弗洛伊德·羅慕斯伯格（FloydRomesberg）教授是加州Scripps研究所的一名化學家。最近，從他的實驗室中誕生了一類能産生綠色熒光的大腸杆菌。它們的基因組裡有着全新的堿基，蛋白質中存在全新的氨基酸。與這地球上幾十億年來出現的所有生命從根源上有着截然不同。

重磅：突破進化瓶頸，人類終于在根基上改變了生命

▲這類冒着綠色熒光的細菌有着“外星DNA”（圖片來源：WilliamB.Kiosses/《自然》）

《自然》的資深專欄作者EwenCallaway先生稱，這是一種“外星DNA”。哈佛大學的GeorgeChurch教授則表示，這是“合成生物學的裡程碑”。

無外乎人們對此會做出這樣的反應。我們從高中課本上知道，DNA裡有四種字母，它們分别是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）、以及鳥嘌呤（G）。它們不但協助組成了DNA的雙螺旋結構，還以三個字母為一組的方式，編碼了20種氨基酸的密碼子。這20種氨基酸則構成了生物體内蛋白質的基礎。這是地球上所有生命的共通，小到細菌，大到人類，都遵循同樣的一套基本法則。

然而，人類從來沒有放棄過從根源上改寫生命的夢想。如果我們能在DNA中引入更多不同的堿基，就能産生更多的密碼子選擇，從而将更多不同性質的氨基酸整合進蛋白質裡，改變蛋白質的生物特性。我們不知道這對人類意味着什麼，但它是一片廣闊的新天地。

1989年，蘇黎世聯邦理工學院的史蒂文·伯納（StevenBenner）教授在這一方面取得了突破。他的團隊對胞嘧啶和鳥嘌呤的結構進行了微調，造出了兩種“有趣”的DNA字母。在試管中，帶有這兩種“新字母”的DNA能正确複制，并和普通DNA一樣，産生RNA及蛋白質。

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▲本研究的主要負責人羅慕斯伯格教授（圖片來源：K.C.Alfred/《TheSanDiegoUnion-Tribune》）

羅慕斯伯格教授的團隊在過去的20多年裡則一直專注于帶來“更有趣”的DNA字母。在普通的DNA中，配對的堿基之間通過氫鍵相連（伯納教授的“新字母”也屬于這一範疇），而羅慕斯伯格教授團隊做出的“新字母”，依靠的則是疏水性。2014年，該團隊在《自然》雜志上發文，将dNaM和d5SICS這兩種人造核苷酸植入了大腸杆菌的基因組。但這些異樣的DNA嚴重阻礙了細胞的生長，細菌也會在世代交替中，傾向于去除這些異常的DNA。

今年早些時候，該團隊又在《PNAS》上發文，改進了這套體系。研究人員們用dTPT3替換了d5SICS，使細菌不那麼容易對新的DNA字母産生排斥。但這些細菌與2014年的細菌一樣，無法利用這些新字母來指導蛋白質合成。

重磅：突破進化瓶頸，人類終于在根基上改變了生命

▲全新的tRNA是本研究的關鍵（圖片來源：《自然》）

而在今日發表在《自然》雜志上的一項最新研究裡，科學家們終于突破了最後的瓶頸。他們創造了一種改良過的tRNA，能識别新的DNA字母，并将兩種全新的氨基酸PrK和pAzF運輸到核糖體中。在那裡，這兩種“不自然”的氨基酸被整合進了綠色熒光蛋白中。後者的結構和功能并沒有出現改變。一經激活，它能在細菌體内發出幽幽的綠光。

這是人類首次證明，活體細胞能利用自然界中不存在的堿基來合成蛋白質。

這一下子打開了新世界的大門。原本自然界中存在的四種堿基能形成4的3次方，也就是64種密碼子。它們定義了20種氨基酸。而羅慕斯伯格教授團隊則将能使用的堿基數一下子增加了50%，六種堿基能編碼216種密碼子，對應高達172種不同的氨基酸。

這代表了無限的可能。

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▲這項研究代表了合成生物學的無限可能（圖片來源：《自然》）

“這就好像一個孩子跑進了糖果店，”羅慕斯伯格教授說道：“過去的20年裡，這個孩子一直為進入糖果店而癡迷。突然之間，他能考慮想要什麼樣的糖果了。”