今年5月，美國科學(xué)家表示，在改變生命的基本字母表方面，他們已經(jīng)邁出了重大一步——第一次用含有人工遺傳密碼的DNA生成了有機(jī)體。在這個(gè)成果的基礎(chǔ)上，科學(xué)家有望最終培養(yǎng)一些有機(jī)體，用它們來制作僅含自然遺傳密碼的細(xì)胞所無法制作的藥物或工業(yè)品。

這項(xiàng)研究是斯克里普斯研究院的科學(xué)家們開展的，他們已經(jīng)組建了一家公司，希望使用這種技術(shù)來開發(fā)新的抗生素、疫苗等產(chǎn)品，雖然在這些技術(shù)變得真正可行之前，還有很多工作要做。

該項(xiàng)研究也在某種程度上支持了這樣一個(gè)假說：宇宙的其他地方可能有生命存在，它們的遺傳方式與地球上的不同。

“這是第一次有了一個(gè)活的細(xì)胞，可以使用‘外來遺傳字母表?！狈鹆_里達(dá)州蓋恩斯維爾城的應(yīng)用分子進(jìn)化基金會(huì)研究所的史蒂芬·A·本納說。他也是該領(lǐng)域的研究人員，但沒有參與這項(xiàng)新研究。

在《自然》（Nature）雜志網(wǎng)站上發(fā)表的這項(xiàng)研究，勢(shì)必會(huì)引發(fā)人們對(duì)遺傳安全性的擔(dān)憂，并且?guī)怼叭祟愂欠裾诎缪萆系邸钡膯栴}。這篇論文發(fā)表后，要求對(duì)這個(gè)科學(xué)領(lǐng)域加強(qiáng)監(jiān)管的呼聲可能會(huì)趨于強(qiáng)烈。該領(lǐng)域名為合成生物學(xué)，涉及為特定目的創(chuàng)建生物系統(tǒng)，目前還處于萌芽狀態(tài)。

“假以時(shí)日，這種前所有未的‘外來生命形式可能會(huì)在倫理、法律和監(jiān)管方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響?！奔幽么髾?quán)益倡導(dǎo)組織ETC集團(tuán)的吉姆·托馬斯在一封電子郵件中說，“這個(gè)領(lǐng)域正在風(fēng)起云涌，合成生物學(xué)家發(fā)明了玩弄生命基本元素的新方法，而政府連監(jiān)督、評(píng)估、監(jiān)管該領(lǐng)域的基本對(duì)策都還沒有準(zhǔn)備好?！?/p>

盡管地球上的生命千差萬別，但是，從簡單的細(xì)菌到人類，所有物種使用的遺傳密碼都是相同的，它由DNA中的四個(gè)化學(xué)單位組成。這些化學(xué)單位有時(shí)也被稱為核苷酸或堿基，通常用字母A、C、G和T來表示，它們決定了細(xì)胞生成哪些蛋白質(zhì)。而這些蛋白質(zhì)又反過來完成細(xì)胞在機(jī)體組織和器官的結(jié)構(gòu)、功能和調(diào)節(jié)方面需要進(jìn)行的絕大部分工作。

斯克里普斯研究院的研究人員使用化學(xué)方法，生成了兩個(gè)新的核苷酸，被稱為X和Y。他們把一組X、Y導(dǎo)入常見的大腸桿菌中。結(jié)果細(xì)菌可以正常地復(fù)制，雖然速度比平常稍慢一點(diǎn)，但確實(shí)可以像復(fù)制天然的核苷酸一樣復(fù)制X和Y。因此，這個(gè)細(xì)菌的遺傳密碼有六個(gè)“字母”，而不是原來的四個(gè)，而細(xì)菌生成的新的蛋白質(zhì)，可能會(huì)以完全不同于自然生成的蛋白質(zhì)的方式發(fā)揮作用。

“這就如同你有一種語言，擁有一定數(shù)目的字母，你想再添加一些‘字母，以便寫出更多的詞，講述更多的故事?！彼箍死锲账寡芯克幕瘜W(xué)家弗洛伊德·E·羅姆斯伯格說。他是這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人。

羅姆斯伯格博士說，人們不用擔(dān)心新生物失控并造成危害，他表示這項(xiàng)技術(shù)是安全的，因?yàn)楹铣傻暮塑账岜粚?dǎo)入到了細(xì)菌中。如果這些細(xì)菌逃逸到了環(huán)境中，或者進(jìn)入某種生物體內(nèi)，它們將無法獲得合成活動(dòng)所需的原料，因此，要么死亡，要么恢復(fù)到只使用天然DNA的狀態(tài)。

“永遠(yuǎn)不會(huì)有別的東西被感染，”他說。這也是他參與創(chuàng)辦的Synthorx公司正在考慮采用該技術(shù)來培養(yǎng)一些病毒或細(xì)菌，讓它們成為活疫苗的一個(gè)原因。活疫苗進(jìn)入血液之后，可能會(huì)誘發(fā)免疫反應(yīng)，但卻不會(huì)復(fù)制。

擴(kuò)大后的遺傳“字母表”的一個(gè)可能用途是讓細(xì)胞生成新型蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是由氨基酸串在一起形成的，DNA中三個(gè)核苷酸的組合方式，確定了氨基酸的種類。細(xì)胞根據(jù)這些指令，把氨基酸串在一起，從而形成蛋白質(zhì)。除了極少數(shù)例外情況，生命體只使用20種氨基酸。但也有很多氨基酸，如果用在蛋白質(zhì)中可能會(huì)產(chǎn)生新的功能。Ambrx公司正在嘗試把新的氨基酸導(dǎo)入某些蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)可被用在制藥領(lǐng)域，讓藥物更加有效地殺滅腫瘤，或者使有效成分在血液中停留的時(shí)間更長。

《自然》那篇文章提到的細(xì)菌，每一個(gè)中只有一對(duì)XY核苷酸。目前還不知道一個(gè)細(xì)胞里能不能含有很多對(duì)這樣的XY核苷酸。也不清楚細(xì)菌攜帶這種外來遺傳密碼能夠生存多久。文章提到，在15小時(shí)里，只完成了大約24次復(fù)制。

最重要的是，研究人員還沒有證實(shí)，人工核苷酸可以真的被細(xì)胞用來生成蛋白質(zhì)。那需要對(duì)細(xì)菌進(jìn)行更多的遺傳工程改造，盡管其他人之前的研究顯示這有可能辦到。佛羅里達(dá)州的本納博士正在嘗試對(duì)一些細(xì)胞進(jìn)行基因工程改造，讓細(xì)胞能夠自己生成非天然核苷酸。他說，如果成功的話，細(xì)胞就能自主生存下去，并且變得更加有用。

羅姆斯伯格博士及其同事采用了一個(gè)較為簡便的辦法。由于植物中的葉綠體可以從周圍組織導(dǎo)入核苷酸，而其他研究人員已經(jīng)找到了控制這種能力的基因，所以，斯克里普斯研究所把一個(gè)海藻基因植入大腸桿菌，讓細(xì)菌可以從它們生長的培養(yǎng)基中吸取X和Y核苷酸。

“他們想出了一些相當(dāng)聰明的辦法，取得了現(xiàn)在的成果?！彼固垢４髮W(xué)的化學(xué)教授埃里克·T·庫爾評(píng)論說，“很顯然，非自然遺傳結(jié)構(gòu)有一天可以穩(wěn)定地復(fù)制下去，而這一天正在到來。”endprint