美國斯克里普斯研究所(The Scripps Research Institute)的科學家利用兩對天然鹼基(A 和 T,G 和 C)和一對人造鹼基(X 和 Y),成功合成出單細胞細菌。相關成果發表在《美國科學院院刊》(PNAS)上。

半合成細菌

這項研究由斯克里普斯研究所的 Floyd Romesberg 教授研究組完成。合成的細菌中除了 DNA 的四種鹼基,還含有一對合成鹼基 X 和 Y。

在之前的實驗中,細菌在分裂過程中會丟失這對合成鹼基,無法穩定遺傳,因而無法有效分裂。

在新的實驗中,斯克里普斯研究所的研究生 Yorke Zhang 和美國癌症協會博士後 Brian Lamb 修飾了細菌中的核苷酸轉運體(nucleotide transporter),使合成鹼基 X 和 Y 可以通過細胞膜,從而使細菌正常分裂,並保留 X 和 Y。

防止細菌驅逐合成鹼基

雖然將合成鹼基留在了細菌體內,但在 CRISPR-Cas9 的原理中,我們知道,面對病毒等外源入侵時,細菌會利用 CRISPR-Cas9 從基因組中切除外來片段,修復斷開位點。如果細菌再次入侵,CRISPR-Cas9 會再次發揮防禦作用。

然而,在這項研究中,研究者對 CRISPR-Cas9 系統進行了修飾,使它的角色發生了變化:對基因組進行「拼寫檢查」,防止細菌將合成鹼基 X 和 Y 當做入侵者。

單細胞細菌

創造生命,了解自身

長久以來,人們認為大自然才能創造生命。現在,科學家們在實驗室里成功構建出半合成的單細胞細菌,堪稱開創性成果。

Romesburg 說:「我們現在可以使細菌穩定增殖。這表明所有的生物過程都可以進行人為調控。」

研究也讓人類更解自身的生命過程。目前,離完全從頭合成生命還有很長的路要走,科學家們會繼續這項研究。他們希望了解合成鹼基在細菌體內如何轉錄成 RNA,這是下一步工作的基礎。

不過,Romesburg 強調,他們只研究單細胞生物,並沒有打算將半合成技術拓展到多細胞生物上。至少目前,合成的細菌還未得到應用。

您可能也喜歡

科學家提出三個小技巧,幫助人們體驗清醒夢

科學家最新研究發現,通過恰當的指導和練習,和三個小步驟,便可大大提高清醒夢的出現機率。在身心得到休息…

如果人掉進黑洞下場會如何?

你即將要掉入一個黑洞。儘管困難重重,若是你存活了下來,在你面前等待的會是什麼?你最後會出現在哪裡,若…

十年前科學家發現的費米氣泡在近日發生不尋常的現象

兩個由旋轉的氣體和宇宙射線組成的巨大氣泡位於銀河系平面的上方和下方,科學家卻不知道這背後是什麼。 它…

南北極將會在二十年內完全逆轉

過去出現許多地磁場倒轉證據 地球的磁性,是地球內部的物理性質之一。地球是一個大磁體,在其周圍形成磁場…

不必等 50 年!專家堅信最快 2030 年就能實現核融合發電

使用核融合技術為人類提供便宜又潔淨的電力,一直是科學家的夢想。過去,專家大多推測約「50 年後」才有…

拯救了數十萬人生命的不死細胞——「海拉細胞」

試想像一下你是一位 1950 年代的醫生,於醫學研究所進行研究工作。某天,你意外遇到一位患有高度惡性…