接下來的幾天,楊舟終于完成實驗計劃,制作出1000枚胡蘿卜改良種子。
這些種子其實都不能得到無限長大和五顏六色的胡蘿卜,過去的這一周多時間,楊舟都沒能在實驗室分離出模擬實驗找到的對應基因序列。
如果按照基因序列排號,楊舟想要鎖定的基因是23141編號,以及12304編號的堿基對。
在現實中,卻壓根沒找到這兩段基因,當然這兩段基因肯定存在于胡蘿卜遺傳基因中,只是尋找非常困難。
好在提取的基因序列,長得都極為相似,所以楊舟走了捷徑。
他替換了胡蘿卜種子,將現實中和模擬實驗非常相近的種子進行了替換。
編號656例和編號893例實驗種子最終使用的是神秘空間改進版。
其中656號,凍結了胡蘿卜內的胡蘿卜素轉化基因。
相當于種出來的胡蘿卜,其實沒有胡蘿卜素,最多只能用來充饑。
轉化胡蘿卜素,會讓植物細胞將大量營養供應產生胡蘿卜素,而胡蘿卜沒有胡蘿卜素後,營養積累會造成胡蘿卜外形增大,具體大小與營養有關以及細胞分裂速度有關。
類似讓果實變大的論文也有很多,其中最出名的就是西紅柿了。
野生的西紅柿只有手指頭大小,現在也有結出很多小西紅柿的聖女果品種。
但科學家對西紅柿的基因進行過完整測序,發現了許多現象。
比如番茄的果實大小是由一朵花的心皮數量決定的,心皮的數量決定了種子室的數量,這些種子室最終成為果實的一部分。
最終科學家用了現在楊舟使用的技術,靠著 CRISPR-Cas9編輯技術分離出一種與 ENO 生長有關的蛋白質(一種與特定 DNA 序列結合的轉錄因子)。
這使他們能夠看到 ENO 是一種果實調節器,能夠通過調節 WUSCHEL (一種信號通路)基因表達來限制花中干細胞的產生。
最終生產出了比拳頭還大的西紅柿品種。
所以,楊舟的論文不會顯得魔幻,而是人類早已在植物中使用的技術。
難點在于楊舟找到了胡蘿卜ENO果實調節器,這在世界上還屬首例。
現在胡蘿卜無限長大技術還可以繼續優化,這就需要調整更多的基因,並且不只是凍結某個基因,而是要用基因編輯技術,把其他物種的基因轉移到胡蘿卜上,其中涉及的是轉基因技術。
礙于現在社會上普遍對轉基因技術有些排斥,楊舟不打算把第一次改良品種變成轉基因胡蘿卜。
轉基因胡蘿卜原理也非常簡單,比如看到冬瓜的體積非常大,那就可以提取冬瓜的果實基因,用技術嵌入到胡蘿卜基因內。
轉基因大豆能夠不怕草甘膦,就是用的這種原理。
改造胡蘿卜顏色倒是比改造大小還要簡單,因為胡蘿卜本來就有無數種品種。
有的蘿卜是青色,有的是粉紅色,也有純白色,橙紅色等等顏色。
決定胡蘿卜顏色的是胡蘿卜基因內含有的色素遺傳基因。
色素遺傳基因基本存在于所有胡蘿卜品種中,就像是計算機有很多代碼,但有些代碼存在于計算機中,但平時不會使用,當胡蘿卜什麼色素代碼都不使用的時候,就呈現白蘿卜的樣子。
當出現了花青素遺傳代碼時,就會呈現紅蘿卜的樣子。
當出現了葉綠素時,就會變成青色。
楊舟在腦海里的模擬實驗中還發現,胡蘿卜色素在基因層面有無數種,這就代表胡蘿卜也許在最原始狀態時,本身就具有五顏六色的特點。
但隨著植物進化,胡蘿卜形成了各種顏色的獨立品種。
控制胡蘿卜色素的基因就像是一個開關,這個開關決定胡蘿卜最終長成白蘿卜、紅蘿卜還是青蘿卜。
當然黃色、鮮紅色等顏色的蘿卜也能改造,甚至可以改造混合色蘿卜。
這就要精確控制其中的堿基大分子排列順序,將基因表達寫入到遺傳因子里。
現實里同樣沒有這種技術,這涉及基因程序編輯了。
其實越了解生物的微觀世界,楊舟便發現,人類現在的一切科技,幾乎都是在模仿生物。
換句話說,生物進化才是科技的本源。
細胞內的變化,遠比現在一切機械更加復雜。
就拿編程來說,物理世界的電腦,是用的01進制,靠的是電子阻斷實現01變換,制造出了計算機。
生物的基因也有代碼,那就是堿基對的4種形式。
雙螺旋結構中連接的橫梁,其實只是抽象概念,真實情況是它們都是一個個單獨的堿基分子。
其中堿基大分子又有4種,分別是A—腺嘌呤、G—鳥嘌呤、T—胸腺嘧啶、C—胞嘧啶、U—尿嘧啶。
嚴格地說,堿基對是一對相互匹配的堿基(即A—T, G—C,A—U相互作用)被氫鍵連接起來。
這就好比代碼中,01/10/001/1000等等數據表達,在電腦里是2進制,在生物基因序列中則是4進制。
不管是AT/GC/AU/還是GA/UC等等都是代碼。
使用CRISPR-Cas9技術時,通常會和制造Cas9的實驗室溝通,他們就會給一個網站,在這個網站上可以在線編輯你想要的基因代碼。
編輯的最終形式便是一堆atggccatctacaagcagtcacagcacatgacggaggttgtgaggcgctgtgagcgctgctcagatagcgatg。
這段代碼,就是人體的一段基因序列。
很多年前,人類已經完成人體基因組測序工作,人體的基因代碼也可以在網上進行查詢,只不過雖然知道代碼,但科學家依舊不知道這串代碼具體表達是什麼。
就像是寫程序的人對程序進行了封裝,其他人想要破解會非常困難。
目前人類對人體基因有一定了解。
比如已經知道,哪些人容易得癌癥,只要在基因中檢測到癌癥基因證明得癌癥的概率就會增加。
所以癌癥其實也有一定的遺傳性,只不過大多數人的癌癥基因並不會被激活。
拍攝古墓麗影的女演員,就是因為基因檢測時,發現自己具有乳腺癌基因,干脆將大寶貝整個切掉。
當然這有點走極端,就算不切掉,也不一定得癌癥,只不過概率會比較大。
楊舟的遠期目標,自然是弄清楚基因代碼的含義。
搞清楚基因代碼的含義,理論上可以實現任何基因形式編輯。
就算讓植物在海洋內生存,也非常簡單。
那就是將海洋里的海藻植物基因代碼,編輯進陸生植物的基因遺傳序列中,那就可以實現陸生植物海洋生存的改良了。