AI 改写生命密码!科学家让细菌少一种氨基酸仍存活

2026 年 4 月 30 日，国际顶尖期刊《科学》（Science）发表了一项颠覆认知的研究 —— 哥伦比亚大学 Harris H. Wang 教授团队与哈佛大学、麻省理工学院联合团队，借助 AI 工具成功改造大肠杆菌，使其核心生命机制仅依赖 19 种氨基酸即可正常运转。

地球上所有生命都遵循着 20 种标准氨基酸构成的 “分子字母表”，这一规则已延续数十亿年。但异亮氨酸与缬氨酸的功能冗余，让科学家萌生了 “精简字母表” 的想法。早期直接替换异亮氨酸的尝试惨败，仅 43% 的蛋白质能维持功能，项目被迫搁置数年。

转机来自 AI 技术的突破。研究团队利用 AlphaFold2、ProteinMPNN 等 AI 模型，精准预测蛋白质结构并设计全新序列，选择细胞 “蛋白质工厂” 核糖体作为突破口 —— 它由 52 种蛋白组成，含 382 个异亮氨酸位点，是生命核心部件。通过数十轮 “设计 – 构建 – 测试” 迭代，AI 不仅替换了所有异亮氨酸，还设计出人类难以想象的补偿突变，确保蛋白功能不受影响。

最终，整合 21 个改造后核糖体亚基的大肠杆菌菌株 Ec19，在实验室连续传代 450 代仍保持基因组稳定，生长状态仅比野生型轻微减缓。“这一可能性的实现令人非常振奋”，新加坡国立大学合成生物学家尤利乌斯・弗雷登斯评价道。

这项研究不仅为合成生物提供了全新蓝图，有望打造出抵御病毒的定制化细胞，更揭示了早期生命可能依赖更简单氨基酸体系的进化谜题。它标志着人类从 “模仿自然” 迈向 “重编生命”，合成生物学迎来新里程碑。

https://www.nature.com/articles/d41586-026-01396-w#ref-CR1

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