通過(guò)巧妙的基因操縱行為，美國(guó)克雷格•文特爾研究所的研究人員將一個(gè)細(xì)菌基因組移植到酵母中，經(jīng)改造后再將其移植到一個(gè)中空的細(xì)菌殼中，從而產(chǎn)生了一個(gè)新的微生物。此項(xiàng)技術(shù)為對(duì)實(shí)驗(yàn)室中很少研究的生物體進(jìn)行基因改造提供了一種更簡(jiǎn)易的途徑，對(duì)培育生產(chǎn)燃料或清除有毒化學(xué)品的微生物也有重要價(jià)值。
得益于對(duì)酵母和大腸桿菌等微生物的多年研究，科學(xué)家們已能利用這些基因工具進(jìn)行更為復(fù)雜的基因改造，如更換整個(gè)化學(xué)路徑制作出可執(zhí)行更復(fù)雜任務(wù)或更有效地生產(chǎn)物質(zhì)的微生物。但是，很多業(yè)界關(guān)注的微生物，如那些具有生產(chǎn)化學(xué)物這種獨(dú)特能力的微生物并不容易制成�？茖W(xué)家們希望能夠設(shè)計(jì)像光合微生物這樣的目標(biāo)有機(jī)物，以更有效地將光轉(zhuǎn)換為燃料。
通過(guò)將這些細(xì)菌的基因組插入酵母，文特爾研究所的科研人員發(fā)現(xiàn)，他們更容易地對(duì)其進(jìn)行操控。研究人員表示，人們想要的是酵母或大腸桿菌的能力，而不是擁有其光合作用的器官。將這兩種基因組相結(jié)合在生物燃料世界里將是極為有趣的事情。
文特爾研究所高調(diào)尋求從頭開(kāi)始創(chuàng)建生命，各種技術(shù)也不斷地從中涌現(xiàn)，他們想要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)合成基因，然后用其來(lái)控制或重新啟動(dòng)一個(gè)受體細(xì)胞。2007年，該研究所發(fā)表論文描述了其基因組移植研究成果，基因組移植是將一種類(lèi)型的細(xì)菌基因組轉(zhuǎn)移到一個(gè)密切相關(guān)的細(xì)菌，從而使宿主帶有捐助者的特征。去年，研究人員通過(guò)將合成DNA片段縫合在一起創(chuàng)建出一個(gè)合成基因組。
為了制作出一個(gè)合成生物體，研究人員不得不將合成基因組移植到一個(gè)細(xì)胞內(nèi)，使其成功地重啟細(xì)胞。合成基因組被裝配入酵母中，意味著它缺少一些細(xì)菌的生物標(biāo)記特征。研究人員發(fā)現(xiàn)，如果沒(méi)有這些標(biāo)記，宿主細(xì)菌會(huì)將移植基因組視為外來(lái)入侵者而將其摧毀。
《科學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上最新發(fā)表的一項(xiàng)新技術(shù)使此問(wèn)題迎刃而解。研究人員首次將絲狀支原體基因組移植入酵母中。雖然科學(xué)家們?cè)诮湍钢猩L(zhǎng)出細(xì)菌DNA片段，但這是首次以這種方式生長(zhǎng)出完整的細(xì)菌基因組。使用現(xiàn)有的酵母基因工程工具，研究人員在化學(xué)上改變了細(xì)菌的遺傳物質(zhì)，從而使其攜帶了細(xì)菌的分子標(biāo)記特征。研究人員將這個(gè)改性基因組移植入山羊霉?jié){菌（和絲狀支原體具有很近的親緣關(guān)系）以產(chǎn)生一個(gè)絲狀支原體細(xì)胞。
美國(guó)波士頓大學(xué)生物工程師吉姆•柯林斯表示，此項(xiàng)研究增強(qiáng)了基因組工程的能力并開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)于生物能源和生物材料產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)重大的進(jìn)步。
目前，研究人員正在致力于對(duì)其他細(xì)菌進(jìn)行測(cè)試，以便將生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)移到與生物燃料業(yè)更為相關(guān)的有機(jī)物上。研究人員表示，有機(jī)物的遺傳路徑可分解環(huán)境污染物，其通過(guò)基因工程移植入細(xì)菌后，就可以生存在如酸性池塘這樣惡劣和被污染的環(huán)境中，然后就可用于對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行清理。