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科学家合成了一个细菌基因组，只包括生命所必需的基因科学家在实验室中制造了一个人工细菌基因组，只包括生命所需的最少量基因。这一成果使得为了特定任务——如清除石油——而定制基因组的合成生物体成为可能。这种人工细菌能够代谢营养物质并自我复制（分裂和增殖）。它只具有473个基因，相比之下，自然界中的细菌往往具有数千个基因。不过，研究团队目前还不知道该基因组中149个基因的确切功能。
“我们展示了生命可以有多么复杂，即使是最简单的生物体，”克雷格·文特研究所（J.-Craig-Venter-Institute，JCVI）的创始人兼首席执行官克雷格·文特说，“就这一层面而言，这些发现还是非常粗陋的。”这项研究便是由克雷格·文特研究所的团队完成。
故事得从一类被称为支原体（Mycoplasma）的细菌说起。这类细菌具有自然界中最小的基因组，往往会寄生在人类和其他哺乳动物体内。克雷格·文特称，他和该研究的另一位作者，同样来自JCVI的克莱德·哈钦森（Clyde-Hutchison），曾经在20世纪90年代就讨论过如何回答生命功能的基本问题。他们的结论是，有必要打造一种基因组尽可能小的人工生命。
1995年，其他研究者也想到了这种人工生物体的必要性，并估计最小也需要156个基因。这一结论被证明是错误的。JCVI的研究团队使用丝状支原体（M.-mycoides）的基因组来制造细菌。 这种细菌的基因组于2010年合成成功，成为第一种使用人工基因组自我复制的细胞。克雷格·文特研究所将这种细菌称为“syn1.0”。不过，这种细菌的脱氧核糖核酸（DNA）中具有110万个碱基对，共901个基因。
研究团队最新制造的细菌具有531000个碱基对，共473个基因。为了减少基因的数目，团队使用syn1.0的基因组作为模板，设计了一组可能的细菌基因组，并将它们分解为更短的片段。 为了找出哪些基因对生命是绝对必需的，科学家插入了转座子的基因序列，从而干扰某个给定基因的功能。如果经过这一过程的细胞还能存活，那就可以认为这种基因是非必需的，然后就可以将其剪掉。相反，如果细胞因此死亡，就意味着被干扰的基因是必需的。
克雷格·文特称，现实中的工作并没有如此简单。有时候单独一个基因可以被移除，但是当它与另一个基因在一起时，就变成了必需的基因。文特用飞机来打比方：“如果你对飞机一无所知，那么当你看一架波音777的时候……你移走右机翼，这架飞机还可以起飞和降落，这时候你可以说它不是必需的，而只有当你将第二个机翼移走时，你才会真正意识到它的必需性。”
最终，研究团队合成了一个可以移入另一个支原体细菌（原先的基因组被移除）的基因组，新的细胞可以像正常细胞一样生长和存活。他们将这一细菌命名为syn3.0。
研究人员补充道，生命所必需基因的最低数量并不是固定的，而是取决于最初所用的生物体。例如，如果一开始用的藻类物种，那所得到的结果就将非常不同。哪些基因是否必需还可能取决于细胞或细菌所处的环境。
举例来说，在生殖器支原体（Mycoplasma-genitalium）的早期工作中，培养基同时含有果糖和葡萄糖。在这样的环境中，敲除一个运输果糖的基因不会有什么影响，敲除运输葡萄糖的基因也没什么影响。但是，如果两个基因都被敲除，那细胞就会死亡。因此，基因的必需性并不是一个“非全有即全无”的问题。
哈钦森是该研究的第一作者，也是JCVI的知名研究人员。他指出，最小基因组可能还取决于人们想要细胞做的事情——一个在黑暗中发光的细菌所具有的最小基因组就与其他细菌不同。“存在着许多最小基因组，”文特说道。
Maria-Lluch-Senar是西班牙巴塞罗那基因组调控中心（Center-for-Genomic-Regulation）的研究员和生物技术学家。她表示，文特研究所的成果令人兴奋，因为他们揭示了一种新的设计基因组的方法，比目前流行的尝试试错法快得多。
“通过这种方法，你可以鉴别出想要的最小基因组，”她说，对于给定的功能，“用这种技术，你可以定义最好的DNA片段组合方式……你可以后期再重新组合，生成能够被检测到的不同分子。”
“理论上，我们可以插入成套的基因，本质上创造出任何生物体，”文特说，“这将成为一种重要的实验工具。”也就是说，该技术具有非常广阔的前景，可以用来制造出用于特定目的的细菌，从吞食石油到制造生物燃料。
共同作者、文特研究所的助理教授丹·吉布森（Dan-Gibson）说：“我们的长期目标是设计并制造出合成生物体，满足你所需的特定功能要求，并预测出最终的效果。”他还补充道，这种最小的人工细胞，将为你所需的工作提供最大的能量，而且具有更少的突变可能，并更容易进行基因工程改造。
添加成套基因的方法或许还能帮助我们了解某些细菌演化的方式，甚至是更广泛的生命演化方式。哈钦森说：“我们可能会剪刀一些发生在演化早期的过程。但是，支原体基因组之所以小，并不是因为它们原始，而是因为它们从一个有着几千个基因的细胞演化而来，它们丢失了那些在它们所处环境中不需要的基因。”
克雷格·文特说，研究计划还将继续在合成基因组中添加基因，以确定那些未知基因的功能。“我们想要达到的是百分之百理解这种生物的基因，而不是只理解66%。”
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