人类离再造生命又近一步

  我国完成4条酿酒酵母染色体的化学合成

　　天津大学、清华大学和华大基因日前完成了4条真核生物酿酒酵母染色体的从头设计与化学合成，实现了生物合成研究的最新突破。3月10日，国际顶级学术期刊《科学》，以封面形式同时刊发了这4篇研究长文。

　　什么是真核生物？为什么科学家对酿酒酵母“情有独钟”？这一突破有何意义？

　　酿酒酵母基因约有23%与人类同源

　　华大基因理事长杨焕明院士曾说过，在生物学界最重要的分类依据，是以原核生物和真核生物来区分。原核生物是没有成形细胞核或线粒体的一类单细胞，真核生物是其细胞内有以核膜为边界的细胞核。原核生物的基因组相对简单，真核生物通常包含数亿乃至数十亿碱基对信息，更加接近人的细胞。因此，要想合成一个真核生物的基因组异常艰巨。

　　酿酒酵母是1996年第一个完成基因组测序的真核生物，有16条染色体，其基因约有23%与人类同源。

　　突破生物合成多项核心技术

　　美国科学院院士杰夫·伯克发起了酿酒酵母基因组合成计划，试图重新设计并合成酿酒酵母的全部16条染色体。该项目由美国、中国、英国、法国、澳大利亚、新加坡等多国研究机构参与，每个研究组被分配到了一至两条染色体。迄今，中外科学家共完成5条染色体的化学合成，其中中国科学家就完成了4条。

　　中国科学院合成生物学重点实验室副主任杨琛研究员说，此次中国科学家不仅实现了对“兆级”片段基因组的合成，还突破了生物合成方面的多项核心技术。

　　“合成基因组的过程，首先是合成一小段，再像搭积木一样，把多个小段组装成中段，再组装成长片段。”杨琛说，此次合成建立了染色体缺陷靶点的快速定位与精确修复技术，解决了超长人工DNA片段的精准合成难题。

　　从“跟跑”转为“并跑”

　　化学合成酵母染色体，有何意义呢？“就像杨焕明院士所说，我国在酿酒酵母设计与合成研究中，已经由‘跟跑’转为‘并跑’！”杨琛认为，这一工作标志着人类可以设计并合成真核生物的基因组，在人造生命方面迈出了非常重要的一步：一方面可以更深刻地认识基因组的灵活性与可塑性，进一步深化对生命复杂性的理解；另一方面，此前，基因修饰的酵母已经用来制作疫苗和药物，这些人工合成酵母将在医药、能源、环境、农业和工业等领域具有重要的应用潜力。