經過改造的大腸桿菌能夠抵抗病毒,或可使基因改造生物更安全 經過改造的大腸桿菌能夠抵抗病毒,或可使基因改造生物更安全

經過改造的大腸桿菌能夠抵抗病毒,或可使基因改造生物更安全

經過改造的大腸桿菌能夠抵抗病毒,或可使基因改造生物更安全
James Joel via Flickr CC By ND 2.0

地球上所有生命都說著同一種語言。這種語言就是基因的語言。 (抱歉,這裡說的不是愛情,也不是音樂。這是科普。)即使是截然不同的物種,也能遵循非常相似的遺傳原理。這就是為什麼科學家能夠製造基因改造生物(GMO)。如果玉米無法「讀取」細菌的DNA,你就無法將細菌的基因導入玉米植株。

然而,在過去的十年裡,生物工程師一直在探索這種至關重要的語言。我們說的遠不止基因改造。去年,研究人員對大腸桿菌的遺傳密碼進行了根本性的重寫,以至於他們給這種細菌起了個新名字:GRO,即基因重編碼生物體(genetically recoded organism),而不是GMO,即基因改造生物體(genetically modified organism)。此外,研究人員長期以來一直致力於製造含有自然界從未出現過的成分的蛋白質。這甚至超越瞭如今超市裡那些經過高度基因改造的玉米或大豆,它們所含的蛋白質仍然由所有生命體都依賴的20種基本組成單元——氨基酸——構成。

今天,兩組科學家在《自然》雜誌上宣布,他們在創造外星基因密碼的道路上又邁出了重要一步。這兩組科學家利用一種新型基因工程技術,對大腸桿菌的DNA進行了比去年更徹底的改造。他們重新設計了某些序列——你可以把它們想像成基因語言中的「單字」——賦予它們不同的意義。他們將這些序列添加到對大腸桿菌生存至關重要的某些基因中,使它們無法像原本那樣進化並清除這些序列。此外,改造後的大腸桿菌還擁有了許多以前從未有過的奇妙新能力。

我們討論的已經超越了基因改造的範疇。

這些改變或許能讓基因改造生物對環境更安全。一些科學家擔心,外部生物可能會吸收基因改造生物的基因,變成超級雜草或其他害蟲。但經過改造的細菌與自然界中的其他生物截然不同,其他生物無法吸收它們的基因。這種改造後的大腸桿菌也必須依賴一種自然界中不存在的合成胺基酸才能生存。科學家在實驗室裡給細菌餵食這種胺基酸。如果大腸桿菌逃出實驗室,它們就會死亡。

「從生物技術的角度來看,我們目前還處於解決這些問題的早期階段,」耶魯大學生物工程師法倫·艾薩克斯說道,他領導了其中一個研究團隊。哈佛大學的喬治·丘奇領導了另一個團隊。 「現在設立保障措施對於該領域未來的發展至關重要,」艾薩克斯說。

這些安全措施尤其重要,因為丘奇和艾薩克斯改造的大腸桿菌能夠抵抗多種病毒。通常情況下,病毒能夠讀取其他生物的遺傳密碼——它們正是透過這種方式劫持你的細胞機制,引發讓你流鼻涕、痛苦不堪的感染。但這種改造後的細菌的DNA非常特殊,許多病毒都無法讀取它。

“現在設立保障措施對於該領域未來的發展至關重要。”

同時,一些行業已經開始使用基因改造細菌。化學企業利用基因改造大腸桿菌生產塑膠或胰島素等藥物。乳製品企業則利用基因改造乳酸桿菌更有效率地生產優格。或許在不久的將來,基因重編碼細菌能夠為這些產業帶來新的發展機會。例如,製藥公司可以利用基因重編碼細菌生產含有合成胺基酸(自然界中僅存在20種胺基酸)的藥物,以拓展其可生產的藥物種類。此外,乳製品企業和製藥公司可能都需要能夠抵抗病毒感染的基因重編碼細菌,因為病毒感染會導致生產中斷。

儘管丘奇和艾薩克斯在大腸桿菌中測試了這些新的基因工程技術,但他們希望有一天能將其應用於更高級的生物。 「我認為我們的目標正朝著植物和動物細胞,甚至可能是植物和動物的方向發展,」丘奇說。植物基因組的重寫難度更大,因為它們的功能基因遠多於細菌,但丘奇認為重寫技術在植物基因組中也「有可能」奏效。