异源生物学

异源生物学（XB）是合成生物学的一个子领域，是对合成和操纵生物设备和系统的研究。异源生物学的名称源自希腊语xenos，意思是陌生人、外星人。

异源生物学是一种不为科学所熟悉的、在自然界中找不到的生物学形式。在实践中，它描述了不同于经典的DNA-RNA-20个氨基酸系统的新型生物系统和生物化学（见分子生物学的中心教条）。例如，XB探索的是核酸类似物，称为异种核酸（XNA），而不是DNA或RNA，作为信息载体。它还关注扩大的遗传密码和将非蛋白源氨基酸纳入蛋白质。

天体是指星星，外种是指外部。外星生物和天体生物学都涉及在宇宙中寻找自然进化的生命，主要是在环星宜居区的其他行星上。（这些有时也被称为异源生物学）。而天体生物学家关注的是对宇宙中其他地方生命的探测和分析，异源生物学试图设计出与地球上不同的生物化学或不同的遗传密码的生命形式。

• 异源生物学有可能揭示关于生物学和生命起源的基本知识。为了更好地理解生命的起源，有必要知道为什么生命似乎是通过早期的RNA世界进化到DNA-RNA-蛋白质系统及其几乎通用的遗传密码。这是一个进化的意外，还是存在着排除其他类型化学的限制？通过测试替代的生化原始汤，有望更好地理解产生我们所知的生命的原理。
• 异源生物学是一种通过生物聚合物工程和病原体抗性来开发具有新颖能力的工业生产系统的方法。遗传密码在所有生物体中编码了20种用于蛋白质生物合成的经典氨基酸。在少数情况下，特殊的氨基酸，如硒半胱氨酸、吡咯啉或甲硫氨酸，可以被翻译装置纳入一些生物体的蛋白质中。通过使用生物化学中已知的700多种氨基酸，蛋白质的能力可以被改变，从而产生更有效的催化或物质功能。例如，欧盟委员会资助的Metacode项目旨在将元合成（一种迄今为止在生物体中不为人知的有用的催化功能）纳入细菌细胞。XB可以改善生产过程的另一个原因是可以减少培养中病毒或噬菌体污染的风险，因为XB细胞将不再提供合适的宿主细胞，使它们具有更强的抵抗力（这种方法称为语义遏制）
• 异源生物学提供了设计基因防火墙的选择，这是一种新型生物遏制系统，可能有助于加强和丰富目前的生物遏制方法。传统的基因工程和生物技术的一个关注点是水平基因转移到环境中，并可能对人类健康造成风险。XB的一个主要想法是设计替代的遗传密码和生物化学，使水平基因转移不再可能。此外，替代的生物化学也允许新的合成辅助物。我们的想法是创建一个与自然遗传系统不相容的正交生物系统。

在异种生物学中，目的是设计和构建在一个或多个基本层面上不同于自然对应物的生物系统。理想情况下，这些新的自然生物体在每一个可能的生化方面都是不同的，表现出非常不同的遗传密码。

长期目标是构建一个细胞，它的遗传信息不是储存在DNA中，而是储存在由异种核酸（XNA）组成的替代信息聚合物中，不同的碱基对，使用非经典氨基酸和改变的遗传密码。到目前为止，已经构建了只包含其中一两个特征的细胞。

最初这种对DNA替代形式的研究是由地球上的生命如何进化以及为什么RNA和DNA被（化学）进化选择而不是其他可能的核酸结构的问题所驱动。

选择RNA和DNA作为生命主干的两个假设是：要么它们在地球上的生命条件下受到青睐，要么它们巧合地出现在前生命的化学中，并且现在继续被使用。旨在使核酸的化学结构多样化的系统性实验研究已经产生了全新的信息生物聚合物。

到目前为止，已经合成了一些具有新的化学骨架或脱氧核糖核酸的XNAs，例如：六糖核酸（HNA）。