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第34章 基因科学发展起源科普小知识（第1页）

（此章节，对于不喜欢科普知识的朋友，可以直接跳到本章节最后阶段看总结部分）

（特此声明，科普文字来源于国际互联网的基因学杂志，如果涉及侵权，请及时与作者或者番茄联系，予以调整或者删除。）

上个世纪80年代，

美国加州斯克里普斯研究所资深科学家弗洛伊德罗姆斯伯博士首先对基因有着更大胆的想法：制造全新的碱基。他："设想一下，如果英语只有四个字母，比如有三个辅音和一个音，也许可以写几个词，用它讲几个粗糙的故事。但是如果多几个字母，人们就能多写很多东西。能够储存更多的信息，能写更有意思、更复杂、更微妙的词，更好的讲故事。"

"地球上所有生命仅源自两个dNA组合，即A-t和c-G的多样性，目前我们复制的生物体包含着第三对非自然dNA组合。不是我觉得生命'需要'更多的遗传信息，但是我，如果我们给生命以使用更多字母的能力，我们对它的理解会深入很多，也能开发出更中类的药物。"因此弗洛伊德·罗姆斯伯的团队致力于创造一对新的互补碱基，其结构和已碱基完全不同，并把它放进了最常见的实验室细菌一一大肠杆菌里。

2014年5月，他们首次将人工设计的碱基一一即自然界中原本并不存在的碱基一插入大肠杆菌基因组。当大肠杆菌复制时，这些人造碱基也成功复制了，而且至少能复制一轮。这些带有人工碱基的大肠杆菌产生了后代，制造出了可持续繁殖的半人工生命。这是洛伊德罗姆斯伯尝试的三百多种人造碱基中，第一个能被细胞的复制机制识别的碱基组合这种含有人工碱基的dNA有望改造现有生命形态，指导生物体合成前所未有的蛋白质类型拓宽蛋白质功能。"这非常激动人心。"得克萨斯奥斯汀大学的罗斯泰尔在《自然》上发表论，"从试管到活细胞是巨大的进步。"

罗姆斯伯介绍，他们研究新碱基已经有15年。他们先人工合成各种碱基类似物然后测试产物是否能被负责复制dNA的聚合酶识别。在约300种化合物中，筛选出了60种选组合。从2008年开始，该团队试图从候选组合里寻找全新的"碱基配对"，在3600种组合中，他们发现d5SIcS和dNam很有希望，将其命名为x和Y。实验证明，这对人造碱基在试中能自我复制，而且被转录成了RNA。不过，它们的配对有些勉强，不像普通碱基那样稳定。

"实际上，研究中更大的挑战在于"体内实验"，如果新dNA不能在生物体内稳定存在并复制，那么这项研究的意义就会黯淡许多。

可能创造更复杂生物？

那么，科学家是如何将人工制造的碱基组合插入到生命体中，来扩展"生命字母表的呢？他们的办法非常巧妙：某种藻类植物的叶绿体基因被编入大肠杆菌后，能合成特殊转园白，可将新"零件"一一人工碱基转入细菌体内。含有一对新碱基的dNA顺利进入大杆菌，当大肠杆菌成长并分裂时，新碱基也跟着dNA一起复制。罗姆斯伯提供的数据显示人工碱基至少复制了24轮，并维持了近一周时间。当人工碱基不再供给时，大肠杆菌用碱基替代了它们。这显示新技术具有极高的安全性。即使有细菌逃逸到自然环境中，因为有人工碱基，所以注定死去或用然碱基。

在研究中，机构研究人员介绍，将人工合成碱基组合植入**生物细胞需要克服诸多困难，比如，人工碱基对需要与然碱基对融合以保持dNA结构稳定。此外，dNA在自我复制及转录的过程中，人工碱基组合必须能在拉链样结构的dNA链中成功地"分分合合"，还要避免被dNA修复机制当作"外来者"而清除掉。所以，实验必须要克服这些困难。……

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