近日，知名學(xué)術(shù)期刊《自然》刊登了英國劍橋大學(xué)研究團隊的一篇研究論文，論文顯示該研究團隊將大腸桿菌的基因全部進行了重新編寫設(shè)計，并將重新組成的基因序列通過化學(xué)合成法的方式導(dǎo)入進了大腸桿菌內(nèi)，由此創(chuàng)造出了地球上首個“基因”完全由人類編寫的大腸桿菌（E.coli）菌株，也是人類制造出的首個完全合成且徹底改變自身DNA構(gòu)成的生物。

大腸桿菌

今天小編就來給大家科普一些關(guān)于這方面的知識。

我們先來了解一下“基因”編寫的原理

DNA基因組示意圖

高中時學(xué)過生物的都知道，DNA中的遺傳密碼由四個堿基組成，分別由字母 A、T、C 和 G 表示。DNA 中以三個字母為一組“讀取”——例如“TCG”——它們被稱為“密碼子”，每三個堿基會排列出一組“密碼子”，而A、T、C 和 G按照數(shù)學(xué)中的排列組合可以排列出64組“密碼子”，這64組“密碼子”再排列組合成亂碼，在這些亂碼中如果出現(xiàn)有功能、有作用的片段，即為基因，基因則會組合成基因體。

大腸桿菌菌株的基因組示意圖

大腸桿菌菌株有400萬個堿基對基因組，若將大腸桿菌株的堿基對全部打印在A4紙上，需要970頁A4紙才能完成。

該研究團隊通過提取野生大腸桿菌的基因，分析出了其每個基因?qū)τ诖竽c桿菌的用途。此后經(jīng)過2年的時間，研究團隊在進行18218次基因編輯后，完成了對大腸桿菌所有基因的重新設(shè)計與合成。

重新編輯的大腸桿菌菌株基因組示意圖

這項技術(shù)會給人類帶來哪些好處？

近幾十年來，基因?qū)W家們都懷有一個夢想：希望有朝一日能夠合成出完整的人類基因組，而此次大腸桿菌基因組的合成成功是“合成基因組學(xué)”領(lǐng)域一個重要里程碑，也代表了目前“合成基因組學(xué)”的最高水平，使得科學(xué)家在合成人類基因組的道路上又前進了大步！

此次重新編碼的大腸桿菌基因組與普通的大腸桿菌的基因組是不同的，研究人員稱重新編碼的大腸桿菌具有很強的抗病毒性，這為大腸桿菌未來的大規(guī)模培養(yǎng)和繁殖提供了基礎(chǔ)。而大腸桿菌基因編輯技術(shù)的成熟，使得人們可以根據(jù)需求編輯大腸桿菌的基因，讓它們可以制造出自然界中不存在的各種蛋白質(zhì)和聚合物，可以說對未來人類研制各種新藥和抗生素都是非常有幫助的。

寫在最后：

科學(xué)是一把雙刃劍，隨著人類在合成基因組學(xué)領(lǐng)域的快速發(fā)展，合成基因的安全性越來越受到人們的關(guān)注。有科學(xué)家指出，此次由人類扮演造物主創(chuàng)造出的“基因”完全由人類編寫的大腸桿菌（E.coli）菌株由于具有超強的抗病毒性，因此一旦從生物實驗室中泄露到外界，很可能會產(chǎn)生人類無法控制的生物災(zāi)難！

作者｜蔣丹

來源｜鄭州市第二屆科普征文大賽投稿入選作品

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