所有大自然令人眼花繚亂的復(fù)雜性都可以簡(jiǎn)化為四字母代碼--DNA的四個(gè)基礎(chǔ)：A，T，C和G.但是現(xiàn)在科學(xué)家們已經(jīng)證明了生命中心的語(yǔ)言并不是通過(guò)讓細(xì)菌構(gòu)建蛋白質(zhì)而固定下來(lái)的。在自然界中不存在兩個(gè)不自然的基礎(chǔ)

每個(gè)有機(jī)體的藍(lán)圖都存儲(chǔ)在其DNA中，該DNA保存著作為生命構(gòu)建塊的蛋白質(zhì)的說(shuō)明。這些說(shuō)明書由密碼子序列組成 - 三個(gè)字母的堿基串編碼特定的氨基酸。蛋白質(zhì)由氨基酸組合構(gòu)建，密碼子序列決定了特定DNA鏈的編碼蛋白質(zhì)。

人們?cè)噲D假設(shè)數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化會(huì)產(chǎn)生最有效的存儲(chǔ)遺傳信息的系統(tǒng)，但實(shí)際上存在大量的冗余。具有不同堿基組合的多個(gè)密碼子可以編碼相同的氨基酸，這就是64種可能的組合僅產(chǎn)生20個(gè)氨基酸的原因。

到目前為止，相對(duì)有限的調(diào)色板性質(zhì)已經(jīng)促使許多研究人員研究擴(kuò)展遺傳學(xué)核心語(yǔ)言的方法。一些人已經(jīng)考慮通過(guò)將冗余密碼子重新用于編碼新氨基酸來(lái)重新分配單詞的含義。其他人試圖通過(guò)修改其核心基礎(chǔ)或甚至創(chuàng)建全新的基礎(chǔ)來(lái)擴(kuò)展字母表。

現(xiàn)在，研究人員首次證明半合成細(xì)菌不僅在其遺傳密碼中加入了非天然堿基，而且可以用它們從自然界中不存在的氨基酸中構(gòu)建蛋白質(zhì)。

添加了兩個(gè)新的堿基 - 由化學(xué)品dNaM和dTPT3制成，但非正式地稱為X和Y，理論上允許有機(jī)體編碼多達(dá)152個(gè)新氨基酸，創(chuàng)造者希望這些氨基酸可以成為新的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)類藥物。

“我不會(huì)把這稱為一種新的生命形式 - 但這是任何人都做過(guò)的最接近的事情，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的斯克里普斯研究所教授弗洛伊德·羅曼斯伯格在一份新聞稿中說(shuō)。“這是細(xì)胞首次使用G，C，A或T以外的物質(zhì)翻譯蛋白質(zhì)。”

羅伯斯伯格的實(shí)驗(yàn)室首次展示了可以在2014年復(fù)制非天然X和Y堿基的大腸桿菌，但是在今年早些時(shí)候，他們?cè)O(shè)法讓細(xì)菌穩(wěn)定地存儲(chǔ)它們并且可靠地將它們傳遞到它們的子細(xì)胞上。

他們的最新作品，在雜志報(bào)道的性質(zhì)，是向前邁出的一步顯著，因?yàn)樗麄兡軌颢@得的細(xì)菌轉(zhuǎn)錄這些基地成被用來(lái)建立一個(gè)包含非天然氨基酸的蛋白質(zhì)的RNA。

他們利用這種能力創(chuàng)造了一種非常高效的綠色熒光蛋白變體。雖然蛋白質(zhì)在功能上與原始蛋白質(zhì)不同，但研究表明，新的堿基對(duì)能夠有助于從遺傳密碼中檢索信息并使用它來(lái)構(gòu)建蛋白質(zhì)的過(guò)程的每個(gè)階段。

這種遺傳字母表擴(kuò)展的主要前景是它可以為化學(xué)家和生物學(xué)家提供更大的靈活性，這些化學(xué)家和生物學(xué)家試圖利用生物體建立新的藥物，聚合物或催化劑。最直接的承諾是在醫(yī)學(xué)方面，Romesberg創(chuàng)建了生物技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司Synthorx，為他的研究尋找商業(yè)應(yīng)用。

羅伯斯伯格告訴大自然，該公司正試圖將非天然氨基酸納入一種叫做白細(xì)胞介素-2的蛋白質(zhì)中，該蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)白細(xì)胞的活性。該蛋白質(zhì)的合成形式用作抗癌藥物，但可能具有嚴(yán)重的副作用。添加非天然氨基酸可能會(huì)用于重新分解分子以減少毒性，使細(xì)胞更容易吸收或使其更快地分解。

羅克斯伯格告訴華盛頓郵報(bào)，甚至可以利用這些外來(lái)基地創(chuàng)造出超越其天然表親的能力的生物體，而不僅僅是將這些半合成微生物用作不尋常蛋白質(zhì)的工廠。

盡管有這樣的承諾，但作者承認(rèn)這種方法還處于早期階段。每個(gè)X或Y必須夾在天然堿基之間，這意味著它們不太可能復(fù)制長(zhǎng)長(zhǎng)的非天然堿基。

但研究的主要貢獻(xiàn)可能是對(duì)生命的基本要素和潛在食譜的假設(shè)產(chǎn)生了影響。X和Y不僅是非天然堿基，它們甚至不使用天然堿依賴的氫鍵連接在一起，這被認(rèn)為是DNA的基本特征。相反，它們被設(shè)計(jì)成使用疏水力結(jié)合在一起并排斥其他天然堿基。

這凸顯了DNA管理規(guī)則的靈活性，并表明科學(xué)家有相當(dāng)大的空間來(lái)創(chuàng)造生活規(guī)范。正如羅伯斯伯格告訴麻省理工學(xué)院技術(shù)評(píng)論，“生活，因?yàn)槲覀冎浪赡懿皇俏ㄒ坏慕鉀Q方案，也可能不是最好的解決方案。”