我想問大家一個比較科幻的問題,就是基因合成生物可能成功嗎?

Adrien188


生命的基本組成密碼是基因,基因能夠被破譯,就能夠設計重組,也就能夠製造新的生命生命形式。


無名通過


有可能!

據國外媒體報道,科學家在實驗室中製造了一個人工細菌基因組,只包括生命所需的最少量基因。這一成果使得為了特定任務——如清除石油——而定製基因組的合成生物體成為可能。

這種人工細菌能夠代謝營養物質並自我複製(分裂和增殖)。它只具有473個基因,相比之下,自然界中的細菌往往具有數千個基因。不過,研究團隊目前還不知道該基因組中149個基因的確切功能。

“我們展示了生命可以有多麼複雜,即使是最簡單的生物體,”克雷格·文特研究所(J. Craig Venter Institute,JCVI)的創始人兼首席執行官克雷格·文特說,“就這一層面而言,這些發現還是非常粗陋的。”這項研究便是由克雷格·文特研究所的團隊完成。

故事得從一類被稱為支原體(Mycoplasma)的細菌說起。這類細菌具有自然界中最小的基因組,往往會寄生在人類和其他哺乳動物體內。克雷格·文特稱,他和該研究的另一位作者,同樣來自JCVI的克萊德·哈欽森(Clyde Hutchison),曾經在20世紀90年代就討論過如何回答生命功能的基本問題。他們的結論是,有必要打造一種基因組儘可能小的人工生命。

1995年,其他研究者也想到了這種人工生物體的必要性,並估計最小也需要156個基因。這一結論被證明是錯誤的。JCVI的研究團隊使用絲狀支原體(M. mycoides)的基因組來製造細菌。這種細菌的基因組於2010年合成成功,成為第一種使用人工基因組自我複製的細胞。克雷格·文特研究所將這種細菌稱為“syn1.0”。不過,這種細菌的脫氧核糖核酸(DNA)中具有110萬個鹼基對,共901個基因。

研究團隊最新制造的細菌具有531000個鹼基對,共473個基因。為了減少基因的數目,團隊使用syn1.0的基因組作為模板,設計了一組可能的細菌基因 組,並將它們分解為更短的片段。為了找出哪些基因對生命是絕對必需的,科學家插入了轉座子的基因序列,從而干擾某個給定基因的功能。如果經過這一過程的細 胞還能存活,那就可以認為這種基因是非必需的,然後就可以將其剪掉。相反,如果細胞因此死亡,就意味著被幹擾的基因是必需的。

克雷格·文特稱,現實中的工作並沒有如此簡單。有時候單獨一個基因可以被移除,但是當它與另一個基因在一起時,就變成了必需的基因。文特用飛機來打比方:“如果你對飛機一無所知,那麼當你看一架波音777的時候……你移走右機翼,這架飛機還可以起飛和降落,這時候你可以說它不是必需的,而只有當你將第二個機翼移走時,你才會真正意識到它的必需性。”

最終,研究團隊合成了一個可以移入另一個支原體細菌(原先的基因組被移除)的基因組,新的細胞可以像正常細胞一樣生長和存活。他們將這一細菌命名為syn3.0。

研究人員補充道,生命所必需基因的最低數量並不是固定的,而是取決於最初所用的生物體。例如,如果一開始用的藻類物種,那所得到的結果就將非常不同。哪些基因是否必需還可能取決於細胞或細菌所處的環境。

舉例來說,在生殖器支原體(Mycoplasma genitalium)的早期工作中,培養基同時含有果糖和葡萄糖。在這樣的環境中,敲除一個運輸果糖的基因不會有什麼影響,敲除運輸葡萄糖的基因也沒什麼影響。但是,如果兩個基因都被敲除,那細胞就會死亡。因此,基因的必需性並不是一個“非全有即全無”的問題。

哈欽森是該研究的第一作者,也是JCVI的知名研究人員。他指出,最小基因組可能還取決於人們想要細胞做的事情——一個在黑暗中發光的細菌所具有的最小基因組就與其他細菌不同。“存在著許多最小基因組,”文特說道。

Maria Lluch Senar是西班牙巴塞羅那基因組調控中心(Center for Genomic Regulation)的研究員和生物技術學家。她表示,文特研究所的成果令人興奮,因為他們揭示了一種新的設計基因組的方法,比目前流行的嘗試試錯法快得多。“通過這種方法,你可以鑑別出想要的最小基因組,”她說,對於給定的功能,“用這種技術,你可以定義最好的DNA片段組合方式……你可以後期再重新組合,生成能夠被檢測到的不同分子。”

“理論上,我們可以插入成套的基因,本質上創造出任何生物體,”文特說,“這將成為一種重要的實驗工具。”也就是說,該技術具有非常廣闊的前景,可以用來製造出用於特定目的的細菌,從吞食石油到製造生物燃料。

共同作者、文特研究所的助理教授丹·吉布森(Dan Gibson)說:“我們的長期目標是設計並製造出合成生物體,滿足你所需的特定功能要求,並預測出最終的效果。”他還補充道,這種最小的人工細胞,將為你所需的工作提供最大的能量,而且具有更少的突變可能,並更容易進行基因工程改造。

添 加成套基因的方法或許還能幫助我們瞭解某些細菌演化的方式,甚至是更廣泛的生命演化方式。哈欽森說:“我們可能會剪刀一些發生在演化早期的過程。但是,支 原體基因組之所以小,並不是因為它們原始,而是因為它們從一個有著幾千個基因的細胞演化而來,它們丟失了那些在它們所處環境中不需要的基因。”

克雷格·文特說,研究計劃還將繼續在合成基因組中添加基因,以確定那些未知基因的功能。“我們想要達到的是百分之百理解這種生物的基因,而不是隻理解66%。”


縱橫交錯兮天下之局


利用有機物直接合成生物目前還是不行的,但是現代的技術已經可以改造某種生物的基因,絕大多數是為了造福人類,目前應用較廣的在農業和醫療領域。

基因層面已經是細胞最基礎層面的構成了,它們是功能性的DNA片段,可以翻譯RNA、轉錄蛋白質,依靠蛋白等生命物質推動生物體的運行。早在1950年代,沃森和克里克就已經通過X射線衍射方式初步搞明白了DNA分子的雙螺旋構成,自那之後觀測方式不斷進步,對DNA的認識就越來越清楚,2000年之後,人類又成功繪製了人類的基因圖譜,更是認識到一些關鍵基因在生命生長髮育和繁殖過程中的作用。既然可以觀察到DNA的結構,科學家們就可以研究生命分子的層面的活動規律,而DNA分子雖然是納米層面的分子構成,但是其活動規律依然被科學家捕捉到了,那就是得出了鹼基互補配對和生物密碼子,自然也瞭解到DNA中的基因是通過轉錄翻譯的方式發揮作用(密碼子等),而且基因的複製和轉錄的過程中有多種酶的參與。

那麼提取核酸合成中的關鍵酶,就能操作修改核酸,不過現代科學家還不能自行創造生物密碼子之外的規律,只是能夠利用限制性內切酶來切斷核酸的某些點位,然後再利用相應的酶給核酸鏈補上一段外源性的基因。目前對基因的改造主要應用在生物育種和醫療層面,前者的主要技術包括轉基因等,是為了改造農作物和牲畜的性狀,培育產量更高、在某方面更出色的“新物種”;

醫療層面主要是疾病的治療,人類群體中有很多遺傳性疾病,大多數都是先天性的基因問題導致的供能障礙,從分子層面直接修改細胞的基因是治療這類疾病的主要構想之一,目前應用最廣的是腺病毒載體,可以將DNA片段整合在人類細胞中,也有對其它動物的改造,比如科學家希望培育出一種器官植入人體不會引發嚴重免疫反應,又消除了內源性逆轉錄病毒基因的豬,然後用於給人類提供移植器官,還有一種是改造人體的某些免疫細胞,然後重新輸入人體,從細胞乃至分子層面治療某些癌症。

總的來說,現代的科學家只能一定程度上改造生物,卻無法直接用已知的基因或者乾脆用有機物合成某種生物,這還是由於人類對生命起源和演化的不是很清楚,比如現在有一個關鍵的問題,生物最關鍵的兩種生命物質是蛋白質和核酸,而仍不清楚這兩種物質最初是怎樣發生聯繫結合在一起形成生命的。不過現在對生物的改造技術,也已經使人類嚐到了很多甜頭,遠的不說,分子治療的投入使一些種類的癌症治療成功率提高了一些。


來看世界呀


能成功。只是倫理道德的限制和後果可能不可控的考量,還是謹慎為好。科技一把雙刃劍,關鍵是誰掌握它。天知道萬一有哪個不良用心的人用此技術禍害人類呢。那後果不堪設想!


秦海919


基因合成生物,理論來說是可行的,屬於基因工程技術和合成生物學的範疇。通過基因工程技術將生物基因提取出來進行體外合成,前提是彼此的基因合成以後能夠表現出合成的性狀表達,所以篩選基因是個難題。合成的基因指導各類細胞分化分裂,產生蛋白質,進而形成生物體。


網羅廣府


基因合成生物不是可能成功,而是必然成功。我相信現在的科學進步超級快,說不定現在已經有一些國家在悄悄的實驗了,自己做不到想不到,不要侷限與別人,人外有人,天外有天,你說的這個事本不就不算天方夜譚,完全是現在人類所能操控的事,不值得提問。


阿文說世界


可能會成功,而且成功率較大。但是有一個約束,就是倫理道德的問題。就像克隆羊一樣,雖然成功了,但是有悖於倫理。這種實驗只有偷偷摸摸的才能幹。就算成功了,咱們老百姓基本上也不會知道。


紅小明


基因合成生物,如果你指的是簡單層面的雜交生物是非常有可能的,而且很早之前就已經有這種實驗了。目前還有可以給生物改造基因,也算基因合成生物。如果你指的是這種生物所有基因都可控是人工合成的,個人覺得有可能,但是還需要很長時間


Luna2020


知之為知之,不知不要裝知之,這個真不知。


用戶803333959978


可能,現在的科技手段已經摸到邊了,很快就會實現,擋不住


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