来自哥伦比亚大学、麻省理工学院和哈佛大学的研究人员通过从核糖体中去除异亮氨酸，成功培育出仅含 19 个氨基酸的大肠杆菌菌株。这标志着第一个已知的生物体拥有少于 20 种通用氨基酸。该研究结果发表在《科学》杂志的一项研究中，代表了合成生物学和生命起源研究的重大进步。
研究表明，早期生命可能比现代生物利用更少的氨基酸。此前，科学家们推测了这种可能性，但尚未在实践中证明。去除异亮氨酸的决定是基于其与亮氨酸和缬氨酸的化学相似性，使其成为最可替代的氨基酸。
研究人员通过替换 382 个异亮氨酸构件来修改组装蛋白质的核糖体，同时保持其功能完整性。这种方法是创新的，因为过去在基因改造方面的努力仅集中于添加氨基酸而不是去除氨基酸。
实验设计涉及人工智能蛋白质语言模型来预测异亮氨酸的潜在替代品并快速分析组合。在创建的 50 个大肠杆菌菌株中，有 18 个在缺乏异亮氨酸的情况下仍能正常生长。接下来的阶段涉及将 21 种重写的核糖体蛋白组合到一种大肠杆菌菌株中，该菌株的生长速度比未修饰的菌株要慢。
哥伦比亚大学的系统和合成生物学家 Harris Wang 承认从核糖体中完全消除氨基酸的复杂性，并将其描述为“几乎是你能想到的最难的事情”。
研究表明，核心生物系统可以承受重大的遗传破坏，支持了简单生命形式可能存在或可能已经存在的理论。此外，它还为构建适合专业医疗和保健应用的合成生物体提供了可能性。
这些发现可能会导致依赖非常规化学物质的生物体的发展，从而增强生物遏制。未来，人工智能辅助的基因改造还可以促进适合极端环境的生命形式的设计，例如太空栖息地，在那里并非所有氨基酸都可用。
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