紐約大學(xué)科學(xué)家研發(fā)出一種能自我復(fù)制的人造DNA（脫氧核糖核酸）結(jié)構(gòu)，有望為新型材料的制造奠定基礎(chǔ)。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期的《自然》雜志上。

    自然界中，自我復(fù)制在生物體中普遍存在，但人造結(jié)構(gòu)的自我復(fù)制卻很難實(shí)現(xiàn)。此次研究是邁向自主復(fù)制任意類型“種子”結(jié)構(gòu)過程的第一步。這些“種子”由DNA模片制成，可像字母般組合拼出特定“單詞”。復(fù)制過程保留了模片序列及“種子”形狀，從而提供了生成下一代結(jié)構(gòu)所需的信息。

    此次研究的突破在于成功復(fù)制了包含復(fù)雜信息的DNA系統(tǒng)。研究人員首先從人造DNA模片開始，這是DNA的細(xì)小排列。DNA的腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）、鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）互相結(jié)對(duì)形成人們熟悉的雙螺旋結(jié)構(gòu)。研究人員制成了含有3個(gè)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的彎曲三螺旋分子（BTX）。每個(gè)BTX分子由10個(gè)DNA索烴構(gòu)成，與DNA不同的是，BTX的編碼不局限于4個(gè)字母，它能夠包含108個(gè)不同字母和模片，借助4個(gè)DNA單索的互補(bǔ)形成一對(duì)，或在每個(gè)模片上形成“黏性末端”，直至構(gòu)成最終的6個(gè)螺旋束（six-helix bundle）。

    為實(shí)現(xiàn)BTX自我復(fù)制模片陣列，需要“種子”結(jié)構(gòu)促進(jìn)多代相同陣列的形成。BTX“種子”被放置于化學(xué)溶液中，由7個(gè)模片組成，模片可以互補(bǔ)形成子代BTX陣列，該陣列隨后會(huì)在溶液加熱至40℃時(shí)與“種子”分離，并循環(huán)重復(fù)這一過程，形成第三代陣列，從而實(shí)現(xiàn)材料的自我復(fù)制及“種子”的信息復(fù)制。值得注意的是，這個(gè)過程與發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)部的復(fù)制過程不同，因?yàn)閳?zhí)行中無需添加酶等生物成分，即使是DNA模片也由人工合成。

    研究的共同作者、該?；瘜W(xué)系的納德里安·西曼指出：“雖然我們的復(fù)制方法需要多種化學(xué)物質(zhì)和加熱過程，但已經(jīng)證明不僅可以復(fù)制DNA或RNA等細(xì)胞分子，還可以復(fù)制眾多特別的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)化學(xué)形態(tài)不同、功能特性相異的結(jié)構(gòu)的復(fù)制。”

    一個(gè)不冷不熱的星球，在太陽的照射下，歷經(jīng)十幾億年，發(fā)生了稀有的物理現(xiàn)象——碳基結(jié)構(gòu)的自我復(fù)制。如今，充滿好奇的人類，成功地在實(shí)驗(yàn)室里模仿這一過程?？茖W(xué)家并不是憑空組裝出種子和模板，而是剝離出既存生命的基本元素，再剪裁拼裝，結(jié)果制造出了一種物質(zhì)，既能夠利用能量不停生長，又跟細(xì)胞生命截然不同。由此可見，那種超出人類掌控的力量，總是能給我們最核心的靈感，以及從目標(biāo)到手段的全部啟示。