近日，一篇*新發(fā)表在《科學(xué)》期刊上的研究表明，生命“字母表”迎來(lái)4名新成員，已經(jīng)從4個(gè)變成了8個(gè)！

        這項(xiàng)研究被譽(yù)為里程碑式的成果，它到底牛在何處呢？

        今天，我們就為大家來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下。

        A、T、C、G？這都是些啥？

        在介紹這4名人工合成的新成員之前，先來(lái)認(rèn)識(shí)一下4個(gè)元老級(jí)的天然堿基吧。

        在生物學(xué)領(lǐng)域，激動(dòng)人心的事件莫過(guò)于生命的誕生，也就是生命的起源。追溯這個(gè)問(wèn)題，需要回答生命的物質(zhì)基礎(chǔ)——基因，而基因是由4個(gè)天然堿基組成的，它們的英文代碼分別是“C”“G”“T”“A”，對(duì)應(yīng)的中文名字是胞嘧啶、鳥(niǎo)嘌呤、胸腺嘧啶、腺嘌呤，配對(duì)規(guī)則是C配G，T配A，C和G之間通過(guò)3個(gè)氫鍵相連，T和A之間是2個(gè)氫鍵。

        從簡(jiǎn)單的單細(xì)胞生物到靈長(zhǎng)類，生命體的遺傳密碼就是由ATCG來(lái)記錄和傳遞的，如同一本神秘的生命密碼本，指導(dǎo)著蛋白質(zhì)的合成和功能調(diào)控，包括我們?nèi)祟惖纳喜∷馈⒏甙质荩踔廖覀兊男愿窈徒】禒顩r，基因都在默默的指導(dǎo)著，并且和環(huán)境因素、行為因素共同決定著我們的健康水平。懷孕的準(zhǔn)媽媽們開(kāi)展的羊水穿刺細(xì)胞學(xué)檢查和無(wú)創(chuàng)遺傳缺陷篩查，就是為了排除致病基因?qū)е碌某錾毕荨?/span>

        基因管著這么多的事情，一定是由很多密碼編碼的吧？恰恰相反，只有4個(gè)。那么它們是怎么實(shí)現(xiàn)這些功能的呢？靠的就是這4個(gè)堿基的不同排列組合，并且通過(guò)DNA的甲基化、乙酰化修飾，DNA序列的剪接翻譯以及翻譯后修飾，DNA中不編碼蛋白質(zhì)的堿基序列，也參與基因的表達(dá)調(diào)控，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生了許許多多的變化。

        4個(gè)堿基產(chǎn)生了我們豐富多彩的大千世界，的確是非常神奇的事情。

        人們不禁產(chǎn)生了一個(gè)疑問(wèn)：DNA的堿基為什么只有4個(gè)呢？大家找來(lái)找去，確確實(shí)實(shí)只有4個(gè)，這就是非常奇特的事情了，只能由衷感嘆，它們太神奇了，它們是獨(dú)*無(wú)*的。

        生命“字母表”翻倍了！

        近期發(fā)生了一件大事情，那就是科學(xué)家們?nèi)斯ず铣闪?個(gè)新的堿基，這樣一來(lái)，堿基數(shù)量就有了8個(gè)之多。它們是什么呢？

        美國(guó)科學(xué)家StevenA. Benner將這4個(gè)新成員分別命名為“Z”“P”“S”“B”，它們的配對(duì)原則是Z配P，S配B，都是通過(guò)3個(gè)氫鍵相連。

        何謂成功呢？包含這4個(gè)新堿基的DNA結(jié)構(gòu)必須是穩(wěn)定的，熱動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性是可預(yù)測(cè)的，并且可以形成DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，可以轉(zhuǎn)錄成RNA。

        晶體學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示摻入的新堿基并未干擾DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成。

        DNA也成功的轉(zhuǎn)錄為RNA序列。

        熱動(dòng)力學(xué)檢測(cè)結(jié)果與預(yù)期計(jì)算的結(jié)果基本一致。

        多4個(gè)“字母”可選項(xiàng)有什么意義？

        1.人們認(rèn)識(shí)到編碼遺傳信息的4個(gè)天然堿基不是那么神奇了，人類通過(guò)自己的力量，也可以合成攜帶遺傳信息的堿基，打破了天然堿基原有的神秘面紗，人類在認(rèn)識(shí)大自然和自身的道路上又進(jìn)了一步。“我們從哪里來(lái)”、“認(rèn)識(shí)我們自己”不就是經(jīng)典的哲學(xué)問(wèn)題嗎？

        2.豐富了遺傳信息攜帶的物質(zhì)基礎(chǔ)。經(jīng)由8個(gè)堿基來(lái)排列組合，與以前只有4個(gè)堿基產(chǎn)生的排列組合產(chǎn)生的信息相比，那是大大的擴(kuò)容了，由此可能產(chǎn)生具有新的功能的蛋白質(zhì)分子。

        3.疾病的早期檢測(cè)。例如包含P和Z的DNA序列能更好的與腫瘤細(xì)胞結(jié)合，可開(kāi)發(fā)出腫瘤早期診斷的試劑。

        4.外星生命探測(cè)。原有的外星生命探測(cè)中，對(duì)于遺傳物質(zhì)的理解于ATCG這四種堿基，新堿基的發(fā)現(xiàn)，在理解生命起源和外星生命探測(cè)方面提供了新的思路。

        現(xiàn)有研究的局限性在哪？

        1.從DNA到RNA目前可以實(shí)現(xiàn)，而關(guān)鍵的一步是DNA的自我復(fù)制，這需要DNA聚合酶，而天然體系里面是沒(méi)有對(duì)應(yīng)的DNA聚合酶的，這是一個(gè)瓶頸。

        2.對(duì)于未知的DNA堿基可能編碼的蛋白質(zhì)而言，對(duì)于大自然是全新的，其功能如何，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生具有活性的生物毒性分子，尚不可知，因此，研究對(duì)應(yīng)新型堿基從DNA到蛋白質(zhì)的過(guò)程是暫停的，需要進(jìn)行安全性評(píng)估和審核，才能進(jìn)一步研究，生物安全是必須審慎考慮的環(huán)節(jié)。

        寫在后的話

        這項(xiàng)研究所取得的突破是概念性的，它次展示了含有8種不同堿基字母的DNA，但要實(shí)現(xiàn)一個(gè)真正的“八字母“合成基因系統(tǒng)，還需要進(jìn)行更深入的研究。
 

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