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世界首例“单条染色体的酿酒酵母”诞生记

来源:网络整理 作者:华侨时报 发布时间:2018-08-16
摘要:世界首例“单条染色体的酿酒酵母”诞生记---对中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所研究员覃

  原标题:我国科学家全球首次人工创建了自然界中本不存在的简约生命——

  人造酵母诞生记

世界首例“单条染色体的酿酒酵母”诞生记

  在中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所内,覃重军(右)与团队成员在实验室研究交流。 (新华社发)

世界首例“单条染色体的酿酒酵母”诞生记

人造单条染色体酵母的染色体三维结构图。(沈慧供图)

  酿酒酵母大家都不陌生。它原本有16条染色体,然而几天前,世界首例“单条染色体的酿酒酵母”问世——它不仅是地地道道的中国制造,还成为合成生物学和“人造生命”领域里程碑式的进展

  酿酒酵母大家都不陌生。它原本有16条染色体,然而几天前,世界首例“单条染色体的酿酒酵母”问世——它不仅是地地道道的中国制造,还成为合成生物学和“人造生命”领域里程碑式的进展

  对中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所研究员覃重军来说,这一次他和偶像的“重逢”有点独特。8月2日,国际顶级学术期刊《自然》“背靠背”同时在线发表了两篇有关酵母染色体的成果,一篇来自覃重军团队,另一篇则来自酵母染色体人工合成领域的“老将”——美国科学院院士杰夫·博伊克。

  不同的是,这一次覃重军团队领先一步,在国际上首次人工创建了自然界中本不存在的简约生命——仅含单条染色体的酵母真核细胞。“该成果让世界了解到生命形式可以通过人工改造化繁为简,也意味着自然生命的界限可以被人为打破,甚至可以人工创造全新的自然界不存在的生命。”覃重军解释。

  “大胆猜想”——

  人工合成仅含单条染色体的真核生物

  自然界中的生命体大体分为两类,一类是染色体细胞核被核膜包裹的真核生物,如人类、动物、植物、真菌、酵母;一类是染色体裸露无核膜包裹的原核生物,如细菌。在自然界漫长的进化过程中,不同生命体逐渐形成了自身特有的基因组,包括相对固定的染色体数目。

  不过,携带了生命体生长与繁殖遗传信息的染色体,其数量因物种而异:人类拥有23对染色体,近亲猿类有24对,小鼠有20对,果蝇有4对……为何染色体数目参差不齐?特定的染色体数量是否给特定物种提供了某种优势?这些未知,事关生命本质,也激起了覃重军的好奇心。

  “含有多条线型结构染色体的真核生物,是否也能像原核生物一样,用一条染色体装载所有遗传物质并实现正常的细胞功能?”“是否可以人造一个含有单条染色体的真核生物,使其具备正常的细胞功能?”这些大胆设想在覃重军脑中盘旋了很久,最终被付诸实践。

  覃重军的“异想天开”并非毫无科学根据。2010年,曾领衔人类基因组计划的美国科学家克雷格·文特尔和他的科研团队已在《科学》杂志报道了世界首个“人造生命”——含有全化学合成的与天然染色体序列几乎相同的,由基因组控制的原核生物——支原体,由此引起了轰动。无独有偶,就在2017年,美国纽约大学朗格尼医学中心杰夫·博伊克教授领导的包括中国团队在内的全球协作组,完成了酿酒酵母5条染色体的化学合成,成功提供了第二个实证。

  目标已定,覃重军将试验对象锁定在酿酒酵母身上。面对众多真核生物,之所以选中小小的酿酒酵母而非其他,覃重军有两方面的考量:一是酿酒酵母有三分之一基因与人类基因同源;二是相比其他动植物,酿酒酵母遗传背景更清晰,操作更方便。

  “作为一种模式单细胞真核生物,如果科学家在酿酒酵母上有了新发现,相关研究成果或许可以推广应用到高等动植物上。”覃重军说。

  基因“魔剪”——

  剪掉冗余重复基因信息

责任编辑:华侨时报