Syn3.0是目前已知最小、最简单的可自我复制的细胞

是一种人工合成生命

创 造一个生命最少需要多少个基因？美国生物学家、科学狂人克雷格·文特尔带领团队“算”出了目前的最小值：473个。在最新一期《科学》杂志中，他们宣称设 计并制造出了最简单的人造合成细胞。这个被称为Syn3.0的人造生命在美国加利福尼亚州的实验器皿中横空出世。它的基因数量比目前已知的任何其他细菌的 基因都要少，是世界上基因组规模最大的生物——重楼百合的282000分之一。    

Syn3.0和它的“坏爸爸”

Syn3.0是目前已知最小、最简单的可自我复制的细胞，是一种人工合成生命。在实验器皿中，Syn3.0的数量每3个小时就可以翻倍。这说明尽管它的基因组很“苗条”，它依然活得很好。

在进一步交代Syn3.0诞生故事之前，有必要先说一说“Syn3.0之父”文特尔。

现年69岁的克雷格·文特尔博士是一名越战老兵，也是一位有亿万身家的企业家。他在美国加州创建了杰·克雷格·文特尔学院，拥有世界领先的基因组科研团队，曾于1995年加入人类基因组测序项目。他还创建了合成基因公司。

他是基因测序领域的先驱，同时也被很多生物学家称为“坏小子”，原因是他公然叫板“国际人类基因组计划”，并率领团队与其展开竞争。

 正如Syn3.0的名字所暗示的，它并不是文特尔合成的个人造生命。

 2010年，文特尔的团队宣称首次制造出“人工合成生命”，他们合成了丝状支原体（一种具有很小基因组的细菌）的单个染色体，并把这个染色体移植到一个山羊支原体上。他们发现，这种人造微生物会合成通常属于丝状支原体的蛋白质，而不是山羊支原体的蛋白质。

这就是具有901个基因的Syn1.0。而“苗条”的Syn3.0正是Syn1.0“减肥”的结果。

从1.0到3.0的“减肥”之路

怎么让Syn1.0变成更“瘦”的Syn3.0呢？

文特尔和另一位项目领导人克莱德·哈钦森的办法很简单，即“拆掉”Syn1.0中不太重要的基因来找出构成生命所需要的最小的基因组。

他们把Syn1.0的901个基因分成8个部分，将这些部分当成独立的模块来对待。然后逐一拆除每个模块中的DNA，再复制剩余的基因组，最后嵌入山羊支原体，看它是死还是活。如果基因组不起作用的话，他们就知道切除掉了不该切除的基因，于是再把这个基因添上。

在这一过程中，诞生了具有525个基因的Syn2.0。它是首个基因组规模小于尿道支原体的微生物。而尿道支原体是自然界中基因组规模最小的生物。

在这个“笨”办法的指导下，他们继续抛弃Syn2.0身上不太重要的或者与其他基因功能重合的“赘肉”，仅有473个基因的Syn3.0应运而生。

    三分之一的Syn3.0依然成谜

Syn3.0“苗条”的基因结构令进化生物学家感到兴奋，他们期待把基因一个个加到它身上来研究它们的作用。

 英国《卫报》在评价这一发现时说，这是人类理解生物学的里程碑事件。它可能会揭晓30亿年前原始海洋中生命的进化之谜；它可能会为人类进入“定制”有机体时代敲开大门。

不过，Syn3.0的发明者“非常耻辱”地发现，他们自己距理解这个在实验室中创造出的生命还有一段路程。研究人员承认，目前他们依然没有完全理解，或者在 某些地方完全不明白，占Syn3.0基因组1/3的149个基因到底在起哪些作用。所以，下一步他们的任务当然是搞清楚自己亲手设计的“秘密”。在这过程 中，可能还会有更“瘦”的Syn系列出现。

 争议>>> 

    解答生命之谜，也有伦理风险

《每日邮报》报道称，理论上Syn3.0合成细胞可以再“嫁接”其他基因，为疾病治疗和燃料生产带来革命性的变化。

文特尔博士称，合成细胞蕴含的可能性仍然超出人类的想象。他还说，终极的可能性是这种合成细胞可以用来复制任何存活的生命有机体。

在一次电话会议上，文特尔博士说：“解答有关生命的基本问题的唯一途径就是合成一个最小的基因组。”

伦敦大学的合成生物学家维托尔·平黑罗博士说：“这项成果是一座非凡的‘力量之塔’，呈现了我们已知的最简单的生命有机体。”

 据报道，合成细胞在造福人类的同时也存在伦理之忧。批评者担心，此类生物合成技术进展太快，超过了立法的限制。有人甚至担心此类技术可能被用来制造人工合成生物武器。

监测生物技术发展的ETC组织称，合成细胞基因存在跨种类嫁接的风险，可能会导致出现人类毫无抵抗能力的瘟疫。

该组织的项目主任吉米·托马斯甚至将克雷格·文特尔比作“生物科学领域的唐纳德·特朗普(美国共和党总统竞选人)”，“没有人能确定他想干什么”。

世界最大基因组重楼百合

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 重楼百合是一种非同寻常的植物，然而正是这种很难栽培的开花植物拥有世界最大基因组，有1500亿个碱基对（连接在一起形成DNA的基本模块），其数量是人类的50倍。

 这种生长缓慢的植物原产于日本本州岛山区，但在英国花园里也能看到它们的身影。

 如 果把所有碱基对展开，仅重楼百合的一个细胞里的这种遗传信息就能延伸超过99.97米，比英国伦敦议会大厦顶的大钟还高，而人类一个细胞里的碱基对排列长 度仅为1.98米。英国遗传学家伊利亚·雷特彻博士说：拥有这么大的基因组，是导致重楼百合生长缓慢和容易受到污染及其他极端环境影响的原因。基因组十分 庞大的植物，走向灭绝的风险会更大，对污染更敏感。拥有这么多DNA，意味着生长过程中的每次细胞分裂都要复制所有DNA，这需要花费更长时间，因此它生 长速度更慢。

重楼百合基因组的数量是人类的50倍。

资料来源/科技日报

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