东京大学研究生院综合文化研究科广域科学专业附属先进科学研究机构/生物普遍性合作研究机构的市桥伯一教授等人组成的研究团队，在世界上首次仅使用核酸和蛋白质等无生物材料，通过生物特征的DNA基因表达和连续复制，就成功地在细胞外实现了进化。该研究成果是在JST战略性创造研究推进项目团队型研究（CREST）项目“自我增殖进化的人工基因组复制、转录及翻译系统开发”中实现的。
人工基因组DNA的长期复制和进化机理（供图：东京大学）
增殖和进化是生物的主要特征，正因为具备这种能力，人类才可以将生物作为食物和物质生产手段。然而，生物并不是专门为人类而诞生的，其应用存在极限。因此，研究团队想开发能增殖和进化的人造物。
作为进化的第一步，研究团队此次在试管内构建了让DNA表达自己编码的基因同时进行复制的机理。另外，通过使这种DNA复制在细胞样微室结构中长期传代，进化出了复制能力进一步提高的DNA。
作为人工基因组DNA的长期复制和进化机理，研究团队首先在人工基因组RNA中编码了DNA复制直接需要的两个基因（Phi29 DNA复制酶和Cre重组酶）。使其在无细胞转录翻译系统中发生反应后，DNA会通过复制的方式进行复制。研究团队把与转录和翻译同步进行的DNA复制封入微小的水滴中，在向其提供无细胞转录翻译系统的同时，实施了30多次传代反应。
在复制过程中，DNA被导入突变。如果这种突变使DNA更容易复制，那么该DNA就会比其他DNA留下更多的副本，因此会被自然选择，发生达尔文进化现象。实际进行30次传代后，积累了多个突变，进化出了复制能力比原始DNA高10倍以上的人工基因组DNA。
市桥教授表示：“目前这种DNA只能自我复制，但通过向其中加入各种基因，并利用进化机理进行优化，应该可以发展成有助于物质生产的人工分子系统。”
【注释】
■无细胞转录翻译系统：包含在细胞外从DNA上编码的基因转录RNA并将其翻译成蛋白质所需的所有因子的反应溶液。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
