科学家谈酵母染色体合成 就像“搭积木”和“改造房间”

原标题：科学家谈酵母染色体合成 就像“搭积木”和“改造房间”

新华社深圳3月12日新媒体专电（记者马晓澄　陈宇轩）来自华大基因、清华大学等科研机构的中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，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。科学家们11日在深圳受访时表示，整个过程就像“搭积木”和“改造房间”。

这项研究是中国、美国、英国等多国科研机构联合开展的“人工合成酵母基因组计划”中的一部分。2014年，科学家们实现了酵母第一条染色体的全合成。此次，国际团队再度完成了5条染色体的设计与合成，其中中国科学家完成了4条。美国《科学》杂志10日刊发了项目组七篇论文，介绍这一系列的研究成果。

此次研究的参与者、深圳国家基因库合成与编辑平台负责人沈玥说，研究人员使用电脑程序设计和编写了酵母的遗传信息，通过化学合成的方式将这些遗传信息以DNA的形式合成出来，“过程就像搭积木”，然后放入酵母中替代掉原来的DNA，而酵母能继续保持活性。这样，酵母的所有生命活动都变成了由人工设计合成的DNA控制，而非天然的DNA，成为一种人造生命体。

对于酵母染色体的人工合成，清华大学生命科学学院研究员戴俊彪做了一个生动形象的比喻。他说：“生物的细胞就像二手房，最开始我们对于房间的内部结构，比如梁柱的位置、电线铺设走向等一无所知。后来人们掌握了基因组测序技术，这就好比我们可以知道房间的内部结构，而人工合成意味着我们可以改造房间了。”

中国科学院院士、华大基因理事长杨焕明表示，合成酵母基因组，意味着人类认识自然有了新的突破。“如果把生物的遗传信息比喻为一本生命天书，那么人类从一开始学习 读 ，到现在进入了学习 写 ，即 谋篇布局 和 遣词造句 的阶段。”

人工合成酵母染色体也反映了中国生命科学基础研究能力的提高。戴俊彪说，在项目发起人、美国科学家杰夫·伯克在约翰霍普金斯大学的实验室里，人工合成酵母的第一条染色体花费了3年时间，如果按照原来的方式做下去，人工合成酵母全部的12条染色体需要数十年时间。

中国科学家加入研究之后，该项目大大提速。华大基因和清华大学各负责一条染色体的重新设计和合成，天津大学负责两条。中国科学家让团队力量大大充实的同时，也对原有单条染色体合成的工作思路带来了重大革新。

“这就好像修高架桥，如果说之前是从一头开始，每一步都要在前面的基础上完成，那么我们现在是先把整个架子搭起来，每个部分的工作可以同时进行，这大大提升了效率。”沈玥说。

在未来，人工合成生物将在多个领域发挥重要作用。从经济发展角度看，酵母基因组的成功改造也意味着相关产业将会受益。现在酵母广泛运用于人类生活，比如制造面包、酿造啤酒、合成青蒿素等，改造酵母特性将能催生更符合人类需求的产品。

沈玥透露，国际科学家团队有信心将在2018年完成酵母全部16条染色体的人工合成，之后研究人员会将所有的人工设计合成染色体放到同一个酵母细胞里面，实现基因组水平上的人造酵母。在此基础上，研究人员还将对人造酵母进行改造和筛选，进一步挖掘它的应用价值。

从长远来看，该技术能否对改善人类健康带来直接影响？科学家们表示，未来有一天，人类或许将能从微观尺度上改造染色体，从而治愈一些疾病。（华大基因供图）

(原标题：科学家谈酵母染色体合成 就像“搭积木”和“改造房间”)