经历了数百万年的进化后，地球上的所有生物都拥有64个遗传基因密码子。但是哈佛大学的科学家认为他们可以改变这一现状，近日他们发表文章称，在实验室里他们创造了一个只含有57个密码子的完整的细菌基因组。这一实验对生物基因学来说具有十分重要的意义。编者对相关内容进行了编译。

乍一看，这个实验对转基因细菌培育药物有很好的推进作用。过去通过培育转基因细菌生产药品、抗病毒疫苗往往需要一年以上的时间，耗费数十亿美元。如今，我们可以通过人工设计基因序列，培育所需细菌，大大缩短了药物的研发时间，降低经费。但是这个实验还有更加重要的意义——重新编码生命。

这项实验对于生物基因学来说是颠覆性的。比如你把《哈利波特》系列丛书中的魔法和巫师全部更换，但是你在读书的时候依旧可以觉察到这本书带给你的那种魔幻感觉。科学家们认为基因组不需要全套64个密码子的话，会赋予部分基因新的功能，一些自然界中基因不存在的功能。

哈佛大学研究生导师，华盛顿大学教授Marc Lajoie说：“我们正在改变遗传密码的意义，并设计一个前所未有的遗传组。”

重新编码意味生物学家需要更换删除一些生物体基因的密码子，人工生成“基因组编码生物 (GRO)”。如果将以前的转基因生物比作1908年福特公司生产的T型车，那么“基因组编码的生物”就是现在的奥迪R7S，是质的飞跃。这项技术将重组包括人类在内所有生物在内的基因组，改写地球生物历史的技术。哈佛的George Church教授和其他合成生物学的专家最近宣布要研究这项技术。

到目前为止，还没有创造一个可以进化演变的编码生物。比如，这些编码生物可以合成自然界不存在的蛋白质，而这些新的蛋白质才是这些生物进化的具体表现。包括 Church在内，这项最新研究的21位工作者中的6位被列为研究基因组设计的专利发明人。

没有参与这项新研究的科学家也表达了一些担忧，他们认为结果未必会那么理想，理论上的东西很多并不能实现。耶鲁大学生物化学界的元老Dieter S？ll说：“毫无疑问，这是伟大的进步，但是我现在只是看到了一份进度报告，并没有看到哪个团队通过重新编码密码子获得新的生物功能。这还有很长的路要走。”

分子密码子

微生物、植物和动物的DNA转录翻译都离不开三个相邻碱基组成的密码子。著名的DNA双螺旋结构是由A、T、C、G 4种碱基序列组成。每三个碱基决定一个氨基酸。从理论上碱基的组合有4的3次方=64种，64种碱基的组合即64种密码子，这64个密码子决定所有的20种氨基酸，说明一个氨基酸可以由多个密码子编码。然后由氨基酸组成蛋白质。

在2013年的研究中，Church和他的团队想利用CRISPR技术消除大肠杆菌基因组的一些基因序列。CRISPR（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats）简单说就是病毒能把自己的基因整合到细菌，利用细菌的细胞工具为自己的基因复制服务，细菌为了将病毒的外来入侵基因清除，进化出CRISPR系统，利用这个系统，细菌可以不动声色地把病毒基因从自己的染色体上切除，这是细菌特有的免疫系统。

在这项研究中，为了得到所需基因组，研究人员在超过一半的基因组中他们替换了七种密码子。结果基因组中的62214个区域被清除或者替换。相反，哈佛的科学家们直接合成并组装了大肠杆菌DNA的碱基序列，每一个50000个碱基对，这样直接得到所需的基因。

这一成就意味着用不了多久科学家们就可以设计高等生物基因组，就像Church教授提出要为人类重新设计基因组。Church教授与一家DNA合成和基因工程公司存在利益关系，又是波士顿Enevolv公司的创始人，这家公司旨在改进微生物制药行业。

改善自然

“重新编码的目的是改善自然的基因组，这就是为什么Church和他的团队用新的碱基序列替换掉原来的密码子。”博士后研究员