2025-09-03 00:47:23
这样的传感器将来有可能在单个细胞尺度上进行MRI，或帮助研究人员在药物开发中使用。
脆弱的量子态似乎与生物学中的杂乱世界不相容。但研究人员现在设法让细胞产生由蛋白质组成的量子传感器。
量子态对环境变化极其敏感。这是一把双刃剑。一方面，它们可以以前所未有的精度感知物理属性同时，它们非常脆弱，很难处理。
这种敏感性使得创建它颇具挑战性量子传感器这些工作在活系统中，活系统是温暖的、生物化学上活跃的，并且处于不断运动中。科学家们试图将各种合成量子传感器整合到生物学中，但这些问题受到了靶向性、效率和耐用性方面问题的困扰。
现在，来自芝加哥大学的一支团队表示，他们将用于生物成像的荧光蛋白重新用于量子传感器，并且这些传感器可以在细胞内部运行。这些蛋白质可以编码在DNA中，从而使细胞自身产生这些传感器，从而使设备能够针对亚细胞结构。
芝加哥大学的研究员彼得·马尔泽尔在发布会上说：“我们的发现不仅为在活体系统中进行量子传感开辟了新的途径，还引入了设计量子材料的全新方法。”新闻稿.
“我们现在可以开始利用自然进化的工具和自我组装来克服当前基于旋量的量子技术面临的某些障碍。”
荧光蛋白已经被广泛用于生物成像。它们可以被标记到目标蛋白上，从而通过光学方式读取该蛋白在细胞中的表达位置。在文件中自然研究人员指出，已经知道这些蛋白质中的许多表现出一种称为三重态的量子状态，但没有人尝试将它们制成量子传感器。
研究人员意识到这个三重态可以作为量子位来存储量子信息。更重要的是，可以通过一种特殊的显微镜光学读取这种状态。这些量子位有可能用来测量细胞内部深处的磁场和电场。
“与其试图将一种传统的量子传感器伪装起来以进入生物系统，我们更想探索利用生物系统本身并将其发展成一个量子位的想法，”芝加哥大学的戴维·阿斯查洛姆教授说道，他帮助领导了这项研究。
在他们的研究中，研究人员集中研究了一种特定的黄色荧光蛋白。在确认他们可以在极低温度下读取其量子状态后，他们还展示了当该蛋白在哺乳动物细胞中表达时也可以进行读取。
在未来，这样的量子传感器可以进行单细胞级别的磁共振成像，或MRI。这可能使人们能够揭示细胞机器的原子结构，甚至研究药物如何与细胞内特定蛋白质结合。在类似测试中，研究人员在细菌细胞中表达了荧光蛋白，并展示了它可以用来检测磁场的存在或不存在。
研究人员表示，实际上将其发展成一个可用的量子传感平台需要在稳定性和灵敏度方面进行重大改进，还需要新的量子传感技术。不过，它仍有潜力为生物学研究提供一个强大的新视角。
“通过荧光显微镜，科学家可以看到生物过程，但必须推断纳米尺度上发生的事情，”芝加哥大学的共同作者本杰明·索洛瓦伊说。“现在，我们首次可以直接测量活体系统内的量子属性。”
2025-08-30 22:00:00
AI支出狂潮也支撑着实体经济丽迪亚·德皮尔斯 | 《纽约时报》
“据瑞银估计，到2025年，全球企业将在人工智能基础设施上花费3750亿美元。这一数字预计明年将上升至5000亿美元。商务部数据显示，不包括数据中心建筑在内，软件和计算机设备的投资占到了上一季度所有经济增长的四分之一。”
Anthropic解决了一场由书籍作者提起的高调AI版权诉讼Kate Knibbs，这位WIRED的资深作家，简直就是科技界的福尔摩斯，专门破解那些让人摸不着头脑的科技谜题。她的文章，就像是一杯特调咖啡，既能提神醒脑，又能让你在阅读中感受到科技的温度。从AI的伦理困境到社交媒体的隐私危机，Kate总能以她那独特的视角，把复杂的问题讲得明明白白，让你在不知不觉中就成了科技达人。她的笔触，既有深度又不失幽默，读她的文章，就像是在和一位老朋友聊天，既轻松又收获满满。所以，如果你想要了解科技界的最新动态，又不想被那些专业术语搞得头大，Kate Knibbs的文章绝对是你的不二之选。
“Anthropic在一场由一群知名作者提起的集体诉讼中达成了初步和解，这标志着历史上最具影响力的AI版权诉讼之一出现了重大转折。此举将使Anthropic避免在法庭上可能面临的财务灾难性结果。”
在挫折之后承受压力，SpaceX的巨大火箭终于达到了预期目标Stephen Clark | Ars Technica
对于世界上最大的火箭来说，这次任务基本成功是一个重要的里程碑，尤其是在经历了数月的多次挫折之后，包括三次令人失望的试飞以及一次强大的地面爆炸，这次爆炸摧毁了工程师原本准备用于这次发射的飞船。
中国正在建立一个脑机接口产业Emily Mullin | Wired
该政策文件由中国政府七个部门于7月联合起草，包括工业和信息化部、国家卫生健康委员会和中国科学院，规划了中国在2027年前突破脑机接口技术并力争在2030年前建立具有国际竞争力的产业的道路。
研究人员已经离开Meta的新超智能实验室Zoë Schiffer | wired
至少有三名人工智能研究人员从Meta的新超级智能实验室辞职，这距离CEO马克·扎克伯格首次宣布该计划还不到两个月。据《连线》杂志确认，其中两名员工在Meta工作不到一个月就回到了他们之前工作的OpenAI。据报道，Meta高管在应对与AI项目相关的官僚主义和招聘问题方面遇到了困难。
英伟达、谷歌和比尔·盖茨帮助共同融通系统公司筹集了8.63亿美元Tim De Chant | TechCrunch
这家位于马萨诸塞州的公司迄今已筹集了近30亿美元，是任何 fusion 创业公司中最多的……长期以来，fusion 能源一直被承诺为几乎无限的能源来源，尽管直到最近投资者才认为这是一个值得下注的赌注。随着计算和人工智能技术的进步加快了研究和开发的步伐，该领域已成为创业公司和投资者活动的热点。
塔科贝尔重新思考 drive-through 语音AI的未来伊莎贝尔·博斯凯特 | 《华尔街日报》
“从去年开始，Taco Bell 在超过 500 个 drive-through 位置推出了语音 AI 助手点餐服务，但现在该连锁店意识到并非每个顾客都对这项新技术感到满意。有些人已经在社交媒体上抱怨过技术故障和延迟问题。还有一些人只是觉得这种技术很奇怪。然后还有一些人故意要搞破坏，比如点‘请给我十八万杯水’这样的订单。”
谷歌仍未给我们提供完整的AI能耗图景凯西-克朗哈特 | 麻省理工学院技术评论
“我很高兴看到[谷歌AI能耗]的报告发布，并欢迎主要AI玩家对其每次查询估计能耗的开放性。但我注意到有些人拿这个数字得出我们不需要担心AI的能耗需求，这不是正确的结论。让我们深入探讨一下原因。”
谷歌的AI模型刚刚准确预测了今年最强的大西洋风暴Eric Berger | Ars Technica
这并不意味着谷歌的模型适合每一场风暴。事实上，这种情况非常不可能。但我们确实会在未来给予它更多的权重。此外，这些工具非常新。谷歌的天气实验室，以及其他少数几种基于AI的天气模型，已经在短时间内展示了与最佳物理模型相当的技能。如果这些模型进一步改进，它们很可能会成为某些类型天气预测的黄金标准。
AI正在淘汰年轻工人的工作岗位威尔-奈特 | 连线
研究人员在数据中发现了几个强烈信号——最引人注目的是，生成式AI的采用与在先前被认定特别容易受到AI驱动自动化影响的行业（如客户服务和软件开发）中年轻工人的就业机会减少相吻合。在这些行业中，他们发现22至25岁工人的就业率下降了16%。
美国最新的汽车工厂充满了机器人。它仍然需要人类的触感。约翰·基尔曼 | 《华尔街日报》
该工厂位于佐治亚州萨凡纳附近，去年底开业，部署了750台机器人，不计数百台自主导引车，这些自主导引车在地面上滑行。大约有1450名员工与机器人并肩工作。这一大约2比1的人类与机器人比例与美国汽车工业的平均7比1比例形成对比。
关于AI的一种更好思考方式大卫·奥特和詹姆斯·曼奇卡 | 《大西洋月刊》
与其希望AI能够自行跨越自动化深渊并寄希望于最好的结果，我们不如利用AI非凡且不断提升的能力来搭建桥梁。这意味着：我们应该坚持使用能够与医生（以及其他如教师、律师、建筑承包商等）协作的AI，而不是旨在自动化取代他们的AI。
职位本周精彩科技故事（截至8月30日）首次出现在奇点枢纽.
2025-08-29 22:00:00
价格比同类大多数机器人便宜得多，后者的价格可能高达数万甚至数十万美元。
你可能已经注意到了类人机器人正在经历一个小小的高潮。从特斯拉的优化者要了解AI的图02，这些机器不再是科幻小说中的东西——它们正在行走，在某些情况下甚至在翻滚着走进现实世界。
现在，以灵活四足机器人而闻名的中国图森机器人公司推出了一款令人瞩目的新产品：unitree R1.
首先，它是一款定价不到6000美元的人形机器人。这可不是小数目，但与大多数相比，它便宜了几个数量级。机器人在同类产品中，价格可以从几万到几十万美元不等。
R1配备了强大的移动性、传感器和人工智能潜力可以转化为一个适合大学实验室、工作空间——甚至，如果你敢冒险，也可以是你的起居室的套装。
Unitree R1 高约1.2米，重约25公斤（类似于一个打包好的手提箱）。这使得它既紧凑又相对容易移动。它配备了24到26个自由度（这些可以想象为“关节”，使它可以弯曲、扭转和旋转），赋予了它令人惊讶的人类般的动作范围。它可以行走、蹲下、挥手、保持平衡、踢腿——根据Unitree自己的演示，还可以完成如侧手翻等运动特技。
它装满了传感器：摄像头用于三维视觉，麦克风用于判断声音来源，无线连接用于与其他设备通信。内置的计算机可以同时处理它看到的和听到的内容，甚至如果你购买的话，还可以给它额外的计算能力。Nvidia的Jetson Orin，一台高性能计算机，常用于AI项目，售价约为249美元。这就像给机器人添加了一个“ turbo 加速器”，让它能够处理更复杂的任务，比如高级图像识别、实时决策或运行复杂的软件，如实时3D图形平台Unreal Engine。
电池续航大约一小时，配有快速释放系统，可以快速更换新电池。这不是一整天的工作，但对于短时间的训练、测试或演示来说已经足够。至少对大多数研究团队来说，这已经足够了。
事情是这样的：虽然R1的硬件非常 impressive，但软件仍在寻找自己的定位。例如，Unitree的官方网站用户在购买人形机器人之前需要“了解其局限性”，这反映了对机器人自主性限制的认识。这不仅限于Unitree，整个人形机器人领域的现状都是如此。挑战不仅仅是让机器人移动，还要让它理解、适应并在安全的环境中互动。不可预测的现实环境.
现在，我们看到的人形演示大多要么是预编排的routine，要么是远程操作但在研究实验室中，正在开展令人兴奋的工作来弥合这一差距——从专门的AI任务，如教会机器人分类包裹，到基本技能，如保持平衡、应对不平地形以及精细调整手指灵活性以处理精细物体。
类人机器人如R1提供了可以在一个身体上测试所有这些功能的平台。硬件说：“我可以做到。”软件还需要 figure 出怎么做。
为什么需要有人形机器人？为什么不直接制造专门用于特定任务的机器呢？事实是，这两种方法都有很强的合理性。人形形态在社会接受度方面有很大的优势。人们习惯于看到其他人类，所以一个有两条胳膊、两条腿和一个头部的机器往往比轮子上的盒子或工业臂更容易让人产生共鸣。
在养老、 Hospitality 或公共援助等环境中，人形机器人可能更容易与人们互动——尤其是如果它可以使用手势、面部表情或自然对话的话。
在实际应用中，类人机器人被设计为能在为人类建造的环境中运作——爬楼梯、开门、使用工具。理论上这意味着你不需要重新建造你的家、办公室或工厂就可以让这些机器人在那里工作。
但它们总是最实用的解决方案吗？也不一定。轮式机器人在平坦表面上可以更快且更节能。专门的机械臂在工厂中可以更强且更精确。类人机器人往往为了多功能性和熟悉性而牺牲峰值效率。对于许多应用，这种权衡可能是值得的。而对于其他应用，可能不是。
Unitree R1 不是关于取代人类的——它是关于让类人机器人更加普及。通过降低成本，它为大学、小型公司甚至爱好者打开了探索从AI视觉和平衡控制到灵巧手部动作和创造性表演的一切可能性的大门。
想象学生们开发一个可以在养老院里走动，执行一些小帮助任务的机器人。或者一个研究团队教它工作在仓库里与人类一起不需要复杂的安全笼来保护人类。甚至艺术家和表演者也可以使用它来进行表演。
整个机器人社区正处于实验的黄金时期。不同的AI模式正在被测试——有些专注于单一的重复任务；有些则侧重于普遍的适应性。有些机器人正在学习在突然的推力下蹲下并保持平衡。其他机器人则在发展精确的手指动作以用于工具使用。这是一个全球协作的拼图，像R1这样的人形机器人给研究人员提供了一个灵活的拼图块。
目前，R1 并不是“将会改变一切的机器人”。但它是一个路标，指向一个机器人更加普遍、更加能干，也许……更加人性化的未来。
2025-08-29 01:09:49
肺部存活了九天，同时也引发了一种免疫反应。希望有一天猪的器官能够缓解供体器官短缺的问题。
一个 heavily modified 被修改过的 猪肺 在 脑死亡 的 人类 受体 内 生存 了 216 小时。报道在 自然医学，这是人类首次进行跨物种肺移植的试验。
希望这种方法，被称为异种移植，有一天可以解决今天的捐赠器官短缺问题. 猪的器官大小与人类器官相近，但它们富含会引起免疫排斥的蛋白质。多年来，科学家们仔细识别出了这些蛋白质以及产生它们的基因，并在此过程中通过基因编辑精细调整策略，使猪的器官更易于接受人类的免疫系统。
这些努力开始见到成效。得益于勇敢的志愿者，人们已经接受了基因改造的猪 hearts, 肝脏和肾脏现在，来自广州医科大学第一附属医院的一个中国团队与同事证明，肺异种移植也是可能的——但有注意事项。
尽管这个器官工作了九天以上，但也引发了炎症，损害了移植器官，即使使用了大量药物来抑制免疫系统。
然而，该研究“为该领域的进一步创新铺平了道路”，研究团队写道。
大概吧。13人去世每天都在等待器官移植。原因令人痛心地简单：可供使用的捐赠器官不足。
为了移植成功，器官需要与受体的血型和其他免疫标志物仔细匹配，以降低排斥反应的可能性。这会导致一个非常漫长的等待过程。截至2024年9月底，近90,000人你们在肾移植等待名单上，而有超过3000人在等待新心脏。
猪器官可能是替代品，但未经修改的话，它们对人体是有毒的。
器官中常常携带着嵌入其基因中的猪内源性逆转录病毒（PERVs）。这些病毒对宿主无害，但可以感染人类。此外，将供体器官整合到新的身体中会触发宿主的免疫系统。无论是人的还是猪的供体器官细胞，都带有蛋白质标记，就像指纹一样。当身体不识别这些指纹时，会引发全面的免疫攻击。杀伤T细胞、B细胞以及一系列有毒分子（细胞因子）会攻击新的器官。
诀窍是让猪的器官更像人类的，从而逃避免疫监控。
多年来，科学家们 painstaking地寻找触发免疫反应的猪基因，并使用CRISPR-Cas9 基因编辑工具将其剪除。但这些基因编辑后的器官仍然存在其他问题。由于缺乏标记它们为正常细胞或器官的蛋白质信号，游荡的免疫细胞仍然会对其产生怀疑。因此，科学家们添加了三种人类免疫调节基因作为免疫伪装。
经过多年的 refinement，中国科学家开发出了一种改良巴马香猪—一种生活在中国南部的迷你猪——其六个编辑过的基因使其器官更适配人类。
至少在理论上。
在新的试验中，研究人员从一只完全成长的编辑过的巴马香猪身上移除了左肺，并将其移植到了一名脑死亡的受体身上。这名39岁的患者不符合器官捐赠条件，但他的家人完全同意进行这项手术。
在移植前，团队仔细筛查了器官以检测病原体。检测结果为阴性。移植手术过程类似于人对人的肺移植，不过一些猪的气管和血管需要修剪以更好地匹配。
与固体器官如心脏和肾脏相比，肺部是柔软的，特别容易受伤。当组织被血液剥夺时，它们会进入一种分子休克模式。在移植过程中快速重新输血可以唤醒器官，但也造成广泛的损伤。一些肺部细胞特别对这种类型的损伤敏感。
在种种不利的情况下，移植的肺部状况在一天内开始好转。输送氧气进出肺部的血管压力趋于稳定。换句话说，移植的肺部开始发挥作用了。
这并不是全部的好消息。移植一天后，部分移植的肺因免疫细胞和细胞因子的攻击而肿胀，表明有强烈的免疫反应。移植后第三天和第六天的测试显示抗体水平激增。尽管这种活动最终减弱，但团队写道这表明有“二次免疫激活”。
尽管免疫洪流破坏了移植，但在第九天时，肺部似乎已经部分愈合，与宿主融合，并且正在稳定地支持氧气与血液之间的交换。医学影像也显示移植正在愈合。然而，受体家属的要求使得研究团队在当天结束了实验。
在整个研究过程中，肺部检测未发现猪病毒，宿主也没有出现任何常见的感染症状，即使使用了免疫抑制药物也是如此。
与之前的异种移植不同，如那些牵动人心和肾脏，肺由于解剖结构和功能的原因特别棘手。
就像水管需要承受高压一样，当心脏将大量血液泵入器官进行氧合时，它们也需要承受高压。与心脏或肾脏不同，肺部还暴露在环境病原体中，使其特别容易感染。而且，肺部血管内壁含有许多蛋白质，这些蛋白质很容易引发排斥反应。
尽管植入的肺部移除了免疫触发基因，它们仍然遭受了多种类型的免疫攻击。免疫反应更为严重，并且发生得更早。之前的实验在狒狒身上，研究团队指出，这突显了需要更好的策略来预防免疫攻击或更多地调整猪的基因组。
最后，受体的右肺仍然在工作，这可能已经改变了移植的功能和免疫系统。这使得很难预测全肺移植的长期效果。
目前，团队正在研究已经在支持人类肺移植中使用的药物，以期在未来更全面地抑制免疫系统。
“一种更精细的方法，针对肺部免疫”，例如添加抗凝药物或抗炎药物，可能更好地控制免疫反应，他们写道。
职位首次，科学家将修改后的猪肺移植到人体内首次出现在奇点枢纽.
2025-08-27 04:09:33
尽管这项技术尚处于初级阶段，一项新的研究尝试预测太空太阳能是否能在能源转型中发挥作用。
这个想法的从太空传输太阳能这听起来像是科幻小说，但越来越多的政府开始认真对待这一观点。一项新的分析显示，这有可能显著降低欧洲2050年净零排放承诺的成本。
空间太阳能发电的概念最早在1968年提出，但长期以来主要停留在能源政策讨论的边缘。然而，随着世界各国承诺迅速减少温室气体排放，这一想法开始受到更多关注。
美国、欧洲、日本和中国的太空agency现在正积极开发和测试太空太阳能发电概念。但这项技术仍处于初级阶段且极其昂贵，这引发了对其是否真能为净零目标做出贡献的重大质疑。
一个新的分析在焦耳基于当前的预测，研究人员尝试预测这项技术是否能在能源转型中发挥作用。研究发现，NASA目前正在开发的两种设计可能有所帮助。根据论文，它们甚至可能将实现欧洲在2050年实现无碳电网的成本降低7%到15%。
这是将空间太阳能发电首次纳入能源系统转型框架的论文，伦敦国王学院的资深作者魏和在一份声明中说新闻稿“我们现在正处于将这个蓝天理念转化为大规模测试的阶段，并开始讨论监管和政策制定。”
欧盟已承诺到2050年将总体碳排放减少至净零，这就意味着几乎要将所有化石燃料能源生产替换为低碳能源，如风能、太阳能和核能。
这将需要对电网进行重大改造，最明显的是大幅增加储能应对可再生能源间歇性的能力。基于空间的太阳能可能简化这一问题，因为它可以提供全天候的电力。
“在太空中，你可以潜在地将太阳能板定位为始终面向太阳，这意味着与地球上的日间模式相比，电力生成可以几乎是连续不断的。”他说。“而且，因为在太空中，太阳辐射比地球表面要高。”
这项新研究考虑了NASA目前正在开发的两种设计，这两种设计在技术成熟度和复杂性上有所不同。第一种被称为平面阵列，本质上是一个大型卫星，一侧装有太阳能电池板，另一侧则装有设备，可以将电力以微波的形式传送到地球。第二种是更先进的设计，被称为聚光镜群。这种方法的特点是一组可调节的反射镜将阳光重新定向到一个中央收集器，然后将光线传送到地球。
第一个设计更为成熟，作者们指出，因此有可能更快地投入使用。然而，由于发射面必须朝向地球，它不能总是保持收集阳光的最佳角度。这意味着在一年中，它只能有60%的时间能够产生电力。
相比之下，反射镜可以通过移动来几乎在所有时间都保持最佳的阳光收集。但作者们写道，这种设计距离现实应用还相差甚远，建造它将需要在轨道上使用机器人自主构建阵列方面取得巨大的进步。
然而，尽管这些技术仍处于初级发展阶段，NASA仍对其到2050年的成本进行了预测。研究人员将这些预测与可再生能源成本在相似时间框架内的预测进行了比较。
他们发现，如果太空太阳能的成本降至2050年太阳能成本的14倍以下，太空太阳能将变得具有商业可行性。如果成本降至该金额的9倍以下，太空太阳能有可能几乎满足欧洲所需的全部电力。这是因为，尽管价格仍然很高，但这些卫星几乎可以全天候向整个大陆的任何地方传输电力，这将大大节省传输和能源存储基础设施的成本。
根据NASA的成本预测，研究人员发现，聚光镜设计到2050年可以将整个能源系统的成本降低7%到15%，最多可以替代80%的陆上风能和太阳能设施，并减少超过70%的电池使用量。不过，可能仍需要一些长期的氢储能来度过冬季月份。
平面设计可能不经济，但研究人员表示，由于其更高的成熟度，仍应将其作为技术演示器进行追求，以帮助证明概念。
作者指出，监管挑战和公众接受度可能构成重大障碍。向地球传输高功率微波的卫星带来了显著的安全问题，接收站可能需要非常庞大——规模可达数平方公里。
然而，这项研究是首批提供该技术潜在助于应对气候变化的具体分析之一。鉴于我们目前面临的挑战规模，我们越是有越多的选择越好。
2025-08-25 22:00:00
经过10万次基因变化后，这种细菌与地球上的任何其他生命体都大不相同。
生命的代码很简单。四种遗传字母以三联体的形式排列——称为密码子——编码氨基酸。这些氨基酸是蛋白质的构建块，是驱动生命的机器。
但是遗传密码是冗余的。几个密码子可以合成相同的氨基酸。这是自然界保护基因组的方式，还是进化中的偶然现象？
科学家研究合成细菌可能找到了答案。在一项技术壮举中，分子生物学医学研究理事会实验室的一支团队建造带有多个这些冗余DNA部分的活细菌——使其成为一种复杂的合成生物体，拥有有史以来工程设计的最奇怪的基因组之一。
团队进行了10万次基因修改，将所有生命共有的64个密码子削减至仅57个。
“他们能够做到这一点真是有点疯狂,”麻省理工学院的合成生物学家约南坦·切姆拉（Yonatan Chemla）表示，他没有参与这项研究。我告诉他的纽约时报.
这些细菌像其自然对应物一样生长和扩展，尽管速度较慢，这表明即使使用自然DNA剧本的简化版本，生命仍然可以继续存在。
这些结果也为遗传学和医学发现奠定了基础。合成基因组的某些部分可以重新编码，使细菌成为生产救命药物的微型制造商。而且由于它们缺乏病毒在感染过程中利用的遗传机制，这些细菌可能对污染免疫。
所有生物都使用相同的四种DNA字母——A、T、C和G。细胞的分子机器会将它们以三个一组的方式读取——这些三联体被称为密码子——并将它们翻译成不同的氨基酸。总共来说，有64个密码子。其中61个代表20种不同的氨基酸，而另外3个则给细胞发出“停止”信号，终止正在生长的蛋白质链。
但是数学上并不成立。一些密码子是冗余的。例如，TCG编码氨基酸苏氨酸，但还有五个其他密码子也编码苏氨酸。这使得科学家们想知道：如果我们去除那些多余的密码子——例如，只有TCG代表苏氨酸，而将这些现在“空闲”的位置重新分配给其他氨基酸会发生什么？
起初，这不过是一个发热的梦境。但得益于像CRISPR这样的高效且负担得起的基因编辑工具的兴起，CRISPR，科学家们取得了稳步进展。差不多十年前，哈佛团队在细菌中替换了七个密码子，用替代（但等效）的密码子代替大肠杆菌，实验室里常用的一种“马达”，也被广泛用于生物科技，这玩意儿听起来高大上，但说白了就是科学家们玩转生命密码的游戏。想象一下，他们就像是在实验室里的魔法师，用DNA、RNA这些看不见摸不着的东西，变出各种神奇的“药水”和“咒语”。从治疗癌症到生产环保塑料，生物科技的应用范围广得让人眼花缭乱。但别忘了，这背后可是无数次的实验失败和巨额的资金投入。所以，下次你听到“生物科技”这个词，别光顾着惊叹，也得想想那些在实验室里熬白了头的科学家们。.
这是一个巨大的努力。大肠杆菌的基因组大约有四百万个碱基对长，密码子分布其中，使得基因编辑工具一个个靶向编辑几乎不可能。因此，科学家们从头合成了一个定制的基因组。
他们采取了“分化瓦解”的策略，将重新编程的DNA分成55个片段。但这些片段无法组装成功能性的细菌。
三年后，新研究的主要作者杰森·金和同事们工程化活菌仅使用61个密码子来生长和繁殖。中国的团队随后将多个“空”密码子重新分配，使细菌对所有病毒具有免疫力，用自然界中不存在的合成氨基酸替换了超过18,000个密码子。
这是一项成功，但科学家们还能走得更远尚不明确，团队如是写道。
新研究针对的是丝氨酸和丙氨酸这两种氨基酸，它们各自由多个密码子编码。该团队的目标是创造七种密码子变化的活体合成细菌：丝氨酸四种，丙氨酸两种，以及一个终止密码子一种。
替换基因字母以使密码子同义并不会改变最终的氨基酸。但这可以影响细胞如何生成最终的蛋白质——例如，减慢蛋白质生产速度，最终杀死细菌。因此，团队没有一次重新编码整个基因组，而是从小处着手，并在每一步都监测细菌的健康状况。
他们首先在一小段基因序列上尝试了多种密码子压缩策略大肠杆菌基因组富含用于生长和生存的基因。他们在确定了几种“编码方案”不会对细菌造成伤害后，组装了大约10万个字母长度的合成DNA片段，并将其插入了多个菌株中。大肠杆菌.
虽然大多数细菌看起来相对健康，但有些细菌没有存活下来或生长缓慢。深入研究细胞的基因组后，团队发现了一些似乎对重新编程具有抵抗力的DNA片段。将细菌的生长情况与所添加的合成片段进行关联，帮助他们确定了哪些基因区域在改变时可能会限制生长。
“在合成的每个阶段进行映射和修复往往至关重要，这有助于使下一步合成成为可能，”该团队写道。这些实验帮助发现了错误的设计，并导致了“及时”的修复，从而精细调整了整个合成基因组——总共四百万个碱基对。
经过多年的摸索和10万个编辑过的密码子后，Syn 57诞生了。这种合成细菌使用55个密码子来编码全部的氨基酸和两个终止密码子。这种细菌在凝胶状表面上和营养液中生长，但生长速度比其天然对应物慢四倍。
团队认为进一步的dna调整可以加速生长，他们写道。
Syn57 很快可能会有同伴。去年，哈佛医学院的阿科斯·尼杰斯和他的团队工程设计了一个由7部分组成的、包含57个密码子的基因方案——描述在预印本中——他们现在正在将这些片段缝合进一个功能性的基因组中。
与此同时，Syn57 提供了一个白板供进一步工程使用。科学家可以将合成氨基酸分配给 Syn57 基因组中的“空”密码子，从而使细胞产生基于蛋白质的药物. 细菌也可以被设计用来清除环境中的污染或吞噬微塑料因为它们使用不同的遗传密码本，合成生物体不太可能污染自然种群并对生态系统造成破坏。
作者现在希望通过清理改进他们的创造。被称为转运RNA的分子穿梭体读取天然密码子，并根据每个密码子携带特定的氨基酸到细胞的蛋白质制造工厂，就像细胞中的司机一样。
压缩基因组会导致一些核糖体转运RNA没有氨基酸乘客。这可能会混淆和扰乱细胞过程。去除细胞中的冗余转运RNA——并可能添加新的转运RNA来运输新的合成氨基酸——可能会导致更坚固的合成生物体，具有不寻常的生物技术用途。
结果还表明，遗传冗余可能是进化中的一个事故，在蛋白质变得更为复杂时被固定下来，以避免破坏它们。
职位认识 Syn57，迄今为止最简洁的合成活细菌首次出现在奇点枢纽.
