□新華社記者 陳芳 董瑞豐
生命可以設(shè)計和再造嗎,?我國科學(xué)家利用化學(xué)物質(zhì)成功合成4條人工設(shè)計的釀酒酵母染色體,,研究結(jié)果3月10日在國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表,。我國也就此成為繼美國之后第二個具備真核基因組設(shè)計與構(gòu)建能力的國家,。
據(jù)天津大學(xué),、清華大學(xué)和深圳華大基因研究院的研究人員介紹,,這項研究利用小分子核苷酸精準(zhǔn)合成了有活性的真核染色體,,得到的基因組可以很好地調(diào)控酵母的功能。同時,,合成的染色體經(jīng)過精致的人工設(shè)計:刪除了研究者認(rèn)為無用的DNA,,加入了人工接頭,總體長度比天然染色體縮減8%,。
“人工合成染色體的價值,,在于實現(xiàn)對基因的操控。”天津大學(xué)化工學(xué)院元英進教授說,,如果合成的染色體與所取代的天然染色體完全相同,,僅僅是“知其然”,但重新設(shè)計了染色體并確保細胞活性,,說明研究人員已經(jīng)開始“知其所以然”,。元英進說,此次研究解決了合成單細胞真核生物的基本科學(xué)問題,,為未來設(shè)計,、構(gòu)建復(fù)雜的真核生物細胞提供了更多知識儲備。
中國科學(xué)院院士楊煥明介紹,,在掌握基因序列的秘密之后,,研究人員還將通過對染色體的設(shè)計、構(gòu)建,、測試一系列過程,,來驗證和修正對基因組的認(rèn)識。“如果說基因組測序是‘讀懂生命密碼’,,基因組合成就是在‘編寫生命密碼’,,從讀到寫,是一個巨大飛躍。”楊煥明說,。
由于釀酒酵母是遺傳學(xué)研究常用的一種模式生物,,人工合成的釀酒酵母染色體,能夠為癲癇,、癌癥,、智力發(fā)育遲緩和衰老等人類面臨的醫(yī)學(xué)難題提供研究與治療模型。元英進舉例說,,利用酵母菌細胞可以研究染色體異常,,如果找到并修復(fù)細胞的基因組失活點,有望治療因染色體異常而導(dǎo)致的發(fā)育異常,。此外,,釀酒酵母本身有著巨大的工業(yè)開發(fā)潛力。華大基因合成生物學(xué)項目負責(zé)人沈玥說,,應(yīng)用生物技術(shù),,釀酒酵母理論上可以合成人類賴以生存的一切有機物。比如,,用酵母菌合成青蒿素已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化,,成本遠低于傳統(tǒng)的植物提取。但由于釀酒酵母比較脆弱,,對環(huán)境的要求嚴(yán)苛,,其應(yīng)用范圍一直受限。楊煥明認(rèn)為,,當(dāng)科學(xué)家完全掌握了設(shè)計,、合成釀酒酵母染色體的技術(shù)后,可以更便捷地改進釀酒酵母適應(yīng)環(huán)境的能力,,讓發(fā)酵罐生產(chǎn)出更多樣化,、成本更低廉的食物和能源等。