前沿

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■可销毁特定DNA序列装置出炉 防止转基因生物环境释放

科技日报讯 英国《自然·通讯》杂志近日在线发表了一篇合成生物学论文，描述了一种基于“基因组编辑”CRISPR技术的装置，能销毁转基因生物中特定的DNA序列。控制住特定DNA序列销毁的能力，其应用范围将包括防止转基因生物的环境释放、帮助生物技术公司保护知识产权以及避免偷窃等等。

出于对转基因微生物潜在的环境释放的担忧，科学家们早已开始开发各种诱导细胞死亡的方法。但是这些方法往往忽视了DNA分子释放到环境中的问题。DNA分子的稳定性以及测序技术的进步，通常意味着即使在严苛的消毒处理之后，仍然有基因信息被获取的可能。现有的靶向针对DNA分子的系统，也都聚焦在销毁全基因组上，这会让整个生物体死去。

自2012年以来，生物学界开始较为频繁地使用CRISPR技术。这种强有力的工具可以对生物的DNA序列进行修剪、切断、替换或添加。

此次，美国麻省理工学院的布莱恩·卡连多和克里斯托弗·沃伊特设计出一种基于CRISPR技术的装置，能稳定地结合到一个宿主细菌的基因组中。这个装置可以瞄准用户选择的DNA序列，例如质粒上携带的外源基因。对于这个装置的控制是可诱导的，在特定时间和特定条件下可以被激活。

研究人员表示，这个系统可以有效地锁定并且摧毁预定的DNA序列，同时不给宿主的生长或者代谢产生明显的负担。

■荷兰微生物家造出类似酷材料:自动愈合的“生物混凝土”

科技日报讯 混凝土是世界上最普遍的建筑材料，无论多么细心地混合加固，所有的混凝土最终都会产生裂缝，有时裂缝还会导致建筑物倒塌。代尔夫特理工大学微生物教授汉克·约克斯说，“我们发明了一种生物混凝土——利用微生物自动愈合的混凝土。”

据雅虎网站报道，约克斯自2006年起就开始研究这种“生物混凝土”。当时一名混凝土技术专家提出，可否用细菌让混凝土自行修复。解决这一问题面临许多挑战。约克斯最终选择了孢芽杆菌，因为它们喜欢碱性环境，产生的孢子在没有食物和氧气的情况下能存活几十年。

约克斯说：“之后的难题是，细菌不仅要能在混凝土中被激活，还要能产生修复材料——石灰石。”细菌必须有食物。最后他选择了乳酸钙。约克斯把细菌和乳酸钙装进生物降解塑料做成的胶囊，然后把胶囊加入到湿的混凝土中混合。

生物混凝土看起来和普通混凝土一样，只是添加了额外成分“愈合剂”。混凝土出现裂缝后，水进入裂缝打开胶囊，细菌则开始发芽、增殖并食用乳酸钙，通过代谢把钙和碳酸离子结合，形成方解石或石灰石，逐渐弥合裂缝。

约克斯希望，这种混凝土能开启一个生物建筑的新时代。“这是自然与建筑材料的结合，大自然无偿供给我们很多有用的东西——比如这种产石灰石的细菌。如果我们把它填充到建筑材料中，确实很有益处。这是以一种新理念把自然与建筑环境结合在一起的好例子。”

■气候变化正在改变麦蚜优势种

科技日报讯 中国农科院植物保护研究所马春森研究团队通过6年潜心研究发现，全球气候变化打破了农业害虫群落原有的平衡，改变了害虫群落物种间的相对优势度，使优势种（群落中具有最大密度、盖度和生物量，对生态环境影响最大的物种）发生了演替，气候变化正在改变农业害虫群落的优势种。相关研究成果发表在近期的国际知名期刊《全球变化生物学》上。

全球气候变化给生物带来了新的选择压力，然而物种间对这种选择压力的响应可能不同，进而造成物种间相对优势度和群落结构的改变。马春森研究团队以共同发生的三种麦蚜（麦长管蚜、禾谷缢管蚜、麦二叉蚜）为模式系统，首先采用实验室模拟的方法证实了极端高温事件幅度和频率增加对三种麦蚜发育、存活、繁殖及种群适合度的影响有显著差异，即极端高温幅度和频率增加，禾谷缢管蚜的相对适合度由低变高，而麦长管蚜和麦二叉蚜则由高变低。田间模拟增温试验同样表明这一结果。此外，全球不同地区的数据分析发现，极端高温事件还改变了这三种蚜虫在大尺度空间上的相对优势度和群落结构，极端高温事件发生概率较小的高纬度地区，麦长管蚜和麦二叉蚜为群落的优势种；而极端高温事件发生概率较大的低纬度地区，禾谷缢管蚜则在群落中占据非常明显的优势。

由于三种麦蚜的为害部位及其造成的经济损失明显不同，相对优势度的改变将显著影响麦蚜防治经济阈值的制定。此外，这三种麦蚜在传播麦类作物病毒病的种类和传毒效率上有显著差异，因此其群落结构和相对优势度的改变能显著影响麦类作物的病毒感染率及病害的发生流行，进而影响病害发生预测和防控策略的制定。

■美食品公司成功使用植物原料制成人工肉

科技讯 5月19日消息，如果科学家能够使用植物培育出肉制品，你会买账么？日前，美国一食品公司，成功使用植物原料，生产出了类似肉类口味的食品，而且还因此获得了投资。人工食品创业公司正吸引着越来越多投资家的眼光。人工食品是指使用先进技术生产的肉、蛋等食品的替代品。出于保护环境和爱护动物的观点，畜牧产业受到了一定的质疑，在此背景下人工食品作为一个增长领域受到越来越多的关注。

美国食品创业公司Hampton Creek Foods今年获得2300万美元投资，该公司使用植物性原料生产出了口感与鸡蛋极为相似的产品。Hampton Creek Foods还开发出了使用菜籽等植物性原料制作的可以替代蛋黄酱和曲奇的产品。该公司将把筹措到的资金用于招募人才和增加设备。其还获得了微软创始人比尔盖茨的投资。

但是食品创业公司有必要确保替代食品的安全性，要作为食品进行销售必须获得相关当局的批准。预计Modern Meadow的人工肉还需要10年左右时间才能上市。另外，目前替代食品的生产成本较高，普及还面临着众多课题。

■基因告诉你：草鱼为啥吃草？

科技日报讯 草鱼以典型的草食性特征而得名，但为什么草鱼通过吃草就能汲取营养？5月4日，在《自然·遗传学》杂志发表了中国科学家绘制出草鱼全基因组序列图谱的科学成果，这一谜题也有了答案。

作为世界上第一个草鱼全基因组序列图谱，中国科学院水生生物研究所、中国科学院国家基因研究中心、中山大学等机构的科学家花了3年时间。通过全基因组序列图谱，科学家们发现了草鱼吃草却能快速生长的奥秘。这项研究的牵头人、中国科学院水生生物研究所研究员汪亚平解释说，原先科学界推测草鱼能够吸收纤维素，但是通过基因组测序发现并非如此。“该研究的基因注释结果表明，草鱼基因组中并不存在纤维素降解酶基因。草鱼可能通过持续高强度的食物摄入，获取足够多的可利用营养以维持其快速生长。”

不仅如此，科学家们通过和斑马鱼基因的对比，发现在距今大约4900万年至5400万年的时候，草鱼基因组在演化过程中发生了一次染色体融合。从结果上看，这次染色体的融合可能与其性染色体的分化有关。“这是进化生物学的基础性问题。”汪亚平说，掌握草鱼的遗传信息，利用分子育种技术，就能培育出更优良的草鱼品种。