【拆分組合創制新生物！】

江南布衣

【拆分組合創制新生物！】

世界科技報導 ( 日期：2008-11-29 16:07)

 

關鍵字：拆分組合 創制 新生物

 

用生物磚等生物調控元件創造新的生命系統，國際基因體工程生物競賽嘗試“用人造細菌造福人類”

 

世界科技報導[tech.icxo.com/]：一群科學家試圖從工程的角度詮釋生物學，卻被生物學家認為是絕不可行的事情。

 

但是這些科學家並沒有就此灰心喪氣，而是將這個重任交給了世界上對科學充滿了憧憬和激情的青年學子。

 

日前，由全球高校84支代表隊參加的2008國際基因體工程生物競賽(International Genetic Engineering Machine，下稱“iGEM”)落下帷幕，麻省理工改造保加利亞乳酸菌保護牙齒、萊斯大學(Rice University)在啤酒中合成白藜蘆醇等16個項目獲得了比賽的各類金獎。

 

國際基因體工程生物競賽旨在回答費解生物學核心的問題——生物系統可不可以“拆分”一些標準化的、可更換的零件?能否在活細胞中使用可互換的標準化元件構建簡單的生物系統?

 

人們又能不能在活細胞裡面操縱這些零件，製造出生物?現代的生物學合成技術能否再現天然的生物系統?在歷時22周的比賽中，主辦方麻省理工會為各參賽隊伍提供一份包含數百份被稱為生物磚(Biobrick)的模組化、標準化的生物調控元件。

 

各隊經過自行設計和模型分析，使用標準化的生物模組元件庫，利用標準化的基因工程方法，在生物磚內注入活細胞，以特定目的拼裝出他們事先向評委描述的人工生物系統，並進行操縱和資料測量。

 

用人造細菌造福人類

 

紅葡萄酒的抗衰老功能廣為人知。

 

美國萊斯大學(Rice University)的學生們卻認為，人們為了健康而暢飲紅酒的同時，不該把本來頗有人緣的啤酒冷落在一旁。

 

在今年的比賽中，他們試著合成一種科學家在紅酒中發現的、具有抗衰老功效的酵母菌——白藜蘆醇，並利用它來釀造“抗衰老啤酒”。

 

20世紀90年代，科學家們竭力想弄清楚“法國悖論”的原因——為什麼法國人的飲食結構中含有相對較高的飽和脂肪，但是法國人死於心臟病的幾率卻相對較低，結果，他們在紅葡萄酒中發現了白藜蘆醇，在多種實驗中證明，白藜蘆醇可以延長魚類、蒼蠅及酵母菌等多種生物體的壽命。

 

此外，鼠類在衰老之前服用高劑量白藜蘆醇，在老年時期將變得更健康。

 

“這並不能讓你免除因喝太多啤酒而長出啤酒肚或肝硬化的危險”，負責該課題的六名研究生之一的泰勒·史蒂芬森(Taylor Stevenson)說，“只不過人們既然喝啤酒，那為什麼不想辦法讓這一習慣變得健康一些呢?”

 

萊斯大學的研究團隊為酵母安裝了兩個基因，隊員們認為兩個基因能夠製造出兩種酶，白藜蘆醇極有可能會在這兩種酶的發酵過程裡誕生。

 

在最後的結果中，第一種酶轉換成了氨基酸酪氨酸，當時隊員們不免感到有些失望和緊張。

 

不過，好在第二種酶轉換成了白藜蘆醇，這讓萊斯大學奠定了最後的勝局。

 

一口漂亮的牙齒會帶給人自信，而牙菌斑往往會令人無法啟齒。

 

製造牙菌斑的罪魁禍首是埋藏在人類牙齒表面的鏈球菌。

 

鏈球菌在吸收了進入口腔的糖分後，代謝出酸性物質，腐蝕牙齒表面的釉質，就導致了牙菌斑甚至是蛀牙洞。

 

而最近的研究表明，一種名為縮氨酸的蛋白質能夠讓牙齒擺脫鏈球菌的“糾纏”。

 

麻省理工的學生則將這種蛋白質的基因插入到了保加利亞乳酸菌中，他們希望在優酪乳中能夠加入經過基因改造的保加利亞乳酸菌，這樣當人們喝下優酪乳的時候，口腔中殘留的保加利亞乳酸菌會自動產生縮氨酸，讓牙齒遠離鏈球菌的侵害。

 

麻省理工生物學研究生認為，用這種方式保護牙齒總好過用殺菌水漱口，後者會將口腔中所有的細菌一網打盡，包括那些對人體有益的細菌。

 

青年科學人的狂歡節

 

從2003年到2008年，國際基因體工程生物競賽這個最開始起步于麻省理工校內規模的比賽，迅速升級為世界範圍的國際比賽。

 

哈佛大學、劍橋大學、加州伯克利大學和普林斯頓大學等越來越多世人諳熟的著名大學，無不對參與比賽表現出極大的熱情。

比賽中，參賽者被鼓勵充分發揮自己的創意，以創造新的生命系統為最終目的，將簡單的基因片段植入細胞體構造出複雜的生物器件。

 

短短幾年內，在國際基因體工程生物競賽中，來自世界各地高等學府的參賽者，用基因再造的方法設計並實現了多種新奇的生物“機器”，其中包括砷元素探測器、生物照相機、生物振盪器、生物底片，生物感測器等，在解決環境、健康、能源等問題上給了科學界極大的啟發。

 

全球最權威的主流學術雜誌《自然》(Nature)、《科學》(Science)等都先後報導過這些成功的作品。

 

曾在2007年代表中國參加iGEM的天津大學分子生物學碩士郝彤，在談到自己參加比賽的感受時說：

 

“iGEM代表了生物學最新的發展狀況，一開始，我們對iGEM比賽以及科研資訊的收集和組織方法等情況還知之甚少。不過，幾個月的準備過程中，通過一次次的小組會議，組員們逐漸走入了生物學研究這一方廣闊的天地，視野逐漸開闊起來，從最初的事事都要分派和指導，到現在積極主動地尋求問題的解決方法，我們的組員正努力發展成能夠獨當一面的精英。”