生物通报道：来自美国J. Craig Venter研究院的研究人员公布了最新研究成果：发明了迄今最简单有效的基因合成技术，并以此合成了实验小鼠的线粒体基因组。这一研究成果公布在《Nature Methods》杂志上。

这项成果是继今年5月份，J. Craig Venter研究院研究人员在Science杂志上宣布，开发出了第一个由一个合成的基因组所控制的细胞之后的又一重要成果，研究人员不仅提出了这种方法，而且通过这种方法合成了实验小鼠的线粒体基因组，这也许对于某些疾病的治疗，以及一些疫苗的研发具有重要意义。

今年5月，美国生物学家Craig Venter宣布开发出了第一个由一个合成的基因组所控制的细胞，这代表着世界上首个人造生命细胞的诞生，是人类科学历史上的一个突破性成果。Craig Venter博士已经为这个目标奋斗了十几年，他们通过化学的方法合成了蕈状支原体(Mycoplasma　mycoides)的基因组，然后将其植入到与它亲缘关系很近的细菌山羊支原体(Mycoplasma　capricolum)的细胞里，获得了全新的蕈状支原体，植入的基因组能调控这一细胞，新移植的基因组取代原基因组发挥作用，把寄主细菌转变成蕈状支原体。这一新产生的生命能自我生长，繁殖，此次重塑的DNA片段包含850个左右的基因，尽管在移植的细菌中有14个基因被删除或遭到中断，但其中包含有添加的DNA序列使其成为区别于自然基因组的“水印”，看上去仍然像是正常的丝状支原体细菌，并只能产生丝状支原体的蛋白质。

但是这一研究利用的基本合成单元是含有上千个核苷酸的DNA，由于基本合成单元较大，无法确定其基因组的顺序是否精确，因此最后获得的基因组很可能存在错误，而要确保合成出的基因组没有错误的唯一方法是给所有的片段排序，但是这将花费很长时间。

为了解决这一问题，在最新的研究中，研究人员发明了一种合成基因组的新方法，使用的基本合成单元是只含60个核苷酸的DNA片段，将它们置于实验所需的环境中，就可以连接成整个基因组。

小的DNA片段容易验证顺序，因此研究人员使用8个只含有60个核苷酸的DNA片段，让它们同酶和化学试剂的混合物相结合，在50摄氏度下孵化1小时，5天内合成出了实验鼠的线粒体基因组，得到的基因组能够纠正具有线粒体缺陷的细胞内的异常（见下）。

这项技术被认为是迄今为止最简单的人工合成基因组的办法。科学家认为，这种技术提供了“一种更有效的制造更大的没有错误的DNA片段的方法。”

为了验证这一方法的的有效性，Venter研究院的研究人员还利用这一方法合成了实验小鼠的线粒体基因组，之所以选择了实验小鼠的线粒体基因组，是因为线粒体异常会导致很多疾病，如果这方面的基因研究取得突破，很有可能就此研发出新疗法。

Craig Venter博士在人类基因组研究等方面做成了不少贡献，1990年，来自法国、德国、日本、中国等六国的科学家组成了一个多国合作小组开展人类DNA测序工作以揭开人类基因组之谜。最初他们希望2005年前能够获得人类DNA序列的图谱, 但是到1997年, 在耗费了巨额资金和一半预定时间之后，多国合作小组仅完成了3%的测序工作。

与此同时, Craig Venter博士创立了一个名为“Celera Genomics”的风险投资公司并宣称他将在无政府投资条件下早于多国合作小组完成人类基因组计划。就在1991年，Craig Venter开发出新的测序技术。Celera采用了如“散弹枪”等一系列新的方法并很快真的追上了多国合作小组。看到自己即将失利, 多国合作小组在美国总统克林顿的撮合下开始与Celera合作, 在2000年6月完成了90%, 2001年初完成了99%的人类基因组草图。

与多国合作小组利用的方法不同，Craig Venter博士没有使用BAC克隆体而是将全基因组随机切成几千万片断, 读取每一片段的序列然后拼接它们。尽管看上去更直接，由于要比较几千万个序列信息并找到重叠部分，这项工作需要大量的计算机工作。为解决这个问题Celera的合作者们发明了高效的生物信息学(Bioinformatics)运算法则, 从而得以短期内赶上多国合作小组的工作。

对于Craig Venter博士倾力进行的“人工合成基因组”事业，很多科学家表示了异议，主要原因在于两个方面：一、这种合成生命的研究是对生命的亵渎、对生命本质的篡改，是以人的身份扮演上帝的角色；二、从长远眼光看，这项新技术可能会给人类生命和环境带来潜在的巨大危险，比如由此产生的生物武器可能会危害甚至毁灭人类社会。因此，在人类没有真正弄清这项研究的意义之前应该暂停此类研究。

当然也有一部分科学家站在了一种相对温和的立场，学者们在肯定此项技术对人类有意义的同时提醒人们关注其安全性问题。比如牛津大学的朱利安·撒维勒斯库（Julian Savulescu）教授认为这项研究在应对环境污染、能源危机等方面具有现实意义，但伴随的风险同样巨大，我们需要为这种激进研究提出新的安全评估标准，以免它被军方或恐怖主义者滥用。

不论如何，这项确实觉有创世纪的意义，这不仅是为我们打开了潘多拉的盒子，让我们无法预料未来会发生什么，它同时也冲击着千百年来的人性论和价值观，引发了人们相应的哲学和伦理学思考。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Chemical synthesis of the mouse mitochondrial genome

We describe a one-step, isothermal assembly method for synthesizing DNA molecules from overlapping oligonucleotides. The method cycles between in vitro recombination and amplification until the desired length is reached. As a demonstration of its simplicity and robustness, we synthesized the entire 16.3-kilobase mouse mitochondrial genome from 600 overlapping 60-mers.