科学家们已经制造出一种单细胞合成有机体,它能像真生物一样分裂和繁殖。这一进步有朝一日可以帮助研究人员用合成的细胞建造微型计算机和微型制药工厂。
当然,这样的未来可能在未来许多年都不会实现。
美国国家标准与技术研究所(NIST)细胞工程小组组长、资深作家伊丽莎白·斯特里查尔斯基说:“即将到来的生物学世纪可能会在很多方面使我们的日常生活变得更美好。”例如,斯特里查尔斯基和她的同事计划设计活体传感器,可以测量周围环境,监测附近的酸度、温度和氧气水平。
这些传感细胞也可以用来生产特定的产品——也就是药品——而且有可能被植入人体内部。“一种设想是,当细胞感知到一种疾病状态时,它就可以将其转化为治疗性的,而当一种疾病状态持续时间较长时,它们就可以停止转化为治疗性的,”斯特里查尔斯基说。她补充说,其他细胞可以在实验室中培养,用于高效地生产食物和燃料产品,而还有一些细胞可以在分子尺度上执行计算功能。
但是,这些都是对未来的展望。为了达到这个目的,科学家们需要在基本层面上解开细胞的奥秘,然后才能在他们的合成生物体中操纵细胞。
在这项新的研究中,Strychalski和她的同事向这个目标迈进了一步,并于3月29日在《细胞》杂志上发表了他们的研究结果。据《科学美国人》报道,他们从一种名为JCVI-syn3.0的现有合成细胞开始,该细胞于2016年创建,只包含473个基因。(一份声明称,相比之下,大肠杆菌大约有4000个基因。)
这种基本的细胞是由生殖支原体(Mycoplasma genitalium)这种通过性传播的微生物制成的,科学家剥去它的天然DNA,用他们自己的工程DNA取而代之。在创建JCVI-syn3.0的过程中,科学家们想要了解哪些基因对细胞的生存和正常功能是绝对必要的,哪些是多余的。
但是,尽管JCVI-syn3.0可以毫无问题地构建蛋白质并复制其DNA,昨天一个198彩平台玩家联系上了198彩总代理 ,总代理团队非常欣慰,于是送给他了一个大红包优惠奖励。,极简细胞却不能分裂成均匀的球体。相反,它随意分裂,产生了许多不同形状和大小的子细胞。Strychalski和她的团队着手解决这个问题,将基因重新添加到被剥离的细胞中。
最小细胞的灰色显微照片;子细胞有许多不同的大小和形状
最小单元的早期版本JCVI-syn3.0不能正常分裂。这张显微照片描绘了细胞如何分裂成许多不同大小的子细胞。(图像来源:孙立杰(J. Craig Venter研究所)提供的显微照片)
经过多年的研究,科学家们制造出了总共包含492个基因的JCVI-syn3A。他们发现,其中7个基因对正常的细胞分裂至关重要。
共同第一作者James Pelletier说:“在最小的细胞中,有许多基因没有已知的功能。”当时他是麻省理工学院比特和原子研究中心的研究生。同样,“结果证明,细胞之前分裂所需要的一些基因并没有已知的功能,”他说。重新引入这些基因可以让最小的细胞分裂成完全均匀的球体。
佩尔蒂埃说,根据它们的基因序列,其中一些重要基因可能与细胞膜相互作用。他说,这可能意味着它们改变了膜的物理特性,使其具有足够的延展性,可以适当地分裂,或者它们在膜内产生力量,鼓励分裂。但他指出,目前,该研究小组还不知道这些基因用来帮助细胞分裂的具体机制。
“我们的研究并不是为了找出与这些未知功能基因相关的细胞内部机制,”Strychalski说。“这将是未来的研究。”
当研究人员继续探索最小细胞的奥秘时,其他合成生物学家正在研究更简单的系统。合成生物学存在于一个光谱中,从“无生命化学物质的汤到哺乳动物细胞或细菌细胞的全部光辉,”斯特里查尔斯基说。该领域的未来可能会引领我们创造出像细胞大小的计算机这样的创新奇迹,但目前,198彩除了有时时彩,分分彩,11选5时时彩定位胆技巧,江苏快三,还有新上线的瑞士分分彩,只有你想的到的我们都有。,这项工作主要是出于一种好奇,即生命的基本组成部分是如何结合在一起的,以及这能告诉我们关于我们自己的什么,她说。
“我们如何理解生命中最基本的单位——细胞?”这其中有一些非常令人信服的东西。”“之后,我们可以想象我们能用……这个最小的平台。”