Hachimoji DNA和RNA，图片来自Science

撰文 | 冯水寒

责编 | 叶水送

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地球上的生命纷繁复杂，DNA承载了生命的奥秘。众所周知，这些DNA包含了A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）和T（胸腺嘧啶）四种碱基，其中A与T、C与G分别互补配对。那么除了这四种碱基外，是否还存在其他可存储生命遗传信息的物质呢？

早在2017年11月，美国斯克里普斯研究所（The Scripps Research Institute）的Floyd Romesberg教授首次将非自然状态下的碱基植入大肠杆菌基因组中，在实验室内创造出了含ATGCXY六种碱基的半人工生命体，且能够转录、翻译得到非自然状态下的氨基酸，合成蛋白质的效率与天然核苷酸并无差距。该研究在顶级学术期刊Nature上发表，一时间引起了轰动。

► 创造了包含八种碱基的DNA分子，图片来自Science

时隔两年，这一问题又迎来了新的突破。2月22日，美国应用分子进化基金会（Foundation for Applied Molecular Evolution）的Steven A. Benner教授带领研究团队，通过将另外四种非自然状态下的碱基（S、B、Z、P）与自然存在的四种碱基结合，创造出包含ATCGSBZP八种碱基的DNA分子（称为Hachimoji DNA）。其中S与B、Z与P分别互补配对。它们的配对依赖氢键（比2017年合成的依赖疏水相互作用的X-Y配对更为稳定），且配对参数与自然碱基配几乎相同。新合成DNA分子的结构和功能与天然存在的DNA分子相似，能够储存信息并转录生成RNA。相关研究在顶级学术期刊Science上发表。

► 八种碱基DNA分子的评论，图片来自Nature

著名合成生物学家Floyd Romesberg称：

“这是一个真正的里程碑。该研究是概念性的突破，表明地球上进化出的四种化学物质并没有什么特别的魔力。”

总的来说，该研究丰富了生命的遗传密码（可能与宇宙中其他的生命相关）。而这一新型DNA结构在未来合成生物学应用中具有广阔前景。

参考资料

http://science.sciencemag.org/content/363/6429/884

https://www.nature.com/articles/d41586-019-00650-8

https://www.nature.com/articles/nature24659