在Jef Boeke的實(shí)驗(yàn)室，你可以聞到一種似乎不合適的氣味，好像他們?cè)谶@里烤面包一樣。但是他和他的同事們正在烹飪其他東西：酵母與大塊的人造DNA一起工作?？茖W(xué)家們?cè)缇湍軌驅(qū)NA代碼進(jìn)行具體的改變。現(xiàn)在，他們正在采取更激進(jìn)的步驟重新開始，并從頭開始重新設(shè)計(jì)生命形式。紐約大學(xué)研究員Boeke指導(dǎo)一個(gè)由四大洲11個(gè)實(shí)驗(yàn)室組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，他們按照他們?cè)?月份發(fā)布的詳細(xì)計(jì)劃，“重寫”酵母基因組。

他們的工作是大膽和有爭(zhēng)議的追求的一部分，旨在創(chuàng)建定制的DNA代碼插入活細(xì)胞，以改變其功能，甚至提供疾病治療。它有朝一日也有助于科學(xué)家們創(chuàng)造出創(chuàng)造全新生物的深刻而不安的能力。

基因組是生物的完整遺傳密碼。Boeke說，學(xué)習(xí)如何從零開始制作一個(gè)，意味著“你真的可以構(gòu)建一些全新的東西。”

該研究可能揭示了控制基因組結(jié)構(gòu)和功能的基本隱藏規(guī)則。但它也打開了生命之門，具有新的和有用的特征，如微生物或哺乳動(dòng)物細(xì)胞，在制藥廠或新疫苗中抽出藥物時(shí)比現(xiàn)有的更好。Boeke說，正確的改造可能使酵母有效地生產(chǎn)新的生物燃料。

一些科學(xué)家展望未來，看看像凈化水源的樹木和在機(jī)場(chǎng)和購(gòu)物中心檢測(cè)爆炸物的植物。同樣即將重新設(shè)計(jì)人類DNA?？茖W(xué)家們強(qiáng)調(diào)，這不是為了改變?nèi)祟悺Ｏ喾?，合成的DNA將被放入細(xì)胞中，以使其更好地抽出藥物蛋白質(zhì)，或者可能將干細(xì)胞設(shè)計(jì)為實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的組織和器官移植到患者體內(nèi)的更安全的來源。

有些人發(fā)現(xiàn)重塑人類DNA令人不安的想法，科學(xué)家們計(jì)劃在嘗試之前從倫理學(xué)家和公眾那里獲得指導(dǎo)。

不過，重新設(shè)計(jì)DNA對(duì)某些人來說是令人擔(dān)憂的。西北大學(xué)的Laurie Zoloth，一位一直關(guān)注這項(xiàng)努力的生物倫理學(xué)家，擔(dān)心生產(chǎn)具有“我們無(wú)法完全了解的特性”的生物。她說，這項(xiàng)工作會(huì)打擾那些相信從頭開始創(chuàng)造生活的人會(huì)給人類無(wú)根據(jù)的力量。

重寫的DNA已經(jīng)被用于病毒和細(xì)菌。澳大利亞科學(xué)家最近宣布，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中建立了寨卡病毒的基因組，以便更好地了解它并獲得新療法的線索。

在哈佛大學(xué)，Jeffrey Way和Pamela Silver正致力于開發(fā)一種無(wú)害的沙門氏菌菌株，用作沙門氏菌和大腸桿菌引起食物中毒的疫苗，以及稱為志賀菌的引起腹瀉的疾病。

一個(gè)關(guān)鍵的目標(biāo)是防止菌株因從其他細(xì)菌中提取DNA而變成有害物質(zhì)。這需要在30,000個(gè)地方改變其基因組。

“實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的唯一可行方法，”Way說，“就是從頭開始合成它。”

然而，重新設(shè)計(jì)基因組的最前沿是酵母。它的基因組比迄今為止改變的病毒和細(xì)菌代碼更大，更復(fù)雜。但它很容易理解，酵母很容易將人造DNA換成自己的DNA。

不過，重寫酵母基因組是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

它就像一條帶有1200萬(wàn)個(gè)化學(xué)鏈的鏈條，以字母A，C，G和T所知。它不到人類基因組大小的一百，它有32億個(gè)鏈接。但是，Boeke的實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)，澳大利亞，中國(guó)，新加坡和英國(guó)的科學(xué)家們正在分工，這仍然是一項(xiàng)巨大的工作。到新酵母基因組完成時(shí)，研究人員將添加，刪除或改變大約一百萬(wàn)個(gè)DNA字母。

Boeke將一個(gè)基因組與一本有很多章節(jié)的書進(jìn)行比較，研究人員正在推出一個(gè)新版本，其中的章節(jié)允許該書做一些以前無(wú)法做到的事情。

為了重新設(shè)計(jì)特定范圍的酵母DNA，科學(xué)家們開始使用其代碼字母序列 - 大自然的配方。他們將該序列加載到計(jì)算機(jī)中，然后告訴計(jì)算機(jī)進(jìn)行特定類型的更改。例如，一項(xiàng)改變可能讓他們重新排列基因的順序，這可能揭示使酵母生長(zhǎng)得更好的策略，紐約大學(xué)研究員Leslie Mitchell說。

完成更改后，新序列將用作藍(lán)圖。它被發(fā)送到一家公司，該公司建立了包含新序列的DNA塊。然后，這些短塊在實(shí)驗(yàn)室中連接在一起，以構(gòu)建更長(zhǎng)的股線。

到目前為止，該項(xiàng)目已報(bào)道構(gòu)建了大約三分之一的酵母基因組。Boeke希望其余的建設(shè)將在今年年底完成。但他表示，測(cè)試新DNA并修復(fù)問題需要更長(zhǎng)的時(shí)間，并最終將各種塊組合成一個(gè)完整的合成基因組。

去年，Boeke和其他人宣布了一項(xiàng)單獨(dú)的工作，現(xiàn)在稱為Genome Project-write或GP-write。它主要致力于在10年內(nèi)將構(gòu)建和測(cè)試大型基因組(包括人類基因組)的成本降低1000多倍。該項(xiàng)目仍在尋求資金。

與此同時(shí)，GP-written的領(lǐng)導(dǎo)者開始討論道德，法律和社會(huì)問題。他們意識(shí)到制造人類基因組的想法很敏感。“我們實(shí)際上可以編寫一個(gè)人類基因組的想法同時(shí)對(duì)一些人來說是驚心動(dòng)魄而對(duì)另一些人并不那么激動(dòng)，”Boeke說。“所以我們認(rèn)識(shí)到這需要進(jìn)行大量的討論。”