关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。 通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
转基因生物通常添加或替换一个或两个基因。例如，可以将促进胰岛素产生的基因添加到科学家希望将其转化为糖尿病药物细胞工厂的微生物中。但是，现在马里兰州罗克维尔市的J. 克雷格·文特尔研究所的微生物学家和遗传学家已经成功地将整个基因组——在本例中，大约 500 个基因，包裹在超过一百万个 DNA 碱基对中——从一种微生物转移到另一种微生物，将后者转化为供体，并提高了从头设计生物体以解决特定问题的可能性，例如世界对化石燃料的依赖或全球变暖。
研究人员使用了山羊支原体（一种感染山羊的微生物），因为它具有任何已知自我复制生物体中最小的遗传蓝图之一，并且缺乏细胞壁，使其更容易插入新的 DNA。他们分离出其完整的遗传密码——形成一个环的染色体——剥离其所有蛋白质，然后添加基因以使宿主生物体呈蓝色（以便在培养皿中容易挑出）以及对四环素抗生素产生抗性。
科学家们将近亲山羊支原体（另一种山羊病原体）添加到含有山羊支原体遗传物质的溶液中，并轻轻混合一分钟。孵育三个小时后，将所得微生物暴露于四环素抗生素中。只有那些吸收了山羊支原体基因组的细胞才能存活下来。
三天后，形成了大量的蓝色、抗生素耐药性微生物菌落。大约每 150,000 个山羊支原体微生物中就有一个吸收了新的 DNA 并将其转移到子细胞。文特尔研究所的微生物学家卡罗尔·拉蒂格领导了这项研究，她说，子细胞没有显示出其原始 DNA 的痕迹，同时承担了原始细菌的整个形态和功能。“研究人员在《科学》杂志上写道：“结果是一种细菌物种干净利落地转变为另一种细菌物种。”
文特尔研究所的微生物学家（和诺贝尔奖获得者）汉密尔顿·史密斯说：“我们不确定供体基因组是如何接管的。“我们一直在做实验，表明供体基因组具有限制性系统，可以切割受体染色体，从而破坏它。” 拉蒂格说，或者四环素可能只是消灭了所有携带原始基因组的细菌。
尽管这种转变是如此激进——仅通过转移遗传密码就将一个物种转变为另一个物种——但这仅仅是迈向人造生物的第一步。“合成生物学本身和合成基因组仍有待证明，但我们更接近于知道它在理论上是可能的，”生物学家 J. 克雷格·文特尔说。“仅仅是裸露的 DNA，仅仅是染色体本身，没有任何辅助蛋白质，就是启动这个细胞系统所必需的。它确实简化了任务。”
最终的目标是设计出履行特定功能的新生物体，例如制造新的燃料来替代石油和天然气或捕获二氧化碳，而不会随着时间的推移而进化，从而锁定这些能力。文特尔希望在十年或更短的时间内从这种工程生物体中创造燃料。文特尔说，下一步是尝试在实验室中合成另一种支原体的染色体并进行转移。
文特尔指出，但这种技术不太可能在其他类型的细胞中起作用，而且尚未创造出合成基因组。科学家仍然无法在实验室中创造合成生命。文特尔说：“如果我们试图了解生命的起源和细胞生命，理想的情况是将所有化学成分都放在汤中，使其自发地结合在一起并形成细胞。“我们离那还很遥远。”