紐約大學科學家研發出一種能自我複製的人造DNA(脫氧核糖核酸)結構，有望爲新型材料的製造奠定基礎。相關論文發表在最新一期的《自然》雜誌上。
自然界中，自我複製在生物體中普遍存在，但人造結構的自我複製卻很難實現。此次研究是邁向自主複製任意類型“種子”結構過程的第一步。這些“種子”由DNA模片製成，可像字母般組合拼出特定“單詞”。複製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構所需的信息。
此次研究的突破在於成功複製了包含複雜信息的DNA系統。研究人員首先從人造DNA模片開始，這是DNA的細小排列。DNA的腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)、鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)互相結對形成人們熟悉的雙螺旋結構。研究人員製成了含有3個DNA雙螺旋結構的彎曲三螺旋分子(BTX)。每個BTX分子由10個DNA索烴構成，與DNA不同的是，BTX的編碼不侷限於4個字母，它能夠包含108個不同字母和模片，藉助4個DNA單索的互補形成一對，或在每個模片上形成“黏性末端”，直至構成最終的6個螺旋束(six-helix bundle)。
爲實現BTX自我複製模片陣列，需要“種子”結構促進多代相同陣列的形成。BTX“種子”被放置於化學溶液中，由7個模片組成，模片可以互補形成子代BTX陣列，該陣列隨後會在溶液加熱至40℃時與“種子”分離，並循環重複這一過程，形成第三代陣列，從而實現材料的自我複製及“種子”的信息複製。值得注意的是，這個過程與發生在細胞內部的複製過程不同，因爲執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、該校化學系的納德里安·西曼指出：“雖然我們的複製方法需要多種化學物質和加熱過程，但已經證明不僅可以複製DNA或RNA等細胞分子，還可以複製衆多特別的結構，實現多個化學形態不同、功能特性相異的結構的複製。”
一個不冷不熱的星球，在太陽的照射下，歷經十幾億年，發生了稀有的物理現象——碳基結構的自我複製。如今，充滿好奇的人類，成功地在實驗室裏模仿這一過程。科學家並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，結果製造出了一種物質，既能夠利用能量不停生長，又跟細胞生命截然不同。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，以及從目標到手段的全部啓示。
來源：科技日報
