人为创造大肠杆菌，多达18000个基因变化

文／陈根

在现代医学的定义里，病毒是一种个体微小，结构简单，只含一种核酸（DNA或RNA），必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型生物。作为一种以非细胞生命形态存在的生物，病毒由一个核酸长链和蛋白质外壳构成。

并且，病毒没有自己的代谢机构，没有酶系统，因此，病毒离开了宿主细胞，就成了没有任何生命活动、也不能独立自我繁殖的化学物质。病毒的复制、转录和转译的能力都是在宿主细胞中进行。尽管自然界也存在对人体有益的病毒，但对人体有害的病毒却足以令人们谈病毒色变。

现存大部分病毒无法单独进行代谢活动，需要通过将核酸注入宿主的细胞内部进行“繁衍”。病毒核酸一旦进入宿主细胞核增殖，将会打乱细胞正常翻译、转录。通过抗原蛋白对宿主细胞入侵损害或由于病毒入侵导致的免疫过激，将会导致宿主细胞损伤甚至死亡，对人类健康产生不可逆转的负面效应。

人类不可抵抗病毒的侵袭，但微生物却天然能够抵挡病毒入侵。从这一特点入手，近日，英国的科研团队发现，改变生物的遗传密码，竟可以创造出一个对任何病毒都具有免疫力的新物种。

此项研究成果已经发表在美国《科学》周刊上。研究团队在研究报告中详细介绍了如何改写这些密码子的序列，使其具有两种惊人的功能：

首先，这些密码子经过改写后能够创造新的人造氨基酸，这些新氨基酸直到现在还不存在于自然界中。其次，微生物基因组的改变对大多数噬菌体起到了“防火墙”的作用，因为这种改变能使几个密码子丧失功能，而病毒需要密码子来劫持细胞机制并开始自我复制。这一过程与新冠病毒感染人类的过程相同。

该研究团队认为，这一发现在研发新药和生物材料方面具有巨大潜力。大肠杆菌是一个真正的生物工厂，人类能利用其制造药物和发酵食物。大肠杆菌等微生物的变体被用于生产600多种药物，包括糖尿病患者的胰岛素和防止血栓的抗凝药物等。

结合几年前，英国科学家已经证明的如何创造一种基因组水平上完全人造的微生物。如今，他们已经能够使用一项技术在细菌的基因序列当中引入大规模变化。研究人员使用一种名为CRISPR－Cas9的基因编辑技术，像使用剪刀一样切割原始基因组的片段，随后再用先前在计算机中设计好的人工序列将其替换。

其结果令人惊喜。科学家向一组人造细菌释放了一种混合病毒，而这种病毒足以消灭任何天然的大肠杆菌。然而，人造细菌却安然无恙，并且生长得更迅速。值得一提的是，这种大肠杆菌，其基因组已经被改写，其中包括多达18000个基因变化，而这些变化迄今为止依然不存在于自然界当中。