所有大自然令人眼花繚亂的復(fù)雜性都可以簡化為四字母代碼--DNA的四個基礎(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言并不是通過讓細菌構(gòu)建蛋白質(zhì)而固定下來的。在自然界中不存在兩個不自然的基礎(chǔ)

每個有機體的藍圖都存儲在其DNA中，該DNA保存著作為生命構(gòu)建塊的蛋白質(zhì)的說明。這些說明書由密碼子序列組成 - 三個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)。

人們試圖假設(shè)數(shù)百萬年的進化會產(chǎn)生最有效的存儲遺傳信息的系統(tǒng)，但實際上存在大量的冗余。具有不同堿基組合的多個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個氨基酸的原因。

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

現(xiàn)在，研究人員首次證明半合成細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，理論上允許有機體編碼多達152個新氨基酸，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。

“我不會把這稱為一種新的生命形式 - 但這是任何人都做過的最接近的事情，”領(lǐng)導(dǎo)這項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。“這是細胞首次使用G，C，A或T以外的物質(zhì)翻譯蛋白質(zhì)。”

羅伯斯伯格的實驗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，但是在今年早些時候，他們設(shè)法讓細菌穩(wěn)定地存儲它們并且可靠地將它們傳遞到它們的子細胞上。

他們的最新作品，在雜志報道的性質(zhì)，是向前邁出的一步顯著，因為他們能夠獲得的細菌轉(zhuǎn)錄這些基地成被用來建立一個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，新的堿基對能夠有助于從遺傳密碼中檢索信息并使用它來構(gòu)建蛋白質(zhì)的過程的每個階段。

這種遺傳字母表擴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胞介素-2的蛋白質(zhì)中，該蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)白細胞的活性。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用于重新分解分子以減少毒性，使細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，甚至可以利用這些外來基地創(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)制長長的非天然堿基。

但研究的主要貢獻可能是對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)評論，“生活，因為我們知道它可能不是唯一的解決方案，也可能不是最好的解決方案。”