合成基因组公司(Synthetic Genomics)DNA技术副总监丹尼尔·吉普森(Daniel Gibson)说:“这项研究将使我们能够理解如何从基础设计细胞,从而为许多应用进行编程。”

博伊科说:“我们的另一个目标是学习关于基础生物学的最新事物。我们可以引用理查德·费曼(Richard Feynman)一份物理学演讲稿的内容:我们不能创造的,就无法理解。这正是我们人工合成生命领域的座右铭。”

科学家研制的最新技术也可用于合成其它更复杂生物体的基因组,例如:该研究小组已研制一种有效方法识别和修复基因组中的错误,它们的工作方式类似于计算机程序员调试计算机程序。

图中是面包酵母菌的彩色电子扫描显微照片,目前研究人员已人工合成酵母16种染色体中的6种,他们认为2018年能够完全人工合成酵母16种染色体。

博伊科说:“这绝对是为了能够在更大等级基因组上进行此类操控做好准备工作,例如:植物、动物,以及人类的基因组。”这将包括合成整个人类基因组,目前博伊科已与美国哈佛大学遗传学家乔治·丘奇(George Church)建立合作关系。

丘奇说:“这是一个全新的时代,我们正在超越单个基因编辑,我们可以在整个基因组中进行任意编辑,目标是能够遵循我们所理解的那样,从根本上改变基因。”

人工合成生命的发展前景令一些生物学家、环保主义者、生物伦理学家等人感到担忧,他们认为,人工合成的微生物、植物和动物如果意外或者出于某种目的被释放出来,可能会以无法预知的方式破坏自然环境。

美国北卡罗来纳州立大学基因工程和社会中心资深研究学者托德·库伊肯(Todd Kuiken)说:“你可以想像一下,将一种外来入侵物种放入不同环境,这将对生态环境构成某些影响。”

另外一些人则担心恐怖分子会使用这项技术制造新的生物武器,博伊科说:“人工合成酵母基因组的实验是在缜密的保护措施和严格伦理审查下进行的。”但是他也承认人造人类基因组可能引起人们的恐慌。

他说:“当然,人们最担忧的是我们的目标是制造一个‘人造人类’——由人造基因组构成的人类。这就是为什么我们必须坚持所有实验应用是在细胞等级上操作,它可用于人类疾病治疗,但不会由此制造一个有机生命体。”

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