東京大學研究生院綜合文化研究科廣域科學專業附屬先進科學研究機構/生物普世感合作研究機構的市橋伯一教授等人組成的研究團隊，在世界上首次僅使用核酸和蛋白質等無生物材料，透過生物特徵的DNA基因表現和連續克隆，就成功地在細胞外實施了演化。該研究成果是在JST戰略性創造研究推進項目團隊型研究（CREST）專案「自我增殖演化的人工基因體克隆、轉錄及翻譯系統開發」中實施的。
人工基因體DNA的長期克隆和演化機制（供圖：東京大學）
增殖和演化是生物的主要特徵，正因爲具備這種能力，人類才可以將生物作爲食物和物質生產手段。然而，生物並不是專門爲人類而誕生的，其應用存在極限。因此，研究團隊想開發能增殖和演化的人造物。
作爲演化的第一步，研究團隊此次在試管内構建了讓DNA表達自己編碼的基因同時進行克隆的機制。另外，透過使這種DNA克隆在細胞樣微室結構中長期傳代，演化出了克隆能力進一步提高的DNA。
作爲人工基因體DNA的長期克隆和演化機制，研究團隊首先在人工基因體RNA中編碼了DNA克隆直接需要的兩個基因（Phi29 DNA克隆酶和Cre重組酶）。使其在無細胞轉錄翻譯系統中發生反應後，DNA會透過克隆的方式進行克隆。研究團隊把與轉錄和翻譯起伏同步進行的DNA克隆封入微小的水滴中，在向其提供無細胞轉錄翻譯系統的同時，實施了30多次傳代反應。
在克隆程序中，DNA被導入突變。如果這種突變使DNA更容易克隆，那麼該DNA就會比其他DNA留下更多的副本，因此會被天擇，發生達爾文演化現象。實際進行30次傳代後，積累了多個突變，演化出了克隆能力比原始DNA高10倍以上的人工基因體DNA。
市橋教授表示：「目前這種DNA只能自我克隆，但透過向其中加入各種基因，並利用演化機制進行最適化，應該可以隊形變換成有助於物質生產的人工分子系統。」
【註釋】
■無細胞轉錄翻譯系統：包含在細胞外從DNA上編碼的基因轉錄RNA並將其翻譯成蛋白質所需的所有因子的反應溶液。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
