美国成功合成8字母DNA,生命密码发生变革

从38亿年前最初生命的微光开始,地球上的所有生命,无论是微小的古菌,巍峨的古树,还是高飞的雄鹰与人类,都由4个字母构成:腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)。数十亿年来,大自然利用这4个化学字母以复杂的方式谱写了生命的演化史。在生物学界,这4个字母曾被视为无法超越的天然法则。然而,在2026年9月2日,加州大学圣地亚哥分校的王栋教授团队在《自然·通讯》及《美国国家科学院院刊》上发表了重大研究,成功在实验室合成了4种新型非天然碱基,将生命的基因密码扩展至8个字母。让人震惊的是,多亚基RNA聚合酶,生命中最古老的“遗传复印机”,能够毫无障碍地理解并准确转录这8字母DNA的信息。

这一发现对生命科学的意义,犹如计算机科学中的二进制扩展到四进制,而现有系统依然能够顺利运行。科学家们打开了大自然在微观层面锁住数十亿年的大门,迈出了历史性的一步。

在生物学领域,中心法则指明了遗传信息藏于DNA双螺旋之中,RNA聚合酶通过碱基互补,将DNA转录为mRNA,以指挥细胞合成蛋白质。然而,这一系统却为生命带来了遗传上的限制。由于只有4个字母构成的密码子,每种氨基酸的组合极为有限。生命的诸多生理功能均被束缚在这20种基础氨基酸之中。 球友会

为了解答“生命中的字母真的只能是这4个吗?”这一问题,科学家们对合成生物学的探索持续了数十年。在此次突破中,王栋团队通过超高分辨率冷冻电镜观察到,如何在转录过程中引入8个字母的过程。

首先,研究者向DNA双螺旋中注入4个新型的人工碱基,形成“八文字”系统。此系统中新增的两对人造碱基与天然碱基兼容,确保其完美结合。其次,团队对人工碱基进行了“优化”,显著提高了其在生理环境中的稳定性,降低了转录错误率。

更令人惊叹的是,团队测试出了不依赖氢键的碱基对,这一发现证实了生命转录过程对信息理解的宽容性。随着字母表的扩展,从4个变为8个,理论上可组成的三联体密码子从64种激增至512种,这标志着生命的字汇量获得了巨大的扩充。 球友会

这一系列突破不仅充满希望,同时也提示未来合成生物学可能的无穷潜力与应用。

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