蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的科學家創造了第一個完全由計算機生成的生物體基因組。這種名為Caulobacter ethensis-2.0的全新基因組是通過基本上清理和簡化一種叫做Caulobacter crescentus的細菌的天然代碼而建立的。目前，它作為一個大的DNA分子存在，而不是生物體本身，但該團隊表示，這是創造完全合成的生命和藥用DNA分子的重要一步。

十多年前，由遺傳學家Craig Venter領導的團隊創造了第一個“合成”細菌，它基本上是Mycoplasma mycoides基因組的數字拷貝。然後將其植入受體細胞中，發現它是真實生物的可行形式，甚至可以“自我複制”。

這項新研究以先前的工作為基礎，向完全合成生活邁進了一步。如果早期的創作是真實有機體的數字“重製版”，那麼新項目就是一個“混錄版” – 團隊採用了與原作相配合的東西，並對它進行了微調，以提高效率。

研究人員從C. crescentus基因組開始，該基因組天然含有4,000個基因。像大多數生物一樣，這些基因中的大多數都是“垃圾DNA”，科學家們之前發現，其中只有大約680個是生命所必需的。已發現“最小基因組”足以在實驗室中保持細菌存活。

從C. crescentus的最小基因組開始，該團隊通過去除冗餘來進一步削減它。在許多情況下，氨基酸可以組合成幾種不同的組合以達到相同的效果，因此團隊開發了一種算法來計算出理想的DNA序列。最後，研究人員替換了最小基因組中80萬個DNA字母的六分之一。

“通過我們的算法，我們將基因組完全重寫為一個新的DNA字母序列，不再像原始序列那樣，”該研究的共同主要作者Beat Christen說道。“然而，蛋白質水平的生物學功能保持不變。”

為了測試這些基因組是否仍能正常運作，研究人員隨後設計了具有天然Caulobacter基因組和人工細胞的細菌。他們關閉了一些自然基因並檢查了人工基因是否介入做同樣的工作。他們的成功率相當不錯，680個人工基因中約有580個具有功能性。

“憑藉我們所獲得的知識，我們可以改進我們的算法並開發一個功能齊全的基因組3.0版本，”Christen說道。“我們相信，很快就有可能生產出具有這種基因組的功能性細菌細胞。”

該研究發表在《PNAS》期刊上。