不到500個基因就能存活!科學家製造出最簡單的生物
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作者國際中心 | 風傳媒 – 2016年3月26日 上午10:46

美國科學家24日宣布製造出最簡單的微生物「JCVI-syn3.0」,其基因體(genome)是迄今已知最小的基因體,僅包含維持生命必需的基因。這被認為是生命科學領域的突破性進展,將有助推進對生命奧秘的認知。
這項由美國基因體研究先驅文特(Craig Venter)領導的研究,發表在最新一期美國《科學》(Science)期刊,他們的人工合成細胞「JCVI-syn3.0」只有473個基因,是生命世界中基因數量最少的有機體,但依然具有自我複製能力。相比之下,人類的基因數量超過2萬個。
雖然這個合成細胞的基因體很簡單,但文特研究中心(J. Craig Venter Institute,JCVI)的研究人員強調,他們目前只弄清楚了其中約2/3的基因的功能,還有149個基因的作用尚不清楚。
先前記錄保持者:生殖道黴漿菌,525個基因
文特在記者會上說:「我們的研究表明,生命是如此複雜,即便是最簡單的有機體也是如此。」之前生物界最小的基因體是「生殖道黴漿菌」(Mycoplasma genitalium),只有525個基因。
文特表示,要回答生命的基礎問題,唯一方法是獲得最簡單的基因體;而要達到這個目的,唯一方法可能是人工合成基因體。因此他們從1995年開始努力,其間僅因為參與首個人類基因體定序工作而短暫中斷。
2010年,文特的團隊合成「絲狀黴漿菌」(Mycoplasma mycoides)基因體,然後將其移植入另一種關係密切的細菌,製造出「JCVI-syn1.0」的合成細胞。這是人類世界首次製造出合成生命,當時曾引起科學界轟動。
現在,研究人員在首個合成細胞的基礎上,不斷嘗試刪除其基因體中不必要的基因,最終把「JCVI-syn1.0」中901個基因刪除約一半,只剩下473個基因,取名為「JCVI-syn3.0」合成細胞。

美國科學家24日宣布設計並製造出最簡單的微生物「JCVI-syn3.0」(取自網路)
JCVI-syn3.0還可進一步簡化
文特表示,「JCVI-syn3.0」的基因體還可進一步簡化,刪掉一些與維持生命無關的基因,但這些基因影響生長速度,刪除後細胞數量增長極其緩慢,無法用於實驗目的。
至於這項工作帶來的啟發,他說其中之一就是認識生命要從整個基因體角度來看,而不是看獨立的基因,「生命更像一個交響樂團,而不是直笛演奏家」。這一理論同樣適用於人類基因體,因為人類多數疾病症狀受整個基因體突變的影響,而不是單個基因。
這項研究成果可望應用在多個領域,包括生物化學、營養學、農業以及生產新藥物與生物能源等。文特說:「我認為這是一個新時代的開始。」
基因體冠軍:衣笠草
「JCVI-syn3.0」有53萬1560個鹼基對,只比生殖道黴漿菌的60萬個略少。不過生殖道黴漿菌增殖速度很慢,幾個星期才會數量加倍。相較之下,「JCVI-syn3.0」3個小時數量就會加倍,顯示它基因雖少但活力旺盛。
至於生物界最大的基因體,是一種罕見的日本花卉「衣笠草」(Paris japonica,又名日本重樓),具有40條染色體的八倍體,疑為四個種的異源多倍體雜交種,基因體的鹼基對多達1500億個,是人類的50倍。
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