最简细胞：助力打开生命“黑箱”

近日，美国科学家克雷格·文特尔宣布设计并制造出最简单的人工合成细胞——Syn 3.0。其仅包含473个基因，但依然具有自我复制能力。

这不是人类第一次制造合成生命。早在2010年，文特尔团队便合成丝状支原体基因组，然后将其移植到另一种关系密切的细菌中，制造出名为Syn 1.0的合成细胞。

疑问：

从Syn 1.0到Syn 3.0，科学家并没有致力于制造更复杂的生命，反倒是通过“做减法”，大大简化了原有合成细胞的基因组。原因何在？

解答：

中科院遗传发育所研究员钱文峰向《中国科学报》记者解释说，生物体对人类而言仍是一个“黑箱”，其内部运作原理依旧充满谜题。

他把生物体比作一部智能手机，把为数众多的基因比作形形色色的App。通过不断地删除App，直到多删一个，手机就会失效时，便能知道哪些是维持手机功能最重要的App了。

“这篇文章就是这样一个思路。”钱文峰说，其主要目的在于理解生命运作的基本原理。

既然生物是从非生物起源的，那么最初的生命需要多少个基因？这些基因的功能是什么？又是如何相互作用行使功能的？这些问题都可以从这项研究中找到答案。

此外，对细胞而言，即便去除了大约一半的基因，其仍能近乎正常地发挥作用。“这证明一个细胞中有很多基因对其生存并无明显作用，但这些基因的合成却要消耗细胞能量。”清华大学生命科学学院研究员戴俊彪说，“在建立了深刻认识的基础上，我们就能针对性地去掉这些基因，让细胞更好地利用自身能量。”

“最简单”人工细胞造出来了，它能用来做什么呢？

尽管最新成果宣称“将有望应用在生物化学、营养学、农业以及新药生产与生物能源等领域”，但戴俊彪认为，至少在目前看来，这项研究的应用价值还很有限。

不过，他也指出，如果能进一步设计出可以预测功能、可以控制的基因组，并以此驱动细胞的各项功能，那么得到的人工细胞就能胜任很多重要的应用。

“就像拼装模型一样。”中科院上海生科院植生生态所研究员杨琛说，国内有一批科学家正在致力于研发“即插即用”型基因模块，打造具有特定功能的生物。这对解决能源危机、环境污染、大批量药物生产等问题很有现实意义。

当然，该研究中所谓的“最简单”也只是一个相对概念。杨琛告诉记者，自然界中存在的最小基因组只有100多个基因，属于一种寄生生物。

钱文峰说：“当年全基因组测序实现后，大家都很茫然，因为这相当于把‘天书’打印了出来。科学家回答‘最简基因组’的问题，就是帮助大家理解在这部‘天书’中，哪些章节最为重要。”