蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）的科學(xué)家創(chuàng)造了第一個(gè)完全由計(jì)算機(jī)生成的生物體基因組。這種名為 Caulobacter ethensis-2.0 的全新基因組是通過基本上清理和簡(jiǎn)化一種叫做 Caulobacter crescentus 的細(xì)菌的天然代碼而建立的。目前，它作為一個(gè)大的 DNA 分子存在，而不是生物體本身，但該團(tuán)隊(duì)表示，這是創(chuàng)造完全合成的生命和藥用 DNA 分子的重要一步。

　　十多年前，由遺傳學(xué)家 Craig Venter 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了第一個(gè)“合成”細(xì)菌，它基本上是 Mycoplasma mycoides 基因組的數(shù)字拷貝。然后將其植入受體細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)它是真實(shí)生物的可行形式，甚至可以“自我復(fù)制”。

　　這項(xiàng)新研究以先前的工作為基礎(chǔ)，向完全合成生活邁進(jìn)了一步。如果早期的創(chuàng)作是真實(shí)有機(jī)體的數(shù)字“重制版”，那么新項(xiàng)目就是一個(gè)“混錄版” - 團(tuán)隊(duì)采用了與原作相配合的東西，并對(duì)它進(jìn)行了微調(diào)，以提高效率。

　　研究人員從 C. crescentus 基因組開始，該基因組天然含有4,000 個(gè)基因。像大多數(shù)生物一樣，這些基因中的大多數(shù)都是“垃圾 DNA”，科學(xué)家們之前發(fā)現(xiàn)，其中只有大約 680 個(gè)是生命所必需的。已發(fā)現(xiàn)“最小基因組”足以在實(shí)驗(yàn)室中保持細(xì)菌存活。

　　從C. crescentus 的最小基因組開始，該團(tuán)隊(duì)通過去除冗余來進(jìn)一步削減它。在許多情況下，氨基酸可以組合成幾種不同的組合以達(dá)到相同的效果，因此團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種算法來計(jì)算出理想的 DNA 序列。最后，研究人員替換了最小基因組中 80 萬個(gè) DNA 字母的六分之一。

　　“通過我們的算法，我們將基因組完全重寫為一個(gè)新的 DNA 字母序列，不再像原始序列那樣，”該研究的共同主要作者 Beat Christen 說道。“然而，蛋白質(zhì)水平的生物學(xué)功能保持不變。”

　　為了測(cè)試這些基因組是否仍能正常運(yùn)作，研究人員隨后設(shè)計(jì)了具有天然 Caulobacter 基因組和人工細(xì)胞的細(xì)菌。他們關(guān)閉了一些自然基因并檢查了人工基因是否介入做同樣的工作。他們的成功率相當(dāng)不錯(cuò)，680 個(gè)人工基因中約有 580 個(gè)具有功能性。

　　“憑借我們所獲得的知識(shí)，我們可以改進(jìn)我們的算法并開發(fā)一個(gè)功能齊全的基因組 3.0 版本，”Christen 說道。“我們相信，很快就有可能生產(chǎn)出具有這種基因組的功能性細(xì)菌細(xì)胞。”

　　該研究發(fā)表在《PNAS》期刊上。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的科学家创造出第一个计算机生成的基因组的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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