大腸桿菌基因組大改寫：重新編碼的細菌依然活著，但成長速度較慢

這是一種全新的生命形式嗎？來自英國劍橋大學科學家，以人工合成出基因組長度含 400 萬個鹼基對的大腸桿菌，徹底重寫細菌的 DNA 並砍掉一些冗贅遺傳密碼。研究人員指出，擁有新基因組的大腸桿菌根據一套全新生物學規則運作，生長速度比正常菌株稍慢，但很難區分出誰是天然細菌、誰是合成細菌。

細胞染色體中，控制某一性狀表現（比如大拇指能否彎曲、耳垂是否分離、單眼皮或雙眼皮、髮色為黑色或金色等）的 DNA 片段稱為基因，而一套染色體完整的 DNA 序列稱為基因組（包含基因和非編碼 DNA），內有一個生物體攜帶的遺傳訊息。

每個基因由一連串核苷酸組成，每個核苷酸由鹼基（A、T、C、G）、戊糖（即五碳糖）和磷酸三部分構成；DNA 長鏈上連續 3 個核苷酸再形成一組密碼子（codon），每個密碼子決定一種胺基酸或終止訊號，由胺基酸構成的蛋白質則負責執行各種功能，這些密碼子就是遺傳密碼（Genetic code）。

而劍橋大學團隊的實驗持續了 2 年，研究人員想知道如果剔除一些冗贅的遺傳密碼，是否會影響生物體。首先他們重新設計遺傳密碼，接著以化學方法合成，然後添加到大腸桿菌（Escherichia coli，簡寫：E. coli）DNA 中取代原本的天然基因組，且剔除掉 2 組遺傳密碼，最終製造出含 400 萬個鹼基對的人工基因組，形成 DNA 代碼被徹底改變的新型微生物，稱為「Syn61」。

新型大腸桿菌成長速度比正常的大腸桿菌慢，領導這項研究的合成生物學專家 Jason Chin 指出，合成基因組可能會帶來一些好處，比如病毒無法入侵重新編碼過的細胞（編碼方式不同，但執行的功能都沒變），也可以讓科學家替細胞蓋一座「基因防火牆」，避免基因移到其他物種身上時發揮作用。

更或者，一個完全重新編碼的生命、具有全新化學成分的分子可能誕生。除現有已知的 20 種蛋白質胺基酸外，也許科學家能編碼新的密碼子，製造出能夠在體內執行新功能的新蛋白質。新論文發表在《自然》（Nature）期刊。

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（首圖來源：pixabay）