­　　史無前例！北京時間3月10日凌晨三點出版的國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》，以封面的形式同時刊發(fā)了中國科學(xué)家的4篇研究長文！

­　　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)計與化學(xué)合成——要知道，釀酒酵母總共有16條染色體，此前國際同行奮斗多年才發(fā)現(xiàn)了1條。

­　　在合成染色體的過程中，他們還突破了生物合成方面的多項關(guān)鍵核心技術(shù)，比如：突破合成型基因組導(dǎo)致細胞失活的難題，設(shè)計構(gòu)建染色體成環(huán)疾病模型，開發(fā)長染色體分級組裝策略，證明人工設(shè)計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)實際應(yīng)用中大顯身手，其價值不可估量。

­　　國內(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)計生命、再造生命和重塑生命”的新紀元。

­　　人工合成酵母染色體，意義何在？

­　　曾參與人類基因組測序計劃的華大基因理事長楊煥明院士介紹說，合成生物學(xué)(Synthetic Biology)是繼“DNA雙螺旋發(fā)現(xiàn)”和“人類基因組測序計劃”之后，以基因組設(shè)計合成為標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)，既不是植物和動物，也不是多細胞和單細胞生物，而是以原核生物和真核生物來區(qū)分。“細菌、病毒等原核生物的基因組相對簡單，而動物、植物、真菌等等真核生物的基因(DNA)既豐富又復(fù)雜，通常會包含數(shù)億至甚至數(shù)十億堿基對信息。同時，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胞核的特定區(qū)域。所以，合成一個真核生物的基因組是一項非常艱巨的任務(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)計和化學(xué)再造完整的釀酒酵母基因組，國際科學(xué)界發(fā)起了釀酒酵母基因組合成計劃(Sc2.0計劃)，這是合成基因組學(xué)(Synthetic genomics)研究的標志性國際合作項目。該項目由美國科學(xué)院院士杰夫·伯克發(fā)起，有美國、中國、英國、法國、澳大利亞、新加坡等多國研究機構(gòu)參與并分工協(xié)作，試圖重新設(shè)計并合成釀酒酵母的全部16條染色體(長約12Mb，1Mb是百萬堿基對)。

­　　天津大學(xué)化工學(xué)院教授元英進是最早參與該計劃的中國科學(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)實驗中經(jīng)常使用的果蠅、斑馬魚，釀酒酵母是生物學(xué)研究中的“模式真核單細胞生物”。“如果說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，則初步實現(xiàn)了化學(xué)全合成基因組對單細胞原核生物和真核生物的生命調(diào)控。“釀酒酵母是第一個被全基因組測序的真核生物，大尺度的設(shè)計和重建酵母基因組是對目前酵母領(lǐng)域知識貯備的真實性、完整性和準確性的一個直接考驗?；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)的問題，另一方面可以通過基因組重排系統(tǒng)，使酵母實現(xiàn)快速進化，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。”