進(jìn)化能在多小的畫布上發(fā)揮作用？科學(xué)家們用一種被設(shè)計(jì)為具有最簡單基因組的合成生命體進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)只要有機(jī)會(huì)，它就能將失去的體能進(jìn)化回來，這表明\"生命終究會(huì)找到出路\"。

【資料圖】

JCVI-syn3B的電子顯微鏡圖像，這種合成生命體被設(shè)計(jì)為擁有任何已知生物體中最小的基因組，只有493個(gè)基因。

不管是簡單的還是復(fù)雜的，如果你把一個(gè)有機(jī)體放在一個(gè)環(huán)境中，進(jìn)化過程就會(huì)開始工作。但這有一個(gè)下限嗎？如果一個(gè)生命體的基因組僅由基本基因組成，這是否為進(jìn)化留下了足夠的回旋余地來進(jìn)行試驗(yàn)？或者說，任何微小的變化都可能殺死生物體，這又顯得太冒險(xiǎn)了？印第安納大學(xué)布盧明頓分校的研究人員想弄清楚。

為此，他們求助于一種合成生命體，其基因組是任何已知生物體中最簡單的。它最初來自一種被稱為支原體的天然微生物，它的基因組已經(jīng)非常小，只有901個(gè)基因。2016年，研究人員將其剝離到絕對(duì)必要的程度，包含不到500個(gè)基因--相比之下，大腸桿菌的基因組超過4000個(gè)基因。最近，其他科學(xué)家已經(jīng)嘗試把一些基因放回去，讓合成細(xì)胞進(jìn)行分裂或移動(dòng)。

在新的研究中，研究人員使用了一個(gè)名為JCVI-syn3B的版本，它只包含493個(gè)基因。他們在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)該生命體進(jìn)行了300天的培養(yǎng)，這足以讓其繁殖大約2000代。以人類來說，這相當(dāng)于大約4萬年。

該研究的主要作者Jay Lennon說：\"其基因組中的每一個(gè)基因都是必不可少的。人們可以假設(shè)，沒有突變的回旋余地，這可能會(huì)限制其進(jìn)化的潛力。\"

300天過后，研究人員將該菌株與未經(jīng)歷過進(jìn)化階段的合成生物體版本以及天然的霉菌一起放入一個(gè)新的試驗(yàn)室，以測試其進(jìn)化的程度。然后這三個(gè)菌株進(jìn)行了經(jīng)典的\"適者生存\"的競爭。

不出所料，具有相對(duì)復(fù)雜基因組的自然版本的細(xì)菌表現(xiàn)最好。但耐人尋味的是，進(jìn)化形式的JCVI-syn3B比未進(jìn)化形式的表現(xiàn)好得多，幾乎恢復(fù)了最初從其基因組中被剝離的所有能力。

仔細(xì)檢查后，研究小組發(fā)現(xiàn)，參與構(gòu)建細(xì)胞外表面的基因進(jìn)化得最多。然而，其他發(fā)生了巨大變化的基因的功能仍然未知。

科學(xué)家們說，這項(xiàng)研究突出了生命的適應(yīng)性，并可能有助于為治療病原體、為特定目的設(shè)計(jì)微生物以及生命本身的起源等研究提供信息。

Lennon說：\"看來生命中有一些東西是非常強(qiáng)大的，我們可以把它簡化到只有最基本的東西，但這也并不能阻止進(jìn)化的工作。\"

這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然》雜志上。