研究团队利用合成生物学技术开发了一种新型的基因设计

理查德理查德费曼是20世纪最受尊敬的物理学家之一，他说：“我不能创造，我不理解”。毫不奇怪，许多物理学家和数学家观察了基本的生物过程，目的是准确识别可能产生它们的最小成分。

艾伦图灵观察到的自然模式就是这样一个例子。这位杰出的英国数学家在1952年证明，解释如何利用完全均匀的组织制造复杂的胚胎是可能的，他使用了有史以来最简单、最优雅的数学模型之一。这个模型的一个结果是，在一组条件下，细胞或组织显示的对称性可能被“打破”。然而，图灵无法检验他的想法。经过70多年的发展，生物技术的突破可以对它们做出决定性的评估。图灵的梦想能通过费曼的提议实现吗？基因工程已经证明可以。

现在，UPF和西班牙国家研究委员会(CSIC)的联合中心——进化生物学研究所(IBE)的研究团队开发了一种新的模型，可以通过使用合成生物学来再现观察到的对称性破坏。胚胎包含尽可能少的成分。

研究团队试图通过合成生物学(通过将其他物种的一部分基因引入大肠杆菌)实现一种机制，以产生在更复杂的动物(如苍蝇(果蝇)或人类)中观察到的空间模式。在这项研究中，研究小组观察到，正如图灵所预测的那样，改进后的大肠杆菌菌株通常以(对称的)圆形模式生长，具有带花瓣的规则间隔的花朵形状。

Salva Duran-Nebreda说：“我们希望建立一种对称的破坏力，这种破坏力在大肠杆菌菌落中从未见过，但在动物形态中是可见的，然后找出产生这些形态所需的成分。”这项研究是他在复杂系统实验室的博士学位，他目前是IBE技术进化实验室的博士后研究员。

使用新的合成平台，研究团队可以确定调节大肠杆菌中空间模式出现的参数。“我们已经看到，通过调整三个分量，我们可以诱导对称性破坏。本质上，我们改变了细胞的分裂、细胞之间的粘附和远距离交流的能力(群体感知)，也就是说，我们可以感知何时做出了集体决定。”，杜兰-内布拉斯加评论道。

大肠杆菌模型中的观察结果可应用于更复杂的动物模型或昆虫群落设计原则。RicardSol说：“就像类器官或微器官可以帮助我们在不求助于动物模型的情况下开发疗法一样，这种合成系统为在更简单的体外系统中将胚胎发育理解为一种普遍现象铺平了道路。”ICREA研究员，IBE复杂系统集团研究负责人。

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