来构建蛋白质的。这是当今地球上一切生命遍及具有的一种保存特征。在已知可以独立日子的生物中，还没有哪一种运用少于20种氨基酸。科学家以为，这种特征很或许可以追溯到地球上

  一向以来，关于这种遗传特征开始是怎么演化而来的，学界存在许多根据依据和理论的估测。多方面依据支撑这样一种或许性：生命或许可以由一套更简化的氨基酸组成。核算蛋白质建模也标明，从理论上说，或许只需9到12种氨基酸，就可以编码一切蛋白质折叠结构。

  为了探寻这种或许性，一个研讨团队决议测验去除现在生命所运用的20种氨基酸中的一种——异亮氨酸。他们对大肠杆菌进行了从头改造，使其细胞的中心机器之一——核糖体，可以在没有异亮氨酸的情况下，只用19种规范氨基酸就能工作。

  异亮氨酸是一种保存性十分低的氨基酸，它与亮氨酸、缬氨酸一同，归于三种高度类似的氨基酸。这种类似性让研讨人员估测，这三种氨基酸中的某一种，或许能成为一个合适被去除的候选方针。

  在新的研讨中，通过对大肠杆菌的基因组做多元化的剖析，研讨人员调查了在其他物种的相关蛋白质中，有哪些氨基酸更常被其他氨基酸代替。成果发现，异亮氨酸是最常被替换成其他氨基酸的那一种。这使他们进一步考虑：生命是不是真的必定需求异亮氨酸？

  不过，要从头规划大肠杆菌中4000多种蛋白质，是一项艰巨的使命。因而，他们挑选了一个更聚集的方针——核糖体。核糖体由50多种蛋白质和催化性RNA组成，担任将遗传指令翻译成蛋白质。

  他们估测，假如核糖体可以在没有异亮氨酸的情况下工作，那么相同的办法或许也可以扩展到整个蛋白质组的其他部分。

  为了探求这一想象，他们榜首步在大肠杆菌的39种必需蛋白或高表达蛋白中，将一切异亮氨酸残基替换为缬氨酸或亮氨酸。成果显现，只有约43%的这些被代替的变异体在活细胞内依然能坚持功用，这标明，简略的大局氨基酸替换计划是不能彻底行得通的。

  随后，研讨人员运用当时最先进的结构猜测和蛋白质规划模型，提出代替异亮氨酸的其他计划。他们一起运用了根据序列的言语模型（ESM2和MSA Transformer）以及根据结构的模型（ProteinMPNN和AlphaFold2），从头开始生成不含异亮氨酸、但仍能保存结构和功用的蛋白突变异体。

  他们要点从头规划了大肠杆菌中悉数52种必需的核糖体蛋白。通过重复迭代的“规划-构建-测验”结构，他们成功从头规划并替换了每一种核糖体蛋白中的悉数异亮氨酸残基。

  随后，他们将21个不含异亮氨酸的核糖体组成单元整合到大肠杆菌基因组中的一个单一位点，形成了可以支撑细胞成长的Ec19菌株。这个Ec19菌株在实验室中连续传代超越450代后，仍就坚持基因组安稳；通过全基因组测序，也未曾发现异亮氨酸回复突变。

  长期以来，研讨人员一向企图改写生命的遗传暗码，这既是为了拓宽细胞能完结的功用，也仍是为了探求生命运转的根本规矩。但大多数研讨人员并没有触碰这20种“规范”氨基酸，由于即便仅仅对蛋白质的氨基酸序列作出很小的改动，也往往会损坏其功用。

  现在，新研讨构建了自最终一起先人以来首个运用19种氨基酸的活细胞。这为工程化地规划出具有自然界中不存在才能的细胞供给了一份蓝图，而且暗示了地球上的前期生命，或许或许依赖于一套更精简的构建单元。

  研讨人员表明，这是一项了不得的豪举。不过，关于构建一个彻底依托19种氨基酸运转的完好细胞而言，这还仅仅庞大旅程中迈出的榜首小步。

  跟着基因组建模和DNA组成技能渐渐的提高，研讨人员将可以更好地探求那些通过氨基酸替换的组成基因组。这些基因组或将赋予细胞新的特性，并进一步拓宽工程化生命的鸿沟。