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據(jù)5日發(fā)表在《自然》雜志上的一項研究，美國印第安納大學(xué)和克雷格·文特爾研究所領(lǐng)導(dǎo)的一個團(tuán)隊從支原體細(xì)菌中創(chuàng)造了一種最簡單細(xì)胞，它只包含493個基因，是已知所有自由生命體中最小的基因組。這些細(xì)胞能夠進(jìn)化和生長，增殖變多，且能重新恢復(fù)在縮小基因組時失去的遺傳適應(yīng)性。這項研究將幫助人們更好地理解如何成功地設(shè)計合成細(xì)胞，甚至開啟合成生命的時代。
生物體細(xì)胞中有一本生命之書——基因組。無論是擁有460萬個堿基對的大腸桿菌，還是擁有430億個堿基對(約是人類基因組長度的14倍)的澳大利亞肺魚，遺傳指令的數(shù)量決定了一個生物的特征和功能。
如果把一個很長的基因組精簡到最基本形式，會發(fā)生什么?事實(shí)證明，即便沒有完整的基因組，生命仍然會找到一種生存和繁衍的方式。
蕈狀支原體是可引起傳染性牛胸膜肺炎的一種細(xì)菌，這種細(xì)菌生存在奶牛和山羊等反芻動物的腸道。2016年，克雷格·文特爾研究所的科學(xué)家將蕈狀支原體的基因組從901個基因削減到493個基因，創(chuàng)造了一種新的合成菌株JCVI-syn3B。
研究人員觀察了這種“基因組簡化細(xì)胞”在實(shí)驗室環(huán)境中會有什么反應(yīng)。一般的細(xì)胞能大量增殖，但只有精簡基因組的人造細(xì)胞會增殖嗎?會發(fā)生突變嗎?如果會的話，這些突變是促進(jìn)了還是阻礙了簡化基因組細(xì)菌的生存能力?
蕈狀支原體JCVI-syn3B基因組精簡后剩下的每一個基因都是必不可少的，研究假設(shè)，這種菌株將無法突變，進(jìn)化潛力受限。
但研究發(fā)現(xiàn)，即使只有最簡單的基因組，在實(shí)驗室中自由生長的300天里，蕈狀支原體也表現(xiàn)出了極高的突變率。當(dāng)將其與未經(jīng)300天生長的細(xì)胞，以及基因組未被篡改的蕈狀支原體，一起放在營養(yǎng)資源有限的試管中。對比起來看，使基因組簡化細(xì)胞具有生存優(yōu)勢的正是這300天。研究人員發(fā)現(xiàn)，這個時期幫助細(xì)菌恢復(fù)了最初在剝離基因組時導(dǎo)致下降的50%的適應(yīng)能力。這些細(xì)胞的進(jìn)化速度甚至比未被篡改的同類細(xì)胞快39%。
（責(zé)任編輯：華康）
