摘要：新華社北京３月１０日電 題：“再造生命”探尋新突破：中國“編寫生命密碼”將如何改變未來？新華社記者 陳芳、董瑞豐生命可以設(shè)計(jì)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(jì)的釀酒酵母染色體，研究結(jié)果１０日在國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表。...

新華社北京３月１０日電 題：“再造生命”探尋新突破：中國“編寫生命密碼”將如何改變未來？

新華社記者 陳芳、董瑞豐

生命可以設(shè)計(jì)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(jì)的釀酒酵母染色體，研究結(jié)果１０日在國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表。我國也因此成為繼美國之后第二個(gè)具備真核基因組設(shè)計(jì)與構(gòu)建能力的國家。

研究者說，如果把基因組測(cè)序比作“讀懂生命密碼”，基因組合成就是“編寫生命密碼”，從“讀”到“寫”，人類向著“生命２．０”的夢(mèng)想又邁進(jìn)了一大步。

從“讀”到“寫”：生命認(rèn)識(shí)的巨大飛躍

來自天津大學(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(xiàng)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(shí)，合成的染色體經(jīng)過精致的人工設(shè)計(jì)：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(jià)值，在于實(shí)現(xiàn)對(duì)基因的操控。”天津大學(xué)化工學(xué)院教授元英進(jìn)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(jì)了染色體并確保細(xì)胞活性，說明研究人員已經(jīng)開始“知其所以然”。

２０１０年，美國科學(xué)家首次將人工合成的基因組植入一個(gè)原核細(xì)菌，開啟了化學(xué)合成生命的研究大門。不過，包括動(dòng)物、植物和真菌在內(nèi)的真核生物，其染色體更加復(fù)雜，設(shè)計(jì)與合成的難度也更高。

元英進(jìn)說，此次研究解決了合成單細(xì)胞真核生物的基本科學(xué)問題，為未來設(shè)計(jì)、構(gòu)建復(fù)雜的真核生物細(xì)胞提供了更多知識(shí)儲(chǔ)備。

中國科學(xué)院院士楊煥明介紹，在掌握了基因序列的秘密之后，研究人員還將通過對(duì)染色體的設(shè)計(jì)、構(gòu)建、測(cè)試一系列過程，來驗(yàn)證和修正對(duì)基因組的認(rèn)識(shí)。

“如果說基因組測(cè)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(gè)巨大飛躍?！睏顭髡f。

“生命２．０”：有望解決人類醫(yī)學(xué)難題

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?yàn)榘d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(jìn)舉例說，利用酵母菌細(xì)胞可以研究染色體異常，如果找到并修復(fù)細(xì)胞的基因組失活點(diǎn)，有望治療因染色體異常而導(dǎo)致的發(fā)育異常。

“如同建房子，人類從天然洞穴起步，建筑材料越來越好，形式越來越美。生命也是一樣，通過人工設(shè)計(jì)、化學(xué)再造，未來可以想象有２．０、３．０，版本越來越高。”元英進(jìn)說。

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(xiàng)目負(fù)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(jī)物。比如，用酵母菌合成青蒿素已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的植物提取。但由于釀酒酵母比較脆弱，對(duì)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(jì)、合成釀酒酵母染色體的技術(shù)后，可以更便捷地改進(jìn)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。

“試想有一種細(xì)菌，能把垃圾快速分解，或者把霾全部吸收?！鼻迦A大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員戴俊彪說，科學(xué)家希望利用合成生物技術(shù)，解決污染、能源短缺等人類面臨的難題。對(duì)釀酒酵母染色體加入更多設(shè)計(jì)，能幫助研究人員理解更多的生物學(xué)問題。

創(chuàng)造生命？目前還做不到“無中生有”

不過，雖然此次人工合成的釀酒酵母染色體有著精巧設(shè)計(jì)，它們?nèi)匀皇翘烊蝗旧w的模仿品?！拔覀儗?duì)生命的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還做不到‘無中生有’?！贝骺”胝f。

戴俊彪將之比作“二手房裝修”：風(fēng)格可以迥然一變，但房間還是原來的房間，并非從零開始蓋房。

另外，科學(xué)家目前著力于設(shè)計(jì)和建構(gòu)染色體，然后將人工合成的染色體植入原有的天然細(xì)胞中?！叭绻?xì)胞不匹配，就好比拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在小轎車上。”戴俊彪說，若要重新設(shè)計(jì)、建構(gòu)整個(gè)細(xì)胞，還有非常漫長的一段路要走。

元英進(jìn)說，通過此次研究，把非生命的化學(xué)物質(zhì)組裝成染色體，找到導(dǎo)致細(xì)胞死亡、細(xì)胞失活、生長缺陷的各項(xiàng)關(guān)鍵要素，未來有望實(shí)現(xiàn)人工設(shè)計(jì)與合成的突破。