科学家发现所有生命都依赖于20种氨基酸。但关键机制却仅靠19种

地球上所有已知生命，共享同一套分子语言：20种氨基酸。这套"字母表"被自然界沿用了数十亿年，从细菌到人类，无一例外。

然而，2026年5月，发表在《科学》杂志上的一项研究宣告：科学家用人工智能工具重新设计了大肠杆菌的核心蛋白机制，让它在只有19种氨基酸的条件下照样正常运转。被"删掉"的那个字母，是氨基酸家族中的异亮氨酸。

这件事的震撼程度，相当于把莎士比亚全集里所有的字母"R"删干净，故事竟然还能读通。

AI出手之前，这件事被搁置了好几年

这项研究的主导者，是哥伦比亚大学合成生物学家哈里斯·王（Harris Wang）。他对这个问题的迷恋由来已久，但早期尝试以失败告终。

王最初的想法是用形状和大小相近的其他氨基酸替换异亮氨酸，但结果令人沮丧，改造后的蛋白质中只有不到一半保持了正常功能。蛋白质对氨基酸序列极为敏感，哪怕微小改动也可能让整个分子折叠失败、功能尽失。这个项目因此被搁置了好几年，等待一个更好的工具出现。

转机来自新一代AI蛋白质设计工具的崛起。AlphaFold可以预测蛋白质的三维折叠结构，各种蛋白质语言模型则能提出全新的氨基酸序列设计，在保留功能的前提下替换特定残基。对王的研究来说，这些工具最关键的价值在于：它们能够找到人类凭直觉永远想不到的替换方案，那些"非直观"的设计路径。

但大肠杆菌有4000多种蛋白质，逐一改造显然是不现实的。王选择了一个更聚焦的突破口：核糖体。

核糖体是细胞的"蛋白质工厂"，由50多种蛋白质和催化RNA组成，负责将遗传密码翻译成所有蛋白质。它既是细胞最核心的结构之一，也是最好的"概念验证"靶点，如果连这里都能去掉异亮氨酸还正常工作，那这条路就是走得通的。

王与麻省理工学院的计算生物学家谢尔盖·奥夫钦尼科夫和西蒙·科兹洛夫合作，团队结合进化信息和蛋白质结构AI模型，系统性地为核糖体中每一个含有异亮氨酸的位点设计替代方案，再通过实验验证，根据结果反复迭代，直到每个核糖体蛋白都有了一个无异亮氨酸的可用版本。

最终，研究团队在核糖体蛋白各组分中，成功替换了全部382个异亮氨酸残基。

细菌少了一个"字母"，照样传了450代

实验结果出乎不少人的意料。

搭载部分改造核糖体蛋白的大肠杆菌菌株，生长状态良好，与未改造的野生型菌株相比仅有轻微减缓，并且在超过450代的连续传代过程中保持了遗传稳定性。这意味着这套"缺字母"的系统不是勉强维持，而是真正具备了长期运作的生物学基础。

新加坡国立大学合成生物学家朱利叶斯·弗雷登斯在评论这项研究时说："这令人非常兴奋，因为这成为可能。"他并未参与这项研究，但他的反应代表了许多领域同行看到结果后的第一反应：这件事，居然真的做成了。

不过，研究者们自己也对AI工具保持清醒。论文合著者科兹洛夫坦言，AI主导的设计流程并非无懈可击，有少数蛋白质的改造最终仍需要大量人工实验干预才能完成。"我们还没有用AI解决生物学难题，"他说，但与此前相比，"这无疑是一次巨大的飞跃"。

加州理工学院合成生物学家王凯航（Kaihang Wang）在《科学》同期发表的评论中，为这项成果的位置给出了精确定位：这是"构建一个完全由19种氨基酸组成的细胞漫长征程中的第一步"。他指出，迈过那个里程碑，将意味着突破生命化学的已知极限，为全新形态的合成生命打开大门。

这项研究的意义，指向两个方向。向前看，它为合成生命体的设计提供了可行路径，工程化细胞有望因此获得自然界所不具备的新能力，比如抵御病毒入侵，因为依赖标准氨基酸的病毒将无法在19种氨基酸的细胞中正常复制。向后看，它也触及了一个古老的进化谜题：早期生命在氨基酸种类更少的远古环境中是如何运作的，现有的20种氨基酸体系是如何一步步演化确立的。

AI强大，但至少目前，人类的判断仍不可或缺。这或许是这项研究留下的最诚实的一句话。