合成酵母染色體：設計生命又近一步

合成酵母染色體：設計生命又近一步

▲戴俊彪展示培養皿中的釀酒酵母菌株（新華社沈伯韓攝）

人類是否可以設計生命？3月10日，《科學》雜志在封面推介中國科學家的4篇論文，介紹了天津大學、清華大學、深圳華大基因研究院在合成生物學方面的重大突破：完成4條真核生物釀酒酵母染色體的人工合成。這意味著人類在設計并合成復雜人工生命的過程中取得重大進展。我國也成為繼美國之后第二個具備真核基因組設計與構建能力的國家。

認識生命有了新突破

分子生物學告訴人們，所有的答案都在基因和基因組里。能否在實驗室構造具有生命特性的細胞一直是生命研究領域的一個重要挑戰。

時至今日，科學家已完成了病毒、細菌等物種的基因組設計與構建，相關人工合成的基因組能正常地完成自我復制和繁衍等生物功能。

創造一個人造的真核生物則是造物的新高度，因為真核生物是生命的高級形式，人類也歸屬其中。生物界最重要的分類依據就是以原核生物和真核生物來區分的。

酵母與人們的生活息息相關，發饅頭、釀酒均是靠這種微生物來實現的。為何要選擇酵母作為人工合成的首個對象？中國科學院院士、華大基因理事長楊煥明說，人類對于生命的許多里程碑式發現均是通過研究酵母來實現的，因此，對于酵母合成的突破，比以后植物、動物包括人類的任何一個突破都更加重要。

“過程就像搭積木”

此次研究的參與者、深圳國家基因庫合成與編輯平臺負責人沈玥說，研究人員使用電腦程序設計和編寫了酵母的遺傳信息，通過化學合成的方式將這些遺傳信息以DNA的形式合成出來，“過程就像搭積木”，然后放入酵母中替代原來的DNA，而酵母能繼續保持活性。這樣，酵母的所有生命活動都變成了由人工設計合成的DNA控制，成為一種人造生命體。

對于酵母染色體的人工合成，清華大學生命科學學院研究員戴俊彪做了一個生動形象的比喻：“生物的細胞就像二手房，最開始我們對房間的內部結構，比如梁柱的位置、電線鋪設走向等一無所知。后來人們掌握了基因組測序技術，這就好比我們可以知道房間的內部結構，而人工合成意味著我們可以改造房間了。”

在多個領域發揮重要作用

在未來，人工合成生物將在多個領域發揮重要作用。從經濟發展角度看，酵母基因組的成功改造也意味著相關產業將會受益。現在酵母廣泛運用于人類生活，比如制作面包、釀造啤酒、合成青蒿素等，改造酵母特性將催生更符合人類需求的產品。

沈玥透露，國際科學家團隊有信心在2018年完成酵母全部16條染色體的人工合成，之后研究人員會將所有的人工設計合成染色體放到同一個酵母細胞里，實現基因組水平上的人造酵母。科學家們表示，未來有一天，人類或許能從微觀尺度上改造染色體，從而治愈一些疾病。（據廣州日報、新華社）※