基因工程可以產生新基因（基因工程大突破）

2023-09-09 21:41:21

一個具有完整功能的細胞至少需要多少個基因呢？

顯微鏡下的「JCVI-syn1.0」

2010年，美國克萊格·凡特研究所（J. Craig Venter Institute, JCVI）的研究團隊合成出了一種名為「絲狀黴漿菌」（Mycoplasma mycoides）的基因體，然後將其移植入另一種相近的細菌體中，成功製造出了一種有901個基因組成的合成細胞「JCVI-syn1.0」。這是人類首次製造出「合成生命體」，當時曾在科學界引起轟動。

JCVI-syn3.0的製作流程

2016年，還是由美國克萊格·凡特研究所創始人克萊格·凡特（J. Craig Venter）所領導的研究團隊在「JCVI-syn1.0」的基礎上再次製造出了只有473個基因的生物體「JCVI-syn3.0」，創造了人類已知最小的基因體的世界紀錄。

顯微鏡下的JCVI-syn3.0

研究人員稱「JCVI-syn3.0」僅包含維持生命必需的基因，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。研究人員稱「JCV-syn3.0」基因體中目前有149個基因的功能還未知。

科學家添加七個基因並恢復其正常形狀圖左為添加之前圖右為添加之後

然而，研究團隊很快發現「JCVI-syn3.0」細胞有嚴重的設計缺陷，因為其在進行細胞分裂時會產生畸形後代。例如研究人員將「JCVI-syn3.0」細胞放在專用的生物晶片（一種被稱為microfluidic chips的微流控晶片）中觀察後發現，本應該正常分裂出小球體狀的細胞的「JCVI-syn3.0」，卻分裂成周長是正常「JCVI-syn3.0」細胞25倍的龐然大物。

JCVI-syn3.0的生長過程

鑑於此，該團隊又耗時五年的時間，重新在「JCVI-syn3.0」細胞放入了7個關鍵基因，終於使得該細胞能夠自然且正常地生長，新合成的細胞被稱為「JCVI-syn3A」細胞。相關研究於2021年被《科學》（Science）期刊報導。

2021年《科學》（Science）網站的報導

研究這種人工合成生物體的意義是什麼？

密西根大學（University of Michigan）的微生物學家韋基亞雷利（Anthony Vecchiarelli）表示，研究生命所需的最小基因體組合不僅可以使人類了解哪些基因和功能對於細胞而言是必不可少的，也可以幫助人類更好的理解生命的起源。據研究人員稱這項研究所獲得的研究成果有望應用於多個領域，例如生物學、化學、營養學、農業以及生產新藥物與生物能源等。美國克萊格·凡特研究所的創始人克萊格·凡特認為這是一個新時代的開始。

小知識：目前人類已知的生物界最大的基因體——衣笠草