接下來的幾天,楊舟終于完成實(shí)驗(yàn)計(jì)劃,制作出1000枚胡蘿卜改良種子。
這些種子其實(shí)都不能得到無限長(zhǎng)大和五顏六色的胡蘿卜,過去的這一周多時(shí)間,楊舟都沒能在實(shí)驗(yàn)室分離出模擬實(shí)驗(yàn)找到的對(duì)應(yīng)基因序列。
如果按照基因序列排號(hào),楊舟想要鎖定的基因是23141編號(hào),以及12304編號(hào)的堿基對(duì)。
在現(xiàn)實(shí)中,卻壓根沒找到這兩段基因,當(dāng)然這兩段基因肯定存在于胡蘿卜遺傳基因中,只是尋找非常困難。
好在提取的基因序列,長(zhǎng)得都極為相似,所以楊舟走了捷徑。
他替換了胡蘿卜種子,將現(xiàn)實(shí)中和模擬實(shí)驗(yàn)非常相近的種子進(jìn)行了替換。
編號(hào)656例和編號(hào)893例實(shí)驗(yàn)種子最終使用的是神秘空間改進(jìn)版。
其中656號(hào),凍結(jié)了胡蘿卜內(nèi)的胡蘿卜素轉(zhuǎn)化基因。
相當(dāng)于種出來的胡蘿卜,其實(shí)沒有胡蘿卜素,最多只能用來充饑。
轉(zhuǎn)化胡蘿卜素,會(huì)讓植物細(xì)胞將大量營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)產(chǎn)生胡蘿卜素,而胡蘿卜沒有胡蘿卜素后,營(yíng)養(yǎng)積累會(huì)造成胡蘿卜外形增大,具體大小與營(yíng)養(yǎng)有關(guān)以及細(xì)胞分裂速度有關(guān)。
類似讓果實(shí)變大的論文也有很多,其中最出名的就是西紅柿了。
野生的西紅柿只有手指頭大小,現(xiàn)在也有結(jié)出很多小西紅柿的圣女果品種。
但科學(xué)家對(duì)西紅柿的基因進(jìn)行過完整測(cè)序,發(fā)現(xiàn)了許多現(xiàn)象。
比如番茄的果實(shí)大小是由一朵花的心皮數(shù)量決定的,心皮的數(shù)量決定了種子室的數(shù)量,這些種子室最終成為果實(shí)的一部分。
最終科學(xué)家用了現(xiàn)在楊舟使用的技術(shù),靠著 CRISPR-Cas9編輯技術(shù)分離出一種與 ENO 生長(zhǎng)有關(guān)的蛋白質(zhì)(一種與特定 DNA 序列結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子)。
這使他們能夠看到 ENO 是一種果實(shí)調(diào)節(jié)器,能夠通過調(diào)節(jié) WUSCHEL (一種信號(hào)通路)基因表達(dá)來限制花中干細(xì)胞的產(chǎn)生。
最終生產(chǎn)出了比拳頭還大的西紅柿品種。
所以,楊舟的論文不會(huì)顯得魔幻,而是人類早已在植物中使用的技術(shù)。
難點(diǎn)在于楊舟找到了胡蘿卜ENO果實(shí)調(diào)節(jié)器,這在世界上還屬首例。
現(xiàn)在胡蘿卜無限長(zhǎng)大技術(shù)還可以繼續(xù)優(yōu)化,這就需要調(diào)整更多的基因,并且不只是凍結(jié)某個(gè)基因,而是要用基因編輯技術(shù),把其他物種的基因轉(zhuǎn)移到胡蘿卜上,其中涉及的是轉(zhuǎn)基因技術(shù)。
礙于現(xiàn)在社會(huì)上普遍對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)有些排斥,楊舟不打算把第一次改良品種變成轉(zhuǎn)基因胡蘿卜。
轉(zhuǎn)基因胡蘿卜原理也非常簡(jiǎn)單,比如看到冬瓜的體積非常大,那就可以提取冬瓜的果實(shí)基因,用技術(shù)嵌入到胡蘿卜基因內(nèi)。
轉(zhuǎn)基因大豆能夠不怕草甘膦,就是用的這種原理。
改造胡蘿卜顏色倒是比改造大小還要簡(jiǎn)單,因?yàn)楹}卜本來就有無數(shù)種品種。
有的蘿卜是青色,有的是粉紅色,也有純白色,橙紅色等等顏色。
決定胡蘿卜顏色的是胡蘿卜基因內(nèi)含有的色素遺傳基因。
色素遺傳基因基本存在于所有胡蘿卜品種中,就像是計(jì)算機(jī)有很多代碼,但有些代碼存在于計(jì)算機(jī)中,但平時(shí)不會(huì)使用,當(dāng)胡蘿卜什么色素代碼都不使用的時(shí)候,就呈現(xiàn)白蘿卜的樣子。
當(dāng)出現(xiàn)了花青素遺傳代碼時(shí),就會(huì)呈現(xiàn)紅蘿卜的樣子。
當(dāng)出現(xiàn)了葉綠素時(shí),就會(huì)變成青色。
楊舟在腦海里的模擬實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn),胡蘿卜色素在基因?qū)用嬗袩o數(shù)種,這就代表胡蘿卜也許在最原始狀態(tài)時(shí),本身就具有五顏六色的特點(diǎn)。
但隨著植物進(jìn)化,胡蘿卜形成了各種顏色的獨(dú)立品種。
控制胡蘿卜色素的基因就像是一個(gè)開關(guān),這個(gè)開關(guān)決定胡蘿卜最終長(zhǎng)成白蘿卜、紅蘿卜還是青蘿卜。
當(dāng)然黃色、鮮紅色等顏色的蘿卜也能改造,甚至可以改造混合色蘿卜。
這就要精確控制其中的堿基大分子排列順序,將基因表達(dá)寫入到遺傳因子里。
現(xiàn)實(shí)里同樣沒有這種技術(shù),這涉及基因程序編輯了。
其實(shí)越了解生物的微觀世界,楊舟便發(fā)現(xiàn),人類現(xiàn)在的一切科技,幾乎都是在模仿生物。
換句話說,生物進(jìn)化才是科技的本源。
細(xì)胞內(nèi)的變化,遠(yuǎn)比現(xiàn)在一切機(jī)械更加復(fù)雜。
就拿編程來說,物理世界的電腦,是用的01進(jìn)制,靠的是電子阻斷實(shí)現(xiàn)01變換,制造出了計(jì)算機(jī)。
生物的基因也有代碼,那就是堿基對(duì)的4種形式。
雙螺旋結(jié)構(gòu)中連接的橫梁,其實(shí)只是抽象概念,真實(shí)情況是它們都是一個(gè)個(gè)單獨(dú)的堿基分子。
其中堿基大分子又有4種,分別是A—腺嘌呤、G—鳥嘌呤、T—胸腺嘧啶、C—胞嘧啶、U—尿嘧啶。
嚴(yán)格地說,堿基對(duì)是一對(duì)相互匹配的堿基(即A—T, G—C,A—U相互作用)被氫鍵連接起來。
這就好比代碼中,01/10/001/1000等等數(shù)據(jù)表達(dá),在電腦里是2進(jìn)制,在生物基因序列中則是4進(jìn)制。
不管是AT/GC/AU/還是GA/UC等等都是代碼。
使用CRISPR-Cas9技術(shù)時(shí),通常會(huì)和制造Cas9的實(shí)驗(yàn)室溝通,他們就會(huì)給一個(gè)網(wǎng)站,在這個(gè)網(wǎng)站上可以在線編輯你想要的基因代碼。
編輯的最終形式便是一堆a(bǔ)tggccatctacaagcagtcacagcacatgacggaggttgtgaggcgctgcccccaccatgagcgctgctcagatagcgatg。
這段代碼,就是人體的一段基因序列。
很多年前,人類已經(jīng)完成人體基因組測(cè)序工作,人體的基因代碼也可以在網(wǎng)上進(jìn)行查詢,只不過雖然知道代碼,但科學(xué)家依舊不知道這串代碼具體表達(dá)是什么。
就像是寫程序的人對(duì)程序進(jìn)行了封裝,其他人想要破解會(huì)非常困難。
目前人類對(duì)人體基因有一定了解。
比如已經(jīng)知道,哪些人容易得癌癥,只要在基因中檢測(cè)到癌癥基因證明得癌癥的概率就會(huì)增加。
所以癌癥其實(shí)也有一定的遺傳性,只不過大多數(shù)人的癌癥基因并不會(huì)被激活。
拍攝古墓麗影的女演員,就是因?yàn)榛驒z測(cè)時(shí),發(fā)現(xiàn)自己具有乳腺癌基因,干脆將大寶貝整個(gè)切掉。
當(dāng)然這有點(diǎn)走極端,就算不切掉,也不一定得癌癥,只不過概率會(huì)比較大。
楊舟的遠(yuǎn)期目標(biāo),自然是弄清楚基因代碼的含義。
搞清楚基因代碼的含義,理論上可以實(shí)現(xiàn)任何基因形式編輯。
就算讓植物在海洋內(nèi)生存,也非常簡(jiǎn)單。
那就是將海洋里的海藻植物基因代碼,編輯進(jìn)陸生植物的基因遺傳序列中,那就可以實(shí)現(xiàn)陸生植物海洋生存的改良了。