孔子曰：知其不可為而為之。

說到合成基因組，有個人是肯定繞不開的。Craig Venter，如果你看過我之前的精選書單的話，其中《生命的未來》就是他的傑作。

Craig Venter絕對是一個牛人，第一次名聲鵲起是人類基因組計劃。一個人獨挑整個生物學界，鳥槍法測序速度實在太快，碾壓其餘測序機構。最後各國政府不得不屈服，選擇與之合作。一代梟雄，於2003年，

開創組學時代，從此生物資訊學有了用武之地。

你以為這就是結局麼？

不，這個精力旺盛的老頭，組建了Venter研究所（

J. Craig Venter Institute

），

知其不可為而為之

，開始進行

生命的創造

，這之前可是上帝的工作。

當然，Venter不是要創造弗蘭肯斯坦，他可能想過，不過難度太大。我們先定

一個小目標

。既然基因組是所有遺傳資訊的載體。當然要挑基因組最小的物種來搞。

支原體（Mycoplasma genitalium），是當時已知自然界基因組最小的能獨立生活的細胞生物，只有

583 kb

。Venter認為支原體的基因組還可以進一步減少，從而包含

最小基因組

（Minimal Genome ）的支原體。

當然雖然是小目標，工作量依然很龐大。

首先要解決三大問題：

第一，化學合成的基因組如何組裝回去？

第二，化學合成的基因組如何掌控宿主細胞？

第三，最小的基因組究竟有多小？

沉默了六年，Venter再次出手。2008年

JCVI-syn1.0版本

橫空出世，解決了第一個問題，基因組組裝問題。發表於Science雜誌

題目為Complete chemical synthesis, assembly, and cloning of a Mycoplasma genitalium genome。

方法並不難，就是同源重組。

先分割成5-7kb的DNA片段，總共分了101段。

當時其中的重複工作量極大，工作過程極為枯燥。

這需要多大的耐心啊。

果然那句名言是對的，

科學是美麗的，研究科學是痛苦的。

第二個問題相對簡單，所以從1.0到2.0版本只用了兩年。

2010年，依然是

Science

題為

Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome 。

解決了

合成基因組

的住房問題。原理也很簡單，就跟轉一個質粒一樣，把基因組給轉進去。然後利用抗性篩選，把自然的基因組給踢出去，鳩佔鵲巢，

合成的基因組

就有房子住了。

但是

JCVI-syn3.0版本，整整等了六年。原因無他：工作量實在太大。

syn3。0完美地為這個project畫上了句號，起於Science，最後也終結於Science，發表題為

Design and synthesis of a minimal bacterial genome

。解決最後一個問題，

合成最小基因組

。

讓我們來看一看，一個細胞要想獨立活下來其基因組至少需要

531 kb

長的序列和

473

個必需基因。

基因資訊表達佔比41%（主要跟基因的轉錄和翻譯相關）

基因組資訊儲存佔比7%（主要跟基因組的穩定性和複製相關）

膜結構與功能佔比18%（主要跟細胞膜有關）

胞質代謝佔比17%（主要是蛋白和小分子的修飾和降解相關）

未知功能佔比17%（

未知代表著希望。

）

科研民工們，想想其實挺不容易的，

沒有你們日復一日的勞作，單調乏味的重複，就沒有合成生物學的今天。

這麼多基因一個一個敲下去，一個一個合成下去，再一個一個組裝上去，最終造就了JCVI-syn3.0

JCVI-syn3。0是盡頭了麼？

who knows?合成生物學，一切皆有可能。