人类可以合成基因吗？

Question

如题所述

Answer 1

    基因的重要性不言而喻。随着对基因研究的深入，人类不只想停留在了解、认识的层面，还想对基因进行分子层面的操作，其中基因合成就是生物学中一项关键的技术。对于DNA合成途径的追溯，可以到1953年。随着DNA双螺旋结构的发现，沃森和克里克也对DNA的复制方式提出了相应的设想。不过，当论文发表的时候，他们对于酶的作用还不甚了解，因此，他们提出了一种想法：会不会需要一种酶来完成这种聚合过程，或者已经形成的单条螺旋链可能本身具有酶的效应？与此同时，他们也提出“多核苷酸的前体是什么？”这样的问题。这些问题并没有等待太久，很快就有了回答者。

    在酶促DNA合成发展史上，最重要的一位人物就是科恩伯格。他和他的同事从1950年开始进行核苷酸生物合成研究。首先是怎样合成核苷酸；之后是如何从核苷酸到核苷三磷酸；弄清楚前两个步骤后，他们最终实现合成DNA。1967年，他们完成了具有生命活性的DNA合成。在合成DNA的过程中，DNA聚合酶有着不可替代的作用。在科恩伯格等人弄清楚DNA合成的过程中，他们发现了DNA聚合酶，并且将DNA聚合酶分离提纯，揭示了DNA合成的化学机理，因此，科恩伯格于1959年获得了诺贝尔生理学或医学奖。

    在DNA合成过程中，DNA聚合酶起了非常重要的作用。酶作为高效催化剂，控制着整个人体的化学反应。通常意义上的酶是一种大分子蛋白质，由众多氨基酸组合形成，可以高效地完成生物体内的催化反应，同时，对底物有高度特异性。明确DNA聚合酶在DNA合成中的关键作用后，寻找大量的DNA聚合酶就成为更重要的事情。经过科学家的探索，大肠杆菌成了提供丰富DNA聚合酶的绝佳载体，能够满足大批量DNA聚合酶的分离提纯。

    当然，合成的脚步没有停下来。从读取基因序列到编码合成基因，人类的目光并没有局限在单个基因上面。科学家通过化学方法合成短片段的DNA，然后组装短片段DNA，之后就开始探索化学合成基因组。第一个被合成的是病毒基因组，之后科学家又用化学试剂合成了丝状支原体丝状亚种的DNA，并将其植入去除了遗传物质的山羊支原体体内，并且显示出生物功能，无限接近“合成人工生命”的想法。

    实现了原核生物的人工生命后，科学家的下一个目标就是真核生物。酵母是最好的选择。从2005年开始实施的国际“合成酵母计划”，多个国家都有参与，中国是其中之一，最终项目被宣告胜利完成。那么，接下来就是合成人的基因组。从合成酵母的基因组到合成人的基因组，实际上存在巨大的技术屏障。这从基因组规模就可见一斑。人的基因组是酵母的270多倍，因此，想要实现染色体移植，在酵母当中，比在人体细胞中要容易得多。这些困难能否尽快得到解决，我们拭目以待。

    人类一步步走来，最终到合成生命，从简单的生命体，到复杂的生命体，人类在生命科学的高峰上不断攀登。

Answer 2

近年来，随着合成生物学相关技术的快速发展，DNA的人工从头合成已经在生物学领域中体现了重要意义，为设计和改造各种生物系统，阐明基因功能等研究提供了有力的支持，在不同层面的科学研究中有着越来越广泛的应用，推动着生物信息学、基因组学、精准医学等学科的进一步发展，促进着生命科学研究的进步。北京擎科生物科技有限公司（Tsingke Biotechnology Co., Ltd.）是一家自主全
产业链的基因合成平台型企业，业务范围涵盖合成基因组学产品及服务、生命科
学原料及设备、生物制造 CXO 三大方向。