科學怪咖Science革命性成果：構建最小的基因組

　　Craig Venter博士被譽為是21世紀最頂尖的科學家之一。除了一些科學上的重要頭銜，他還是一位企業家，是J. Craig Venter研究所（JCVI）的創始人總裁兼CEO。在基因組學和合成生物學領域，Craig Venter一直是先行者。由于在人造人，以及對基因研究等方面的偏執熱愛，其因此被戲稱為“科學怪人(Bad boy of Science)”。

　　現在，在最新一期的Science雜志上，Venter宣稱設計并合成了一個最小的細菌基因組，它只含有維持生命所需的基因，組成它的基因只有473個。

　　2010年，Craig Venter在《科學》（Science）宣布了一項引起全球關注的革命性成果：構建出了第一個能自我復制的合成細菌細胞，這代表著世界上首個人造生命細胞的誕生，是人類科學歷史上的一個突破性成果。該研究提供了概念證明：可以通過計算機設計，在實驗室中采用化學方法制造出基因組，并將其植入到受體細胞中生成僅由合成基因組控制的、可自我復制的新細胞。

　　自那以后，由Venter和Clyde Hutchison領導的研究小組，便開始著手實現他們自1995年以來一直追求的終極目標：合成以最簡單的形式存在、只包含維持生命必需的基因的最小細胞。這項努力可以幫助科學家們了解細胞中每個必需基因的功能。

　　為此，Venter、Hutchison和同事們再次利用了支原體（Mycoplasma）——在所有自我復制細胞中這種細菌包含著已知最小的基因組。2010年，研究人員合成出了蕈狀支原體（Mycoplasma mycoides）的基因組。

　　在這里，基于現有的文獻，研究人員設計出了分為8個不同的片段、假設最小的基因組，并對每個片段進行了測試，以精確地歸類哪些組成基因是必需或非必需的。在這種設計-構建-測試過程中，研究人員還試圖確定了準必需基因——即旺盛生長必需，但非生存絕對必需的基因。

　　在一系列的實驗中，Venter、Hutchison和同事們將一些轉座子（或外源基因序列）插入到了許多的基因中破壞它們的功能，以確定哪些基因是細菌全部功能所必需的。他們逐漸削減合成的減小的基因組，重復進行實驗直至再沒有基因可以被破壞，基因組已達到盡可能小的程度。至關重要地是，分析結果揭示一些最初被歸類為“非必需”的基因，事實上作為第二基因執行了同樣重要的功能；因此，在最小基因組中需要保留成對基因其中的一個。

　　最終的版本被稱作為JCVI-syn3.0，包含有473個基因——這一基因組小于迄今為止自然界中存在的所有自我復制細胞的基因組。研究人員的最小基因缺乏所有的DNA修飾和限制基因，及大多數的脂蛋白編碼基因。相比之下，保留了參與讀取和表達基因組中遺傳信息的幾乎所有基因，及涉及保存跨代遺傳信息的基因。

　　有趣地是，大約31%的JCVI-syn3.0基因尚有待發現精確的生物學功能。但其中一些基因的潛在同系物存在于其他生物體中，表明它們編碼了功能有待確定的通用蛋白。這一JCVI-syn3.0平臺為調查生命的核心功能提供了一個通用工具。