中国人工合成生命里程碑：创建全球首例人造单染色体真核细胞

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严记者何丽萍

人类能创造生命吗？“上帝”的特权能被人类控制吗？

北京时间8月2日凌晨，国际顶级学术期刊《自然》在网上同时发表了两项酵母染色体融合的结果。其中之一来自杰夫，他是酵母染色体合成领域的资深人士，美国科学院院士，纽约大学医学院教授。boke(jef boek)团队，另一位来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心合成生物学重点实验室覃重军研究团队/植物生理生态研究所及其合作者。

植物生理生态研究所研究员、中国科学院院士赵国平告诉记者:“这是继20世纪60年代人工合成胰岛素和trna之后，中国学者再次使用合成科学。该方法回答了生命科学领域中一个非常基本和重要的问题。”

2010年，基因组水平上化学合成生命的大门正式开启。当时，美国科学家克雷格领导了人类基因组计划。在《科学》杂志上，j. craig venter和他的团队报道了世界上第一个“人工生命”，其中包含完全人工合成的原核支原体，其染色体序列与天然支原体几乎相同，引起了轰动。

从2014年开始，美国、中国、英国和法国的研究团队将“人工生命”的目标从原核细菌跃升至真核酵母。截至2017年3月，公布的结果显示，酵母的16条染色体中有6条是人工合成的。根据该计划，科学家将在2018年底完成所有16条染色体的合成。

基于酵母的人工设计的成熟度越来越高，围绕它的研究课题也逐渐多样化。

值得一提的是，这项由中国科学家独立完成的研究是世界上第一次人工创造出单染色体真核细胞。杰夫在同一时期出版的？博克团队的结果只能将16条酵母染色体融合成2条，尽管经过多次尝试，杰夫？博克的团队从未能够获得只有一条染色体的活细胞。

合成生物学研究所副所长、深圳市合成生物学协会常务副会长在接受《于新闻》采访时对研究结果发表了评论。“这是人类第一次通过实验手段认识到。一个物种的染色体数目的系统的和大规模的转化。”戴俊彪没有参与这项研究。

戴俊彪说，包括杰夫？包括博克团队在内的两篇论文的研究结果都表明，染色体数目与现存的自然进化的真核生物(至少是酿酒酵母)的功能之间没有直接的决定性关系，染色体数目可以人工改变，对细胞生长没有显著影响。

大胆猜测:线性染色体携带所有遗传物质

在自然界漫长的进化过程中，不同的生物逐渐形成了自己独特的基因组，包括相对稳定的dna序列和固定的染色体数目。

染色体携带着生物体生长和繁殖的遗传信息。有裸染色体和无核膜的原核生物通常含有一条环状结构的染色体。在有核膜的真核生物中，除了雄性桃金娘 党参外，所有已知的真核生物都只含有一条染色体。

然而，一些基本的生物学问题，如染色体的数目是否与生物体的功能有关？染色体的数量有变化吗？与单一染色体相比，多条染色体对真核细胞有什么优势？由于技术上的障碍，这些从未被实验所证实。

2008年，赵国平参与中国科学院编制中国科技发展50年路线图，并负责“生命起源、进化和人工生命”部分。鉴于合成生物学将给生命科学带来颠覆性的变化，赵国平向中国科学院提出申请，在上海植物生理生态研究所分子微生物实验室的基础上，在中国建立了第一个“合成生物学重点实验室”。

2011年，在实验室建立两年后，我在斯坦福大学基因克隆的创始人之一斯坦利的指导下学习。覃重军，斯坦利·n·科恩教授，38岁，在国家自然科学基金“解清”的资助下，从链霉菌研究转向微生物染色体的合成、修饰和重编程。

曾经熟悉原核生物的覃重军大胆假设:真核生物能像原核生物一样，装载所有遗传物质，用线性染色体完成正常细胞功能吗？

假说提出后，秦的团队将目标对准了酿酒酵母。酿酒酵母是一种典型的单细胞真核生物。每个单倍体细胞包含16条线性染色体，每个染色体的基因组大小在230kb到1500 kb之间。

赵国平说:“从与我们实验的相关性来看，酵母是一种具有16条染色体的单细胞真核生物，这是一种典型的多染色体真核生物。”此外，与大多数真核生物不同，酵母染色体上只有一个着丝粒，这使得我们的工作相对简单。”