中國造出的人工生命，或許能幫你續命_風聞

來自：微信公眾號：科學網

今天，合成生物學界出了件事。

這事兒呢，説也大不大，也就是搞出了一種新的酵母。

這事兒，説小也不小，酵母的16條染色體，被他們弄成了1條。

並且，人家還活得好好的！

8月2日，《自然》（Nature）雜誌在線發表了一篇論文，中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所覃重軍研究團隊與合作者在國際上首次人工創建了單條染色體的真核細胞，中國科學家獨立創造了全新的自然界不存在的生命。

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都是微生物，差別咋那麼大？

自然界的生命體分為真核生物和原核生物兩種。真核生物通常含有線型結構的多條染色體，比如人類、動植物、真菌、酵母菌；而原核生物通常只有一條環型的染色體，最典型的就是各種細菌。

酵母和細菌都是人類熟悉的微生物，為何差別卻這麼大？

這讓覃重軍產生了一個“瘋狂的”想法——他要試圖去打破真核生物和原核生物的界限。

“單倍體酵母有16條染色體，我就想，能不能把它們簡化一下，把它變成像細菌一樣，用一條染色體來裝載所有的遺傳物質，同時完成正常的細胞功能呢？”

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“壓縮”生命

有了這個大膽的設想之後，覃重軍與副研究員薛小莉用工程化精準設計的方法，定製了人造單染色體酵母的指導原則，以及理性分析、實驗設計、工程化推進的總體方案。並指導學生從2013年起，嘗試並發展高效的染色體操作方法。

研究人員歷經4年時間，通過15輪的染色體融合，最終成功創建了只有一條線型染色體的釀酒酵母菌株。

經過代謝、生理、繁殖功能及染色體三維結構的鑑定，覃重軍等人發現，雖然人工酵母的單條線型染色體三維結構發生了巨大變化，但這種酵母與天然酵母一樣具有正常的細胞功能。

如果你看不懂上面的，就看下面的圖吧：

人造單染色體酵母與天然酵母細胞對比圖，兩者形態差不多，但染色體的三維結構有巨大改變

小編有意中得知，覃重軍能成功把16條染色體合併成1條的關鍵因素之一，是因為他們把所有染色體末端的重複序列都剔除出去了。

“基因組為什麼一定要那麼大，把冗餘的信息減掉會怎樣？這些生命的‘冗餘信息’，刪掉它們，或許能給合成生物學家一個機會，能夠將天然複雜的酵母染色體通過人工改造，以全新的簡化形式表現出來。”

這正是覃重軍最大膽的地方。在很多科學家眼中，生命的遺傳物質裏儘管有許多重複信息，但既然大自然的進化把它們保留下來了，就肯定有它存在的道理。

可是在合成生物學家的實驗室裏，大量冗餘信息的存在，卻常常讓他們陷入泥潭。

美國科學院院士Jef Boeke是人工合成酵母基因組國際計劃的負責人，在聽聞覃重軍的成果後，他驚呼：“你的膽子太大了！我們都不敢把這些序列去掉。”

實際上，在這期《自然》雜誌同期在線發表的論文中，Boeke團隊也報告了一項成果，他們把酵母的16條染色體，壓縮到了2條。

nature網站首頁對兩篇論文的報道截圖

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有什麼事，比100篇《nature》還重要？

覃重軍的酵母不但活了，還活得挺好。

自然科研中國區總監Paul Evans：覃博士和他的團隊編輯了釀酒酵母的基因組，創造了將幾乎所有遺傳信息融合進單個染色體的酵母菌株。儘管融合顯著改變了三維染色體結構，但經證實，改造後的酵母細胞出乎意料地穩健，在不同的培養條件下，沒有表現出重大的生長缺陷。

因為既沒有引入外源基因，也沒有刪除必備的遺傳物質，覃重軍認為，這種人工合成的酵母是非常安全的，“既可以做研究又可以吃，基礎研究和應用的前景都很廣闊”。（看到這裏小編好像有點餓了……）

覃重軍在觀察單染色體酵母的生長情況  楊正行攝

研究結果出來後，多名國際同行都向覃重軍發出了合作邀請，希望能儘快將這種酵母進行產業化。可覃重軍覺得，他身上還肩負着更重要的使命，他想用這種酵母，開展人類疾病的研究。

位於染色體兩頭的端粒是他的下一個目標。科學家已經知道，人類的衰老、基因突變、腫瘤形成等都與端粒的縮短密不可分，當端粒變得不能再短時，細胞就會死亡。關於端粒的研究獲得了2009年的諾貝爾獎。

就是他們三個哦

釀酒酵母是研究染色體異常的重要模型，1/3基因與人類基因同源，但天然酵母具有32個端粒，研究起來困難重重。相比之下，人造單染色體酵母只有2個端粒，能夠為研究人類端粒功能及細胞衰老提供一個很好的模型。

覃重軍：我們靠想象力打開一扇扇大門，靠理性選擇其中正確的一扇。如果我們的酵母能夠為人類健康作出一些貢獻，那比我發100篇《Nature》還要有價值。

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一邊遛彎一邊發Nature

覃重軍説自己是個“懶人”，最近5年來，他平均每年的論文還不到1篇；他也不怎麼去積極申請經費，每天要麼在單位院子裏散步，要麼就是關在辦公室裏，琢磨事兒。

他開玩笑説，像他這樣的人在別的地方，估計早就被開除了。

但是，他所工作的中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所非但沒開除他，還讓他當了中科院合成生物學重點實驗室主任；中科院非但沒冷落他，還讓他承擔了院先導專項的課題。

這都是因為他琢磨的事，從來沒有人做過。

覃重軍與他的兩千多頁實驗手稿 楊正行攝

覃重軍的實驗手稿及經常閲讀的書籍  楊正行攝

單染色體酵母的誕生，被認為是繼上世紀60年代中國人工合成牛胰島素和tRNA之後，中國在合成生物學領域的又一個重要貢獻。

它也更像是一個新的範例。覃重軍和他的同事，將經典分子生物學的“假設驅動”與合成生物學的“工程化研究模式”相結合，為學科的發展提供了新的思路。