生命科學

創造人工生命

能利用人工合成基因組製造細胞,是基礎生物學上的福音。

撰文/比艾羅(David Biello)、哈蒙(Katherine Harmon)
翻譯/林雅玲

生命科學

創造人工生命

能利用人工合成基因組製造細胞,是基礎生物學上的福音。

撰文/比艾羅(David Biello)、哈蒙(Katherine Harmon)
翻譯/林雅玲

2010年3月,美國凡特研究所首次證實,一個僅含有人工合成遺傳訊息的微生物能在試管繁殖。凡特(J. Craig Venter)與同事合成了絲狀黴漿菌(Mycoplasma mycoides)的基因組,這個創舉也登上報紙頭條,因為它是在實驗室裡創造生命的重大突破。但是研究人員也希望透過這個研究成果來證實,遺傳工程工具的改良最終能提供基礎遺傳研究新的視野,也能引起生物科技領域與藥物的革命發展。


凡特的團隊為了製造一個有功能的基因組,利用人工製成的核酸鹼基(腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤與胸腺嘧啶)做成短鏈,並接合成略長於100萬鹼基對的合成基因組(比起天然的絲狀黴漿菌基因組仍單純得多)。接著他們將這個合成基因組放入現成的山羊黴漿菌(M. capricolum)細胞,合成的基因組啟動了天然細胞裡的設備,開始忙碌地製造蛋白質,最終進行細胞分裂並繁殖。研究人員在三天內就觀察到外形像絲狀黴漿菌的山羊黴漿菌藍色菌落。該研究發表在5月20日的網路版《科學》,在同一天的成果簡報會上,凡特開玩笑說:「這是地球上第一個由電腦擔任雙親之一而製造的自我複製細胞。」


過去15年來,他們總共花了4000多萬美元從事相關研究,才能夠走到這一步,大部份經費來自凡特的合成基因組公司與美國能源部。研究人員也必須克服許多挑戰,包括花三個月交叉檢驗來找出阻礙生命產生的單一鹼基缺失。凡特說:「精確度是關鍵,基因組裡有些部份完全無法容忍錯誤,即使是一個鹼基。」


合成基因組也包含了四組「浮水印」,用以區辨人工微生物(命名為JCVI-syn1.0絲狀黴漿菌)與天然微生物,那是特殊遺傳密碼,隱藏著以下名言:喬埃斯(James Joyce)的「活著、犯錯、失敗、勝利,從生命創造生命」、歐本海默(J. Robert Oppenheimer)的「觀看事物潛能而非表象」,以及費曼(Richard Feynman)的「我無法創造的,我無法了解」。(凡特表示,在論文發表之後兩星期,26位科學家就破解了該密碼。)


合成生物學家很欣賞這些研究,哈佛醫學院的遺傳學家兼分子技術研發專家邱契(George M. Church)表示:「這真是個重大突破,雖然它是突然出現的,卻不會就此結束。」史丹佛大學的生物工程學家安迪(Drew Endy)從不同角度看待這個發現,他說:「這不是生命起源,就像小老鼠不是從角落裡一堆髒抹布出生的;正確的用詞是創作,也就是人為的建構。我們如今已能根據資訊創造出可繁殖的生物體,它讓我們能開始學習如何設計基因組。」


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2010年第103期9月號】