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年5月3日,今天将会被科技史永久铭刻。
星火科技科学家王晓晓在基因研究院下属实验室中,制造出具有生命活性的单细胞生物。
这是首个有科学家合成的生命,它打破了生命的禁区,可以挖掘出隐藏在生命基因中的密码。
周宇看着王晓晓做实验,他正在测试一个与酵母细胞差不多大,外表带着紫色鞭毛的单细胞生物。
这就是科学家人为制造出来,命名为紫兰藻的单细胞生物,它在阳光的照射下,把二氧化碳转换成淀粉储存在体内。
它是不存在自然界中的单细胞生物,它是由科学家一个碱基对,一个碱基对合成脱氧核糖核酸(DNA)的人造生命。
紫兰藻已经具备所有生命的基本特点,那就是生存和繁衍。
紫兰藻可以通过细胞体内类似叶绿体的构成,吸收太阳光的能量,把二氧化碳和水合成淀粉。
它通过类似植物的方式吸收能量,继续存活下去。
紫兰藻也可以完成细胞自我复制,完成细胞的繁衍。
周宇看着做实验的王晓晓,他没想到王晓晓能做到这一步,真正做出人工合成的生命。
从上世纪以来,科学家们发现绝大部分生物的遗传物质都是脱氧核糖核酸,科学家们就希望剔除无用基因,组建出最简洁的生命。
他们的努力无一例外都失败了,实验室可以合成一些大分子蛋白质,可以把一个物种的基因嫁接到另一个物种上。
但科学家们无法通过编辑脱氧核糖核酸,达到创造生命的程度。
实验室能制造出大自然不存在的生命,这就代表科学家彻底掌握了基因密码。
只有知道哪段基因的具体作用,并搞定全部功能性基因,才能让科学家自由的拼接出脱氧核糖核酸,组成一个具有生命活性的个体。
科学家必须弄懂哪段基因负责呼吸、哪段基因负责繁衍、哪段基因负责感知环境、哪段基因控制蛋白质表达,一个最基本的生命,至少也有数万种基因,它们控制着生物的复杂活动。
这些就是脱氧核糖核酸的重要组成部分,不弄清楚基因的具体作用,根本不可能合成出具有生命活性的细胞。
周宇看着紫兰藻,他了解这个物种成功合成出来,所代表的意义。
除了艾滋病病毒,所有生命的遗传物质都是脱氧核糖核酸,它通过转录的方式,转录成核糖核酸(RNA)。
核糖核酸从细胞核或是细胞中心飘到细胞质里面,除了病毒外,每一个有生命的细胞都具有核糖体。
核糖体这个结构把核糖核酸表达为多肽,多肽通过空间折叠形成蛋白质。
这就是遗传物质控制形成蛋白质的过程。
脱氧核糖核酸是分子结构复杂的有机化合物。
作为染色体的一个成分而存在于细胞核内。
功能为储藏遗传信息。脱氧核糖核酸分子巨大,由核苷酸组成。
核苷酸的含氮碱基为腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶及胸腺嘧啶,戊糖为脱氧核糖。
脱氧核糖核酸由一对多核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕构成。
糖-磷酸链在螺旋形结构的外面,碱基朝向里面。
两条多核苷酸链通过碱基间的氢键相连,形成相当稳定的组合
胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、腺嘌呤两两配对构成脱氧核糖核酸,它们分别简称为“C”、“G”、“T”、“A”。
配对规则是C配G,T配A,C和G之间通过3个氢键相连,T和A之间是2个氢键相连。
脱氧核糖核酸上每三个碱基对转录成三个相对应的核糖核酸,这三个核糖核酸对应一个氨基酸,氨基酸排列组合不同,组成功能多样的蛋白质。
周宇看到王晓晓停下手中的工作,他急忙询问道:“王主任,紫兰藻这个物种怎么样,看它现在的活性,已经满足成为生命的条件。”
王晓晓紧绷的表情轻松下来,点头说道:“周总,紫兰藻经过我们的检测,它确实是一种生命,我们的项目成功,发现的基因片段效果真实有效。”
“我们人类身上有上千万个基因片段,但99%的基因片段都是无效片段,它们没有表达出任何一种构成人体的蛋白质。
我们这个项目的成功,可以让我们拿到基因标尺,有效验证人体基因的情况,开发出针对人体基因的医疗药剂和手术方案,解决人体因为基因缺陷导致的疾病。
这次我们只用了5000万个碱基对,就能通过实验合成的方式,合成出人造生命紫兰藻。
这绝对是生物史上的大发现,要不是量子计算机具有的量子模拟计算功能,我们也无法探究出基因的密码。
也只有量子计算机强大的并行运算能力和量子模拟计算功能,才能计算出每三个碱基对代表的某个氨基酸,制造出相应的蛋白质。
这是一个非常复杂的过程,以前超级计算机根本无法有效计算生命表达的过程,但量子计算机却可以轻易解决它。
我希望公司以后增加量子计算机的数量,我计算出紫兰藻的脱氧核糖核酸情况,已经占用90%的量子计算机资源。
如果再次研究更高档的生命,除了量子计算机功能提升之外,也只能采用多台量子计算机进行并行运算。”
周宇听到王晓晓的要求,他立刻就同意道:“是应该增加量子计算机的数量,张伟他们已经设计好量子计算机的结构。
量子计算机很快就能进行工业化生产,这个你不需要担心。”
“我真的很担心。”王晓晓有些忧心的说道。
“我们通过紫兰藻项目,已经搞清楚基因的密码,知道脱氧核糖核酸组成的两条链,哪一条链作为表达蛋白质的那条链,为什么是由这条链主导。
知道了在脱氧核糖核酸上,组成细胞膜的区域基本构成,这样就能在任何生物的脱氧核糖核酸上,快速找到细胞膜这个区域。
我们知道单细胞核糖体等细胞组成的基因密码,现在我们只要找到多细胞生物细胞分化和协同作用的秘密,就能解析人体的基因。
高等生物体的脱氧核糖核酸都是有数十亿碱基对组成,必须有庞大的量子计算机资源,才能计算出可行的实验方案。”
周宇听到王晓晓的意见,他郑重的点点头道:“你等我好消息,我会让其他部门尽快生产出几台量子计算机,满足你们的科研需求。”
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