#話都給我講就好系列-45-20190517
連載再開！真正的人工生命體出現！這可是物理學的大事！
在科幻作品中，由 #人工合成的生物 、甚至人類不時可見，而製造出這類生物的科學家，也常常因為侵入「#上帝的領域」，被打成「#瘋狂科學家」這種反派角色（不過其實瘋狂科學家是滿有魅力的一種人啦…還是只有我這麼認為？），例如 #星際爭霸戰 Star Trek 中的 Arik Soong。
在5月15日的「Nature」中，#英國劍橋大學分子生物實驗室 的科學家Jason W. Chin帶領的研究團隊，發表了一個「整個基因組被從頭改到尾，還能活著的大腸桿菌」的研究（Total synthesis of Escherichia coli with a recoded genome，基因組重新編碼的 #全合成大腸桿菌），我們見證了一代瘋狂科學家（對不起啦Chin教授）的誕生！
研究人員以常見於土壤以及人類腸道中的大腸桿菌為起點，進行大規模的「#DNA搜尋取代」（DNA也可以用WORD的概念來編輯！），修改了整個基因組。但其實這不是第一個「全合成生命體」，2010年時，J. Craig Venter Institute就發表了第一個合成生命體Mycoplasma mycoides，基因組DNA長度約為一百萬個鹼基對。
既然不是有史以來第一個人工生命體，那這次這個研究的重要性是什麼呢？這次的基因組長度是四百萬個鹼基對，所以技術難度提高不少，不過只是這樣的話，是不會受到這麼高度的注目。這次除了基因組變大外，重點是：基因組中的資訊，是「可壓縮」的。
DNA由A, C, G, T四個字母編碼而成（難怪大家都愛動畫Animation，漫畫Comics，遊戲Game，玩具Toy，原來生命的本質就是這四個東西哈哈），每三個DNA碼會對應到一種胺基酸，真正執行生命體功能的是由這些胺基酸組成的蛋白質。
好啦來算一下數學，有四個字母，每三個字母一組（稱為「密碼子」codon）編碼一種胺基酸，4×4×4，可以編出64種碼（不會算的話可以把全部的排列組合寫出來：AAA, AAC, AAG, AAT, ACA, ACC…），問題是，自然界的蛋白質，都只用了20種胺基酸來組，所以有許多編碼是重複的：64組編碼中，有61組編碼對應這20種胺基酸，例如TCT, TCC, TCA, TCG, AGT, AGC這六組碼都製造「絲胺酸」；另外有三組碼TAA, TAG, TGA是「停止碼」，告訴基因組，這個蛋白質做到這裡要停了。這種現象好像有點多餘，既然有64個碼，如果拿來編碼其他數百種的胺基酸，不是可以製造更多樣化的蛋白質、更多的生化功能嗎？說不定還能因此得到更多的（超）能力呢！
於是在這次的基因重新編碼中，研究團隊特地縮減了密碼子的數量，從64個降到61個，有三個密碼子完全不在整個基因組中出現，結果這個大腸桿菌還是可以存活，證明了DNA中的密碼子有些的確可以不必用到，可能可以釋放出來作為他用。
當然跟所有的尖端生物研究一樣，這背後除了可能有巨大的應用與商機之外，也可能有無數的倫理問題以及潛在風險，比如說，製造戰爭用人造人！完美戰士Perfect Soldier！問題太多，在此就不一一討論了。
什麼？與物理無關？！如果沒有當年用X光晶體繞射解出雙螺旋節互補鏈結構，後面所有的基因工程都不會出現，哪有這麼多戲可唱，所以跟物理超有關的好不好！
紐約時報報導：https://www.nytimes.com/…/sc…/synthetic-genome-bacteria.html
Nature 論文：https://science.sciencemag.org/content/329/5987/52
#超中二物理系主任雜記
#人工合成生命體
#等我征服世界就把X光晶體繞射學列為全人類必修
#生命宇宙與萬事萬物什麼都馬跟物理有關
#話都給我講就好其之45
圖一：#裝甲騎兵Votoms 女主角菲雅娜，為一Perfect Soldier，疑似人工生命體（來源：Sunrise）
圖二：Star Trek中的瘋狂遺傳學家Arik Soong（來源：https://memory-alpha.fandom.com/）
圖三：本文主角大腸桿菌示意圖，非當事大腸桿菌（來源：紐約時報）
圖四：第一個人工合成生命體Mycoplasma mycoides的電子顯微鏡照片（來源：紐約時報）
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