“再造生命”探寻新突破：中国“编写生命密码”将如何改变未来?

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新华社北京3月10日电:“重建生活”探索新突破:中国的“书写生活密码”将如何改变未来？

新华社记者陈芳和董瑞峰

生活可以被设计和再造吗？中国科学家利用化学物质成功合成了四条人工设计的酿酒酵母染色体，研究结果于10日发表在国际著名学术期刊《科学》上。因此，中国成为继美国之后第二个有能力设计和构建真核基因组的国家。

研究人员说，如果把基因组测序比作“解读生命密码”，那么基因组合成就是“书写生命密码”。从“阅读”到“写作”，人类朝着“生活2.0”的梦想又迈进了一大步。

从“阅读”到“写作”:生命认知的一次飞跃

天津大学、清华大学和深圳华大基因研究所的研究人员介绍说，本研究利用小分子核苷酸精确合成活性真核染色体，获得的基因组可以很好地调控酵母的功能。

与此同时，人工合成的染色体被精心设计:研究人员认为无用的dna被删除，并增加了人工接头，使总长度比天然染色体减少了8%。

"合成染色体的价值在于操纵基因."天津大学化学工程学院的袁教授说，如果人工合成的染色体与它所取代的天然染色体完全相同，那只是“知道为什么”，但是重新设计染色体并确保细胞活性表明研究人员已经开始“知道为什么”。

2010年，美国科学家首次将合成基因组植入原核细菌，这为化学合成生命的研究打开了大门。然而，真核生物，包括动物、植物和真菌，有更复杂的染色体，更难设计和合成。

袁说，该研究解决了单细胞真核生物合成的基础科学问题，为今后设计和构建复杂的真核生物细胞提供了更多的知识储备。

中科院院士杨说，在掌握了基因序列的奥秘后，研究人员将通过染色体设计、构建和检测等一系列过程来验证和修正他们对基因组的认识。

“如果说基因组测序是‘解读生命密码’，那么基因组合成就是‘书写生命密码’，这是从解读到书写的巨大飞跃。”杨对说道。

“生命2.0”:它有望解决人类的医疗问题

由于酿酒酵母是基因研究中常用的模式生物，人工合成的酿酒酵母染色体可以为人类面临的癫痫、癌症、智力低下和衰老等医学问题提供研究和治疗模式。

例如，袁说，酵母细胞可用于研究染色体异常，如果发现并修复细胞的基因组失活点，有望治疗由染色体异常引起的发育异常。

“就像盖房子一样，人类从天然洞穴开始，建筑材料越来越好，形式也越来越漂亮。生活是一样的。通过手工设计和化学再造，你可以想象未来的2.0和3.0，而且版本越来越高。”袁对说:

此外，酿酒酵母本身具有很大的工业发展潜力。华大大学基因合成生物学项目负责人沈约说，通过使用生物技术，酿酒酵母理论上可以合成人类赖以生存的所有有机物质。例如，利用酵母生产青蒿素已经实现工业化，而且成本比传统的植物提取低得多。然而，由于酿酒酵母的脆弱性和严格的环境要求，其应用范围受到了限制。

杨认为，当科学家掌握了酿酒酵母染色体的设计和合成技术后，可以更方便地提高酿酒酵母对环境的适应性，使发酵罐生产出更多样化、更廉价的食品和能源。

"想象一种细菌可以快速分解垃圾或吸收所有的蟑螂."清华大学生命科学学院的研究员戴俊彪说，科学家们希望利用合成生物技术来解决人类面临的问题，如污染和能源短缺。给酿酒酵母染色体增加更多的设计可以帮助研究人员了解更多的生物学问题。

创造生命？目前，我们不能“无中生有”

然而，尽管人工合成的酿酒酵母染色体设计精巧，但它们仍然是天然染色体的仿制品。“我们对生活的理解是远远不够的，我们不能无中生有。”戴俊彪说。

戴俊彪将其比作“二手房装修”:风格可以完全改变，但房间仍是原来的房间，不是从头开始盖房子。

此外，科学家目前正致力于设计和构建染色体，然后将人工染色体植入原始的自然细胞。“如果电池不匹配，就像安装在汽车上的拖拉机发动机。”戴俊彪说，要重新设计和建造整个牢房，还有很长的路要走。

袁说，通过这项研究，非生物化学物质被组装成染色体，并找到了导致细胞死亡、细胞失活和生长缺陷的关键因素。它有望在未来实现人工设计和合成的突破。