中国青年报客户端讯（中青报·中青网采访人员 胡春艳 通讯员 赵晖）近日 ， 天津大学张雁教授联合上海科技大学赵素文教授、美国伊利诺伊大学Huimin Zhao教授等研究团队 ， 在生命科学领域取得突破性研究成果：解析了一种特殊DNA的合成机制 ， 并发现了这种特殊DNA遍布全球 ， 大量能感染细菌的病毒（这种病毒也称为噬菌体）都含有这种DNA 。
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这项重大发现对生命起源、物种进化、系统生物学的研究具有重要理论意义 。 该成果潜在应用价值广阔 ， 包括超级耐药菌感染的治疗、绿色无抗生素畜牧饲料和食品保存技术开发、新型纳米材料制备、DNA信息存贮等 。 论文于4月30日在国际顶级学术期刊《科学》刊发 。 天津大学为本项研究成果的第一完成单位 。
DNA是生命体的遗传物质 ， 决定生物的多样性和特征 。 生命的遗传信息存储在由A、G、C、T四种碱基组成的DNA序列中 。 DNA四种碱基互补作用的双螺旋结构1953年由科学家揭示 ， 构成生命中心法则的基础 。
目前唯一的例外是1977年前苏联科学家在感染蓝细菌的一株噬菌体中发现由Z、G、C、T组成的DNA 。 这类特殊DNA用二氨基嘌呤(Z)完全取代正常的腺嘌呤（A） ， 与胸腺嘧啶（T）配对 ， 形成更稳定的三个氢键 ， 极大地改变了DNA的物理化学特征 ， 然而这类特殊DNA的合成机制及普遍性一直未解 。
此次中国科学家找到了催化这一特殊DNA合成的多个酶 ， 不仅涉及Z的合成 ， 还包括A的消除 。 尽管DNA测序非常普及 ， 但由于普通DNA测序手段并不能发现Z的存在 ， 该团队利用酶水解DNA再进行组分分析的传统方法 ， 证实了地球上广泛存在含这类特殊DNA的噬菌体 ， 并用最新一代的纳米孔DNA测序技术 ， 对结果进行了进一步验证 。
张雁说 ， “我们发现了这种特殊DNA的合成机制 ， 从而能够实现低成本量产 ， 拓展了DNA在新材料、信息存储等多方面的可应用性 。 ”人们通过设计DNA序列 ， 使其在纳米甚至更小的尺度折叠成各种形状 ， 从而作为新材料具有很好的应用前景 ， 这种特殊DNA增加了结构的热稳定性 ， 可以更快、更高效地折叠出特定3D结构的纳米材料 。 而用DNA取代计算机二进制的图片、录像等数据存储 ， 所需空间大幅缩小 ， 据科学推算 ， 数公斤的DNA就可以存储目前人类所有的数据 ， 新型DNA的Z碱基可以使DNA信息存储获得加密、分类等功能 。 抗生素滥用引起的超级耐药菌是人类医学面临的重大问题 ， 替代抗生素的噬菌体疗法受到广泛关注 ， 并且在临床上已有使用；抗生素在动物饲料以及食品防腐中的滥用也亟需替代 。
噬菌体是细菌的天敌 ， 我们发现这种特殊DNA不被细菌的防御机制识别 ， 装备了这类DNA的噬菌体对细菌更具杀伤力 ， 作为广谱性杀菌生物制剂在医药、畜牧养殖、食品防腐等领域的应用具有广阔前景 。
【信息|重磅！科学家发现特殊DNA的合成机制】天津大学药学院的博士生周彦为论文的第一作者 ， 上海科技大学ihuman研究所的博士生许雪霞以及新加坡科技研究局（A*STAR）的Yifeng Wei博士为共同第一作者 。
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