­　　史無(wú)前例！北京時(shí)間3月10日凌晨三點(diǎn)出版的國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》，以封面的形式同時(shí)刊發(fā)了中國(guó)科學(xué)家的4篇研究長(zhǎng)文！

­　　由天津大學(xué)、清華大學(xué)和華大基因分別完成的這4篇長(zhǎng)文，介紹了生物合成研究的最新突破：完成了4條真核生物釀酒酵母染色體的從頭設(shè)計(jì)與化學(xué)合成——要知道，釀酒酵母總共有16條染色體，此前國(guó)際同行奮斗多年才發(fā)現(xiàn)了1條。

­　　在合成染色體的過(guò)程中，他們還突破了生物合成方面的多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，比如：突破合成型基因組導(dǎo)致細(xì)胞失活的難題，設(shè)計(jì)構(gòu)建染色體成環(huán)疾病模型，開發(fā)長(zhǎng)染色體分級(jí)組裝策略，證明人工設(shè)計(jì)合成的基因組具有可增加、可刪減的靈活性，等等。這些技術(shù)將幫助在全世界的生命科學(xué)研究和相關(guān)實(shí)際應(yīng)用中大顯身手，其價(jià)值不可估量。

­　　國(guó)內(nèi)外同行指出，這是繼合成原核生物染色體之后的又一里程碑式突破，有望開啟人類“設(shè)計(jì)生命、再造生命和重塑生命”的新紀(jì)元。

­　　人工合成酵母染色體，意義何在？

­　　曾參與人類基因組測(cè)序計(jì)劃的華大基因理事長(zhǎng)楊煥明院士介紹說(shuō)，合成生物學(xué)(Synthetic Biology)是繼“DNA雙螺旋發(fā)現(xiàn)”和“人類基因組測(cè)序計(jì)劃”之后，以基因組設(shè)計(jì)合成為標(biāo)志的第三次生物技術(shù)革命。他指出，生物學(xué)界內(nèi)最重要的分類依據(jù)，既不是植物和動(dòng)物，也不是多細(xì)胞和單細(xì)胞生物，而是以原核生物和真核生物來(lái)區(qū)分。“細(xì)菌、病毒等原核生物的基因組相對(duì)簡(jiǎn)單，而動(dòng)物、植物、真菌等等真核生物的基因(DNA)既豐富又復(fù)雜，通常會(huì)包含數(shù)億至甚至數(shù)十億堿基對(duì)信息。同時(shí)，作為遺傳物質(zhì)的DNA通常被分配到不同的染色體中，而這些染色體又深藏在細(xì)胞核的特定區(qū)域。所以，合成一個(gè)真核生物的基因組是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。但是，如果生物學(xué)真正做到引領(lǐng)技術(shù)革命，合成真核生物基因組技術(shù)必將發(fā)揮非常核心的作用。”

­　　為完成設(shè)計(jì)和化學(xué)再造完整的釀酒酵母基因組，國(guó)際科學(xué)界發(fā)起了釀酒酵母基因組合成計(jì)劃(Sc2.0計(jì)劃)，這是合成基因組學(xué)(Synthetic genomics)研究的標(biāo)志性國(guó)際合作項(xiàng)目。該項(xiàng)目由美國(guó)科學(xué)院院士杰夫·伯克發(fā)起，有美國(guó)、中國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、澳大利亞、新加坡等多國(guó)研究機(jī)構(gòu)參與并分工協(xié)作，試圖重新設(shè)計(jì)并合成釀酒酵母的全部16條染色體(長(zhǎng)約12Mb，1Mb是百萬(wàn)堿基對(duì))。

­　　天津大學(xué)化工學(xué)院教授元英進(jìn)是最早參與該計(jì)劃的中國(guó)科學(xué)家，此次在《科學(xué)》期刊上以通訊作者身份發(fā)表了2篇論文。他告訴記者，如同科學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用的果蠅、斑馬魚，釀酒酵母是生物學(xué)研究中的“模式真核單細(xì)胞生物”。“如果說(shuō)病毒基因組的合成開啟了基因組化學(xué)合成研究，那么原核生物和真核生物基因組合成研究的不斷突破，則初步實(shí)現(xiàn)了化學(xué)全合成基因組對(duì)單細(xì)胞原核生物和真核生物的生命調(diào)控。“釀酒酵母是第一個(gè)被全基因組測(cè)序的真核生物，大尺度的設(shè)計(jì)和重建酵母基因組是對(duì)目前酵母領(lǐng)域知識(shí)貯備的真實(shí)性、完整性和準(zhǔn)確性的一個(gè)直接考驗(yàn)?；瘜W(xué)合成酵母，一方面可以幫助人類更深刻地理解一些基礎(chǔ)生物學(xué)的問(wèn)題，另一方面可以通過(guò)基因組重排系統(tǒng)，使酵母實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)化，得到在醫(yī)藥、能源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用潛力的菌株。”