最简细胞：助力打开生命“黑箱”

■李晨阳，本报见习记者

回放:

最近，美国科学家克雷格·文特尔宣布了最简单的合成电池——Syn 3.0的设计和制造。它只包含473个基因，但仍具有自我复制的能力。

这不是人类第一次创造人工生命。早在2010年，文特尔的团队就合成了丝状支原体的基因组，并将其移植到另一种密切相关的细菌中，产生了合成细胞Syn 1.0。

问题:

从Syn 1.0到Syn 3.0，科学家们没有致力于制造更复杂的生命，而是通过“减法”大大简化了原始合成细胞的基因组。原因何在？

回答:

中国科学院遗传发展研究所研究员钱文峰向《中国科学报》记者解释说，生物体对人类来说仍然是一个“黑箱”，其内部运作原理仍然充满困惑。

他将生物学比作智能手机，将大量基因比作各种应用。通过不断删除应用程序，直到再删除一个应用程序，手机就会出现故障，然后你就可以知道哪些应用程序对维护手机功能最重要。

"这篇文章就是这样一个思路."钱文峰说，其主要目的是了解生活运作的基本原则。

既然生物起源于非生物，那么第一个生命需要多少基因？这些基因的功能是什么？它们是如何相互作用和发挥作用的？这些问题可以从这项研究中得到答案。

此外，对于细胞来说，即使大约一半的基因被去除，它们仍然可以正常工作。“这证明细胞中的许多基因对其存活没有明显影响，但这些基因的合成消耗细胞能量。”清华大学生命科学学院的研究员戴俊彪说:“基于深刻的理解，我们可以有针对性地去除这些基因，这样细胞就可以更好地利用它们的能量。”

“最简单的”人造细胞已经被创造出来。它们能用来做什么？

尽管最新结果宣称“它有望应用于生物化学、营养、农业、新药生产和生物能源”，但戴俊彪认为，至少目前来看，这项研究的应用价值仍然有限。

然而，他也指出，如果具有可预测功能和可控制功能的基因组能够进一步被设计来驱动细胞的各种功能，那么所获得的人工细胞就能够胜任许多重要的应用。

“这就像组装一个模型。”中国科学院上海植物生态研究所的研究员陈阳说，中国的一群科学家正在开发“即插即用”的基因模块，以创造具有特定功能的生物。这对解决能源危机、环境污染和大规模药品生产问题具有重要的现实意义。

当然，这项研究中所谓的“最简单”只是一个相对的概念。陈阳告诉记者，自然界最小的基因组只有100多个基因，属于寄生生物。

钱文峰说:“当整个基因组被测序时，每个人都不知所措，因为这相当于印出了《天书》。科学家通过帮助人们理解这本“天书”中哪些章节最重要来回答“极简基因组”的问题。"

《中国科学杂志》(第四版综合，2016年3月30日)