你敢信嗎？ 從0開始直接設計並創造一個地球上從未有過的全新生命出來，這項研究來自英國劍橋醫學研究委員會（MRC），發表在7月31日頂刊《科學》雜誌上。
你沒看錯，這群英國科學家推翻了造物主沿用了38億年的設計圖，像編寫電腦代碼一樣，成功製造出一種名為Syn57的全新大腸桿菌。 它的DNA被人類進行了101,000處顛覆性修改，堪稱「生命史上的魔改第一版」！
這項工程的浩大程度，相當於把一部百萬字的《紅樓夢》從頭到尾重寫一遍，不僅要保留原意，還要刪掉7個最常用的漢字，再用其他字替代，並且保證整本書依然能讀通順。
這項看似瘋狂的舉動，不僅沒有讓這個小生命當場死亡，螺旋升天，反而賦予了它一種近乎“神”的能力，一個可能徹底改變我們未來的超能力。
◆ 01 如何修改生命系統的出廠設置？
你可能會問，科學家為什麼要這麼折騰？ 吃飽了撐的嗎？
恰恰相反，他們是在下一盤大棋。 要理解這盤棋，你得先知道生命是如何“閱讀”DNA這本天書的。
我們都知道，DNA由A、T、C、G四種鹼基“字母”組成。 細胞在製造蛋白質時，會以三個字母為一組來閱讀，這個三字母組合就是“密碼子”。 比如TCG就是一個密碼子，它對應一種叫做「絲氨酸」的蛋白質原料。
但這裡有個玄機：地球生命雖然有4x4x4=64種密碼子，但常用的蛋白質原料（氨基酸）卻只有20種。
這意味著什麼？
意味著「密碼」有大量的冗餘！
自然界的遺傳密碼其實有點囉嗦。 就像土豆、馬鈴薯、洋芋都指向同一種蔬菜，有好幾個不同的密碼詞也指向同一種氨基酸原料。
科學家們做的，就是一場生命語言的「精簡運動」。 他們在大腸桿菌的基因組裡，把所有代表「馬鈴薯」和「洋芋」的地方，都強制改成了“土豆”。
這樣一來，「馬鈴薯」和「洋芋」這兩個詞就從這本生命的字典裡被刪除了，變成了「空閒代碼」。。 而這一次，他們一口氣騰出了整整7個這樣的空閒代碼！
◆ 02 揭秘“造神”之路：三步合成全新生命
你肯定好奇，這麼逆天的人造生命，科學家到底是怎麼造出來的？ 整個過程堪稱一場分子級別的超級工程，大致可以分為三步：
第一步：設計藍圖 （Design）
大腸桿菌完整基因組共有400萬個鹼基字母，這項工作的核心是編寫程式，在電腦上進行查找與替換，把所有7個目標密碼子（比如代表“馬鈴薯”和“洋芋”的密碼），用它們同義的密碼子（比如“土豆”）進行一對一的替換，一共替換了101,000處，產生了一個地球上從未有過的全新基因藍圖，最後在邏輯上拆分成了38個約100kb的大片段。
第二步：列印並預組裝零件 （Synthesis & Pre-assembly）
有了藍圖，科學家們把每個大片段再細分為約10kb的小片段，交由商業公司進行化學合成，將數位代碼變為真實的DNA分子 。 然後巧妙地利用酵母細胞作為“生物工廠”，通過其強大的同源重組能力，把這些10kb的小片段拼接成完整的100kb大片段 。
第三步：活體替換與調試 （In-vivo Replacement & Debugging）
這是整個過程中最艱難、也最顛覆認知的一步，科學家們在活的大腸桿菌體內，用人造片段來替換原生片段。
分子手術刀精準替換：研究團隊開發了一項名為uREXER的強大技術 。 它就像一個帶GPS的分子手術刀，能在大腸桿菌活細胞內，精準切除一個100kb的原生基因組片段，然後將對應的人造片段完美地「粘貼」進去 。
並行測試與即時修復：這項實驗在38個大腸桿菌培養體系中並行操作，為每個菌株替換一個不同的人造片段，獲得了38株「半合成」菌株 。 然而，有10個片段在替換后導致細菌死亡或生長嚴重減緩。 科學家們利用一種名為接合連鎖圖譜的技術精確定位問題所在 ，然後通過修改基因起始序列、重構重疊基因等多種「打補丁」的方式進行修復，直到這個片段能讓細菌正常存活 。
第四步：融合組裝，最終成型 （Convergent Assembly）
在所有38個片段都經過成功的活體驗證和修復后，最後的任務是將這些散落在不同菌株中的“拼圖”組裝起來。
他們利用了一種叫細菌接合（Bacterial Conjugation）的自然現象，也就是細菌之間的“交配” 。 通過精心設計的多輪「交配」，讓不同菌株中的人造DNA片段在一個後代細胞中相遇、融合。
最終，一個同時繼承了全部38個人造片段的“完全體”後代誕生了。 它的細胞硬體來自最初的野生菌株，但其內在的「操作系統」（基因組）已被100%替換為人類設計的版本——Syn57，由此誕生並存活下來！
簡而言之，就是用電腦重新程式設計大腸桿菌基因組，然後化學合成DNA片段，植入活菌進行替換，最終換成100%人工基因組。
這個過程極為複雜，任何一個微小的錯誤，都可能導致創造的大腸桿菌嗝屁。 科學家們歷時4年，經歷了無數次反覆試驗，很多時候他們甚至認為自己陷入了死路，不知道能不能堅持下去，好在最後的結果是好的。
◆ 03 解放的代碼，如何賦予「人造生命」超能力？
這時你肯定會問，費了這麼大勁兒，這些被解放的密碼子究竟有什麼用呢？ 這才是這項研究的最終目的。
超能力一：金鐘罩護體，從此病毒是路人
病毒，是所有生物公司的噩夢。 它就像個狡猾的駭客，入侵細胞後，會用細胞自己的“語言”下達指令，讓細胞工廠瘋狂複製自己，最終導致細胞破裂，全軍覆沒。
但現在，科學家把細胞的「語言」給改了！
這就像駭客的病毒程式是用中文寫的，結果發現中招的電腦系統，被我們魔改成只認火星文了。 駭客當場懵圈，它的指令變成了一堆亂碼，一個病毒都複製不出來！
當病毒入侵 Syn57 這種「人造生命」時，它的遺傳指令裡恰好包含了那些已經被廢除的「密碼子」。。 Syn57 的細胞工廠根本不認識這些指令，直接把它當成亂碼忽略掉。
結果就是：病毒無法複製，感染鏈被當場切斷。
這意味著，未來用於生產胰島素、疫苗、人造肉、化妝品原料的生物工廠，將再也不用擔心被病毒汙染，生產穩定性和安全性將提升百倍！ 這是一個價值千億的市場！
超能力二：無中生有，創造自然界不存在的“超級蛋白”
如果說免疫病毒是“防守”，那創造新蛋白就是“開天闢地”般的“進攻”。
我們騰出來的7個「空閒代碼」可以被賦予全新的意義！ 科學家可以指定它們去代表自然界不存在的“非天然氨基酸”。
這有什麼用？ 這就像我們玩樂高，本來只有20種顏色的積木，現在我們一口氣多了7種全新的顏色和形狀。 用這些新積木，我們可以搭建出前所未有的東西。
這等於是在生命這本大字典里，人類第一次獲得了添加「新詞」的權力。 這些新詞可以構建出自然界不存在的超級蛋白質，可能帶來的是超級藥物、超級材料，甚至是解決環境汙染的超級酶。
一個能精準殺死癌細胞的「生物導彈」？ 一種比蛛絲還堅韌的「人造肌肉」？ 一個能高效分解塑膠的「環保衛士」？ 這一切，都因為我們掌握了改寫生命密碼的權力而成為可能。
◆ 04 黎明前的挑戰與沈思
當然，通往星辰大海的征途從不是一帆風順的。 目前，這個“天選之子”Syn57 還有一個小缺點：它比普通的同伴長得慢一些。 在投入工業化應用前，科學家們還需要為它「優化升級」。
但無論如何，潘朵拉的魔盒已經打開。 這項研究的意義，早已超越了技術本身。
我們可能正站在一個新時代的黎明，人類正從生命的“閱讀者”，歷史性地轉變為生命的“編寫者”。 這支筆，既可以寫下奇跡，也承載著千鈞之重。
這可能是人類智慧的又一座豐碑，也可能是對所有生命的一次深刻拷問。 當我們開始扮演「造物主」的角色時，我們準備好了嗎？
