你敢信嗎？從0開始直接設計并創(chuàng)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(yī)學研究委員會（MRC），發(fā)表在7月31日頂刊《科學》雜志上。

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，成功制造出一種名為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，相當于把一部百萬字的《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，并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(tǒng)的出廠設置？

你可能會問，科學家為什么要這么折騰？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四種堿基“字母”組成。細胞在制造蛋白質時，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。

但這里有個玄機：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。

這意味著什么？

意味著“密碼”有大量的冗余！

自然界的遺傳密碼其實有點啰嗦。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里，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里被刪除了，變成了“空閑代碼”。而這一次，他們一口氣騰出了整整7個這樣的空閑代碼！

◆ 02 揭秘“造神”之路：三步合成全新生命

你肯定好奇，這么逆天的人造生命，科學家到底是怎么造出來的？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400萬個堿基字母，這項工作的核心是編寫程序，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，最后在邏輯上拆分成了38個約100kb的大片段。

第二步：打印并預組裝零件 (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(yè)公司進行化學合成，將數(shù)字代碼變?yōu)檎鎸嵉腄NA分子 。然后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(fā)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，然后將對應的人造片段完美地“粘貼”進去 。

并行測試與即時修復：這項實驗在38個大腸桿菌培養(yǎng)體系中并行操作，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 ，然后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，最后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(xiàn)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片段在一個后代細胞中相遇、融合。

最終，一個同時繼承了全部38個人造片段的“完全體”后代誕生了。它的細胞硬件來自最初的野生菌株，但其內在的“操作系統(tǒng)”（基因組）已被100%替換為人類設計的版本——Syn57，由此誕生并存活下來！

簡而言之，就是用電腦重新編程大腸桿菌基因組，然后化學合成DNA片段，植入活菌進行替換，最終換成100%人工基因組。

這個過程極為復雜，任何一個微小的錯誤，都可能導致創(chuàng)造的大腸桿菌嗝屁?？茖W家們歷時4年，經歷了無數(shù)次反復試驗，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，好在最后的結果是好的。

◆ 03 解放的代碼，如何賦予“人造生命”超能力？

這時你肯定會問，費了這么大勁兒，這些被解放的密碼子究竟有什么用呢？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。它就像個狡猾的黑客，入侵細胞后，會用細胞自己的“語言”下達指令，讓細胞工廠瘋狂復制自己，最終導致細胞破裂，全軍覆沒。

但現(xiàn)在，科學家把細胞的“語言”給改了！

這就像黑客的病毒程序是用中文寫的，結果發(fā)現(xiàn)中招的電腦系統(tǒng)，被我們魔改成只認火星文了。黑客當場懵圈，它的指令變成了一堆亂碼，一個病毒都復制不出來！

當病毒入侵 Syn57 這種“人造生命”時，它的遺傳指令里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：病毒無法復制，感染鏈被當場切斷。

這意味著，未來用于生產胰島素、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污染，生產穩(wěn)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(chuàng)造自然界不存在的“超級蛋白”

如果說免疫病毒是“防守”，那創(chuàng)造新蛋白就是“開天辟地”般的“進攻”。

我們騰出來的7個“空閑代碼”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”。

這有什么用？這就像我們玩樂高，本來只有20種顏色的積木，現(xiàn)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。

這等于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(huán)境污染的超級酶。

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”？一個能高效分解塑料的“環(huán)保衛(wèi)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(zhàn)與沉思

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(yè)化應用前，科學家們還需要為它“優(yōu)化升級”。

但無論如何，潘多拉的魔盒已經打開。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?yōu)樯摹熬帉懻摺?。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？

參考文獻:

Robertson, W. E., Rehm, F. B. H., Spinck, M., Schumann, R. L., et al., & Chin, J. W. (2025). Escherichia coli with a 57-codon genetic code. Science. DOI: 10.1126/science.ady4368