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我国科学家成功合成4条人工设计的酿酒酵母染色体

人类学会“编写生命密码”

2017-03-13 11:28 作者: 李若星

我国科学家利用化学物质成功合成4条人工设计的酿酒酵母染色体,该研究结果10日在国际知名学术期刊《科学》上发表。我国也因此成为继美国之后第二个具备真核基因组设计与构建能力的国家。

研究者说,如果把基因组测序比作“读懂生命密码”,基因组合成就是“编写生命密码”,从“读”到“写”,人类向“生命2.0”的梦想又迈进了一大步。

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■培养皿中的酿酒酵母菌株

从“读”到“写”生命认识的飞跃

据来自天津大学、清华大学和深圳华大基因研究院的研究人员介绍,这项研究利用小分子核苷酸精准合成了有活性的真核染色体,得到的基因组可很好地调控酵母的功能。同时经精致的人工设计,删除了研究者认为无用的DNA,加入了人工接头,总体长度比天然染色体缩减8%。

天津大学化工学院教授元英进说,如果合成的染色体与所取代的天然染色体完全相同,仅是“知其然”,但重新设计了染色体并确保细胞活性,说明开始“知其所以然”了。

2010年,美国科学家首次将人工合成的基因组植入一个原核细菌,开启了化学合成生命的研究大门。不过,真核生物的染色体更复杂,设计与合成的难度也更高。

中科院院士杨焕明介绍,如果说基因组测序是“读懂生命密码”,基因组合成就是在“编写生命密码”,从读到写,是一个巨大飞跃,是生命技术的升级版。


“基因组合成” 有望解决人类诸多难题

由于酿酒酵母是遗传学研究常用的一种模式生物,人工合成的酿酒酵母染色体,能为癫痫、癌症、智力发育迟缓和衰老等医学难题提供研究与治疗模型。

元英进举例说,利用酵母菌细胞可以研究染色体异常,如果找到并修复细胞的基因组失活点,有望治疗因染色体异常而导致的发育异常。

杨焕明认为,当科学家完全掌握了设计、合成酿酒酵母染色体的技术后,可以更便捷地改进酿酒酵母适应环境的能力,让发酵罐生产出更多样化、成本更低廉的食物和能源等。

“试想有一种细菌,能把垃圾快速分解,或把霾全部吸收。”清华大学生命科学学院研究员戴俊彪说,科学家希望利用合成生物技术,解决污染、能源短缺等人类面临的难题。

不过,戴俊彪认为,虽然此次人工合成的酿酒酵母染色体有着精巧设计,它们仍是天然染色体的模仿品,“还做不到‘无中生有’”。戴俊彪将之比作“二手房装修”:风格可以迥然一变,但房间还是原来的房间,并非从零开始盖房。若要重新设计、建构整个细胞,还有非常漫长的一段路要走。

■文并图/新华社

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