人造遗传密码

美国斯克里普斯研究所（Scripps Research Institute）的生物学家弗洛伊德·罗米斯堡（Floyd Romesberg）博士在今年5月7日出版的《自然》杂志网络版上发表了一篇论文，宣布他领导的研究小组成功地在大肠杆菌基因组中加入了人造遗传密码，并且顺利地繁殖出了带有人造密码的后代。

这个消息一经披露，立刻在全世界引起轰动，不少科学家称赞这是地球上首个“外星物种”。但也有人表示担忧，认为这会引发生态灾难。其实这种担忧是毫无必要的，因为人造遗传密码是不可能在自然界扩散开来的。

众所周知，生物的遗传密码是由4个核苷酸组成的，一般简写为ATCG，其中A和T配对，C和G配对，遗传信息就是通过这种配对而被原样复制到下一代的。自从发现了这个秘密，科学家们研究了成千上万种生物的遗传密码，至今尚未发现例外，这一点是生命起源于共同祖先这一理论最有力的证据。

那么，地球上的生命为什么选择了这4个核苷酸呢？它们到底有什么不可替代处？是否有可能存在不同的遗传密码？为了回答这些问题，罗米斯堡博士及其同事们合成出了300多个和ATCG类似的核苷酸分子，然后逐一试验，最终发现d5SICS和dNaM这两个相互配对的核苷酸最合适。为了行文方便，我们姑且称之为X和Y。科学家们通过化学合成的方法将X和Y插入到大肠杆菌的基因组当中，试图让细菌接受这两个外来核苷酸，并且繁殖到下一代当中去。

这件事说起来容易做起来难。首先必须让大肠杆菌接受这两个新核苷酸，不至于影响到DNA的三维结构。其次必须说服细菌的DNA复制酶识别这两个新核苷酸，将其原封不动地复制到下一代。最后还要瞒过细菌自带的矫正机制，否则很快就会被清除掉。经过一番努力，研究人员终于克服了困难，成功地让大肠杆菌带着X和Y这两个人造遗传密码繁殖了25代。

从这个过程我们可以知道，X和Y都是人造的化学分子，大自然中是没有的。事实上，科学家们必须在培养基中添加这两个人造核苷酸，才能让大肠杆菌顺利地繁殖下去。即使该细菌不慎逃出实验室，很快就会因为缺乏X和Y分子而将人造密码丢掉，所以这个实验对于环境安全没有任何威胁。

但是，如果一个外星球上的生命从一开始就选择了X和Y，该星球上就会充满了X和Y分子，而不是ATCG了。因此这项研究证明ATCG并无特殊之处，外星生命完全有可能选择别的核苷酸作为遗传密码。

不少反对这个实验的人其实反感的是科学家扮演上帝，他们认为生命是由上帝创造的，遗传密码不得随意改动。其实科学家们之所以这么做并不是想扮演上帝，而是出于实用的考虑。原来，遗传密码编码的是蛋白质，地球上绝大部分蛋白质都是由20种氨基酸按照不同的排列顺序组成的，但氨基酸并不是只有这20种，如果能够增加氨基酸种类的话，科学家们就有了更多的选择，可以随心所欲地设计出具备特异性能的药物、疫苗和新的纳米材料。可惜的是，生命只有4个遗传密码，这就大大限制了信息的复杂性，也就是限制了氨基酸的种类。增加遗传密码相当于为一台打字机增加新的字母键，可以写出更复杂的文章。

罗米斯堡博士已经成立了一家公司，准备运用这项技术研发新的药物和疫苗。他们下一步要做的就是为人造密码找到与之对应的氨基酸，然后想办法让大肠杆菌生产出地球上没有的、具备全新功能的蛋白质。 遗传密码氨基酸人造科学科普密码科技新闻遗传