合成生物学家通过组合DNA链来合成基因。这些新的基因可以被插入到微生物中，如酵母和细菌。使用这种方法，科学家们可以改变细胞的代谢途径，使微生物能够执行新的功能，包括测试新的抗体、测知环境中的化学物质，或制造生物燃料。上半年研究人员取得了这一研究领域的一些重要成果：

Design and synthesis of a minimal bacterial genome

这是上半年最受关注的生物学成果之一：科学怪咖Craig Venter博士等人设计并合成了一个最小的细菌基因组，它只含有维持生命所需的基因，组成它的基因只有473个。

为了完成这一基因组，Venter博士等人进行了多项实验，最终的版本被称作为JCVI-syn3.0，包含有473个基因——这一基因组小于迄今为止自然界中存在的所有自我复制细胞的基因组。研究人员的最小基因缺乏所有的DNA修饰和限制基因，及大多数的脂蛋白编码基因。相比之下，保留了参与读取和表达基因组中遗传信息的几乎所有基因，及涉及保存跨代遗传信息的基因。

有趣地是，大约31%的JCVI-syn3.0基因尚有待发现精确的生物学功能。但其中一些基因的潜在同系物存在于其他生物体中，表明它们编码了功能有待确定的通用蛋白。这一JCVI-syn3.0平台为调查生命的核心功能提供了一个通用工具。

Genetically encoded sensors enable real-time observation of metabolite production

当前，合成生物学家们正在学着将微生物和单细胞生物转化为高产工厂，通过重建它们的新陈代谢，生产有价值的商品，如精细化学品、药物和生物燃料。为了加快我们对最有效率的生产者的识别，哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的研究人员，描述了这个过程的新方法，并展示了“遗传编码的荧光生物传感器，如何可以在记录时间内，产生和检测一种代谢途径的数十亿个变体”。

随意修补微生物新陈代谢来生产有用产物的生物技术专家们，是通过所谓的“设计-建立-测试周期”的镜头来研究工程过程。这个想法是，这个周期的多次迭代，最终可让我们识别哪些遗传和代谢因素组合可产生最高水平的所需药物或化合物。然而，这个周期的有效性的关键在于，构建和测试变体的最大数量的能力；最后，这些变体中只有少数会产生在工业上有吸引力的数量的产品。

Combinatorial codon scrambling enables scalable gene synthesis and amplification of repetitive proteins

合成并处理高度重复性的多肽，是一个非常具有挑战性且繁琐的过程，一直是进入该领域的障碍。

一项新研究根据“旅行商问题（traveling salesman problem，是数学领域中著名的问题之一）”，开发出一种免费可用的计算机程序，消除了这个障碍。合成生物学家现在可以找到最少重复的遗传密码，来构建他们想要研究的分子。研究人员说，他们的这一程序将使那些具有有限资源或专门知识的人，很容易地探索合成的生物材料，这些材料曾经只能用于一小部分领域。

在这一新工具的帮助下，过去研究人员花费几个月的工作，可以在线订购（价格100美元），并在几周内收到基因，从而使得重复性多肽变得更容易研究。

合成生物学会议

除了研究成果外，今年5月在哈佛举行的一次合成生物学会议引发了轩然大波，据称超过130名科学家、律师与企业家在美国哈佛大学召开“秘密”闭门会议，探讨“在10年内合成一条完整的人类基因组”。与会者被要求不联系媒体，不在社交媒体上发帖，但事件遭两名科学家曝光。

科学家们担心合成人类基因组面临许多伦理问题，比如，测序并合成爱因斯坦的基因组是否可行？如果可行，那么在细胞里制造、装配多少合适？又是谁来制造、控制这些细胞？如果合成出人类基因组，那么通过克隆等方法就有可能用它们造出没有生物学意义上父母的人类，从而挑战“人类定义”这个最根本的哲学问题。（生物通：张迪）

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