近日,一篇最新发表在《科学》期刊上的研究表明,生命“字母表”迎来4名新成员,已经从4个变成了8个!
新闻截图
这项研究被誉为里程碑式的成果,它到底牛在何处呢?
今天,我们就为大家来简单介绍一下。
A、T、C、G?这都是些啥?
在介绍这4名人工合成的新成员之前,先来认识一下4个元老级的天然碱基吧。
在生物学领域,最激动人心的事件莫过于生命的诞生,也就是生命的起源。追溯这个问题,首先需要回答生命的物质基础——基因,而基因是由4个天然碱基组成的,它们的英文代码分别是“C”“G”“T”“A”,对应的中文名字是胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、腺嘌呤,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。
从简单的单细胞生物到灵长类,生命体的遗传密码就是由ATCG来记录和传递的,如同一本神秘的生命密码本,指导着蛋白质的合成和功能调控,包括我们人类的生老病死、高矮胖瘦,甚至我们的性格和健康状况,基因都在默默的指导着,并且和环境因素、行为因素共同决定着我们的健康水平。怀孕的准妈妈们开展的羊水穿刺细胞学检查和无创遗传缺陷筛查,就是为了排除致病基因导致的出生缺陷。
基因管着这么多的事情,一定是由很多密码编码的吧?恰恰相反,只有4个。那么它们是怎么实现这些功能的呢?靠的就是这4个碱基的不同排列组合,并且通过DNA的甲基化、乙酰化修饰,DNA序列的剪接翻译以及翻译后修饰,DNA中不编码蛋白质的碱基序列,也参与基因的表达调控,对应产生了许许多多的变化。
4个碱基产生了我们丰富多彩的大千世界,的确是非常神奇的事情。
人们不禁产生了一个疑问:DNA的碱基为什么只有4个呢?大家找来找去,确确实实只有4个,这就是非常奇特的事情了,只能由衷感叹,它们太神奇了,它们是独一无二的。
生命“字母表”翻倍了!
近期发生了一件大事情,那就是科学家们人工合成了4个新的碱基,这样一来,碱基数量就有了8个之多。它们是什么呢?
美国科学家StevenA. Benner将这4个新成员分别命名为“Z”“P”“S”“B”,它们的配对原则是Z配P,S配B,都是通过3个氢键相连。
何谓成功呢?包含这4个新碱基的DNA结构必须是稳定的,热动力学稳定性是可预测的,并且可以形成DNA双螺旋结构,可以转录成RNA。
晶体学检测数据显示掺入的新碱基并未干扰DNA双螺旋结构的形成。
(DNA晶体X射线衍射结果显示结构规则有序)
DNA也成功的转录为RNA序列。
(通过470nm蓝光激发的荧光检测结果显示掺入了新碱基的DNA转录为RNA序列,A为RNA碱基序列,B和E为阴性对照组,C为掺入新碱基的DNA转录形成的RNA经激发后形成的荧光结果,D为阳性对照,是由天然碱基转录形成的RNA。)
热动力学检测结果与预期计算的结果基本一致。
(纵坐标为实验检测结果,横坐标为预测温度)
多4个“字母”可选项有什么意义?
1.人们认识到编码遗传信息的4个天然碱基不是那么神奇了,人类通过自己的力量,也可以合成携带遗传信息的碱基,打破了天然碱基原有的神秘面纱,人类在认识大自然和自身的道路上又进了一步。“我们从哪里来”、“认识我们自己”不就是经典的哲学问题吗?
2.丰富了遗传信息携带的物质基础。经由8个碱基来排列组合,与以前只有4个碱基产生的排列组合产生的信息相比,那是大大的扩容了,由此可能产生具有新的功能的蛋白质分子。
3.疾病的早期检测。例如包含P和Z的DNA序列能更好的与肿瘤细胞结合,可开发出肿瘤早期诊断的试剂。
4.外星生命探测。原有的外星生命探测中,对于遗传物质的理解仅限于ATCG这四种碱基,新碱基的发现,在理解生命起源和外星生命探测方面提供了新的思路。
现有研究的局限性在哪?
1.从DNA到RNA目前可以实现,而关键的一步是DNA的自我复制,这需要DNA聚合酶,而天然体系里面是没有对应的DNA聚合酶的,这是一个瓶颈。
2.对于未知的DNA碱基可能编码的蛋白质而言,对于大自然是全新的,其功能如何,会不会产生具有活性的生物毒性分子,尚不可知,因此,研究对应新型碱基从DNA到蛋白质的过程是暂停的,需要进行安全性评估和审核,才能进一步研究,生物安全是必须审慎考虑的环节。
写在最后的话
这项研究所取得的突破是概念性的,它第一次展示了含有8种不同碱基字母的DNA,但要实现一个真正的“八字母“合成基因系统,还需要进行更深入的研究。
来源:科普中国 作者:陶宁 中国科学院生物物理研究所副教授
为你推荐
资讯 食蟹猴市场参考价格已升至22万—26万元/只
据中国实验动物学会相关统计数据显示,截至2025年末,国内持有非人灵长类实验动物生产许可证的机构共百余家,其中具备年出栏千只以上能力的头部规模化企业不足20家,全国食蟹猴...
2026-11-09 11:00
资讯 治疗性HPV疫苗三期临床达到主要终点,中国研究登上SITC口头报告
2026年11月7日,北京东方略生物医药科技股份有限公司(以下简称“东方略生物”)宣布,其在研产品VGX-3100的中国III期关键性注册临床研究阳性顶线结果。
2026-11-09 10:50
资讯 拜耳进博会达成两项合作,共筑肿瘤协同创新生态
2026年11月8日,第九届中国国际进口博览会期间,拜耳分别与上海临床创新转化研究院(ACITS)、全球健康产业创新中心(GHIC)达成战略合作,
2026-11-08 21:33
资讯 诺华进博之约:从延长生命到拓展生活,多方共探慢粒“无治疗缓解”新生态
2026年11月8日,在第九届中国国际进口博览会期间,围绕慢粒治疗目标的持续进阶,主题为“诺”守慢粒,奔赴“治愈”之路的科普活动于诺华展
2026-11-08 18:06
资讯 舒华博OCEANIC-STROKE研究中国人群数据发布,为降低卒中风险提供本土循证依据
2026年11月7日,第九届中国国际进口博览会(进博会)期间,拜耳在展台举办“舒华博研发故事与中国人群数据发布”活动,分享全球首个(First
2026-11-08 14:17
资讯 从病毒性肝炎到罕见肝病,吉利德携手多方共话肝病防治新成果
2026年11月8日,第九届中国国际进口博览会期间,全球领先的生物制药企业吉利德展示了其在肝病领域的多款创新疗法,其中包括全球同类首创的
2026-11-08 09:33
资讯 归来有声|从进博首展到全球回响,RDN患者故事纪录片进博首映
2026年11月6日,第九届中国国际进口博览会期间,美敦力冠脉及肾动脉交感神经消融业务运营部门在进博展台成功举办了“归来有声”RDN创新主题
2026-11-08 09:28
资讯 诺华公司九赴进博会,深化合作伙伴关系,拓展多元合作边界
在第九届中国国际进口博览会(以下简称“进博会”)上,全球创新药物公司诺华以“创所未见”为主题亮相。作为连续九年参与进博会的“全勤生
2026-11-07 22:17
资讯 “前程质远”2026前列腺癌质控水平高质提升项目在第九届进博会签约
2026年11月6日,由北京鸿远慈善基金会主办、拜耳医药保健有限公司支持的“前程质远——2026前列腺癌质控水平高质提升项目”在第九届中国国
2026-11-07 19:59
资讯 政产学研进博会共议医疗创新价值普惠路径,推动冠脉诊疗迈入 AI 新时代
美敦力冠脉及肾动脉交感神经消融(CRDN)事业部以「从听见心脏到读懂心脏」为主题亮相医疗器械展区,展示了 CathWorks FFRangio系统。
2026-11-07 19:52
资讯 镁信健康InsRx.ai升级焕新,头部药企携手布局商保准入
随着中国创新药产业步入高质量发展的新阶段,商业化落地的“最后一公里”——市场准入,正在经历一场深刻的底层逻辑重塑。对于药企而言,传
2026-11-07 18:57
资讯 从单点智能到全链路协同,美敦力泛血管AI全域生态发布
2026年11月6日,在第九届中国国际进口博览会期间,美敦力在展台现场举行了智领未来——泛血管AI全域生态发布活动。中国科学院院士、复旦大
2026-11-07 18:16
资讯 合力超越,更进一步:葛兰素史克九赴进博, 从“创新产品供给”迈向“健康影响创造”
11月6日,第九届中国国际进口博览会(以下简称“进博会”)期间,葛兰素史克(以下简称“GSK”)展台正式揭幕。连续第九年参展,GSK以“健
2026-11-07 15:04
资讯 从眼底到全眼科,从供药到赋能:罗氏携手中国眼科学界共建"金眼科创新生态"
2026年11月6日,在第九届中国国际进口博览会上,罗氏制药中国举办 "共建金眼科创新生态 · 共绘高质量发展蓝图 "发布会,携手中国眼科学界
2026-11-07 14:55













