目前，科學(xué)家們試圖通過(guò)基因組的閱讀、解讀以及重新設計，從“讀懂生命”邁向“再造生命”。3月11日，深圳華大基因研究院、深圳國家基因庫和天津大學(xué)在深圳共同舉辦酵母基因組人工合成項目（Sc2.0 Project）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“項目”）重大成果新聞發(fā)布會(huì )。項目國際協(xié)作組宣布完成2號、5號、6號、10號和12號這5條染色體的從頭設計與全合成，并從多個(gè)方面進(jìn)行了深入分析，最終獲得與普通酵母菌高度一致的人工合成酵母菌。

　　“項目實(shí)施促進(jìn)了我們對酵母和基因組的認知，讓我們更加透徹地了解機體的生物學(xué)機制、生物學(xué)反應及進(jìn)化過(guò)程等，對解決人類(lèi)生存面臨的能源短缺、環(huán)境污染等問(wèn)題有重要意義?！表椖拷M相關(guān)負責人說(shuō)。

　　據悉，項目為“基因組合成2020計劃”重大目標的實(shí)現奠定了基礎，2020年前有望合成第一個(gè)人造動(dòng)物線(xiàn)蟲(chóng)、第一種人造植物擬蘭芥。

　　基因組合成如同“搭積木”

　　21世紀才誕生的生物學(xué)界前沿科學(xué)——合成生物學(xué)，一直備受矚目。將“基因”連接成網(wǎng)絡(luò )，讓細胞來(lái)完成設計人員設想的各種任務(wù)，是這一學(xué)科的終極目標?！叭斯ぴ僭焐w”酵母基因組人工合成項目成果的發(fā)布，意味著(zhù)科學(xué)界離這一目標更近一步。該重量級成果于10日在國際頂尖權威雜志Science以封面、專(zhuān)刊形式同時(shí)發(fā)表7篇論文。

　　釀酒酵母作為真核生物，有16條染色體，長(cháng)久以來(lái)，在真核模式的生物中對于酵母的研究最為廣泛?！敖湍富蚪M人工合成項目”成立的初衷便是實(shí)現人工合成真核生物釀酒酵母的全部染色體（1400萬(wàn)個(gè)堿基，大小約為人基因組的0.5%），即實(shí)現酵母生命源代碼的完全人工編寫(xiě)與合成。

　　項目負責人解釋?zhuān)骸拔覀兪褂秒娔X程序設計和編寫(xiě)了酵母的遺傳信息，并做出一些修改，使其與普通的酵母菌有所不同。然后通過(guò)化學(xué)合成的方式將這些遺傳信息以DNA的形式合成出來(lái)，放入到酵母里面替代原來(lái)的DNA.這樣，這個(gè)酵母的所有生命活動(dòng)都變成了由人工設計合成的DNA控制，而非天然的DNA，成為一種人造生命體?！?/p>

　　染色體究竟是如何設計與合成的？“與其從染色體的一端開(kāi)始一步步構建，不如多進(jìn)程、多角度同時(shí)構建?！鄙钲趪一驇旌铣膳c編輯平臺負責人沈玥是2號染色體文章的第一作者，她將基因組人工合成比喻為“搭積木”，“如同高架橋建設一樣，我們搭好了架子，每一個(gè)需要合成構建的小模塊都在同時(shí)進(jìn)行，當所有模塊完成后，我們只需要一個(gè)高效拼接各模塊的方法即可”。

　　國際科研項目中的深圳力量

　　該項目是繼支原體基因組合成項目后，合成基因組學(xué)領(lǐng)域的又一重大標志性國際合作項目，由美國發(fā)起，中國、英國等國家的多個(gè)研究機構共同協(xié)作。在這項世界性的重大科研項目中，深圳力量不容小覷。

　　華大基因作為中國的代表團隊之一，主導了2號染色體的從頭設計與全合成。在設計中，華大基因團隊簡(jiǎn)化了原有的基因組，設計了許多特殊的“元件”，增加了人工設計的“開(kāi)關(guān)”，簡(jiǎn)化了編碼，充分展現人類(lèi)對于基因組編寫(xiě)能力已接近于計算機語(yǔ)言的可用性。

　　國家基因庫在該項目中也扮演重要角色。深圳國家基因庫執行主任徐訊指出，合成生物學(xué)是國家基因庫構建的“三庫兩平臺”中的“寫(xiě)”平臺，目前已初具規模。而人工酵母染色體的合成是此平臺發(fā)展中的標志性成果和重要突破，為“基因組合成2020計劃”重大目標的實(shí)現奠定了基礎。

　　徐訊在新聞發(fā)布會(huì )上宣布，“基因組合成2020計劃”將在2020年前完成四大突破，包括第一個(gè)人造動(dòng)物線(xiàn)蟲(chóng)、第一種人造植物擬蘭芥、第一條人源21號染色體、一萬(wàn)種人工噬菌體的合成。

　　“從認識自然到根據自然的規律重新設計自然，從基因組的閱讀、解讀到重新設計，即在基因組的編寫(xiě)上，此項目是人類(lèi)認識自然的歷史上的一個(gè)重大突破，也再次彰顯了中國科學(xué)家在科學(xué)發(fā)展和人類(lèi)社會(huì )進(jìn)步中的重要作用?！敝锌圃涸菏?、華大基因理事長(cháng)楊煥明說(shuō)。

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　　人造酵母有何意義？

　　項目組負責人告訴記者，從科學(xué)理論上來(lái)看，人工設計與合成酵母基因組及其后續開(kāi)展基因組快速演化研究，不僅可實(shí)現對酵母全基因組功能研究，而且通過(guò)基因組隨機變化產(chǎn)生的酵母菌庫，為研究酵母演化史提供了大量的素材。

　　楊煥明表示，每一種動(dòng)物、植物的成分用酵母都可以生產(chǎn)。酵母在生物采樣、藥品的生產(chǎn)方面同樣十分重要，再加上3D打印機，未來(lái)農業(yè)發(fā)酵都可以用酵母來(lái)生產(chǎn)。如原來(lái)用細菌生產(chǎn)的味精、維生素等已經(jīng)開(kāi)始用酵母來(lái)生產(chǎn)，這對綠色農業(yè)將帶來(lái)巨大的影響?！霸谘芯窟^(guò)程中我們發(fā)現生命的現象和人類(lèi)是相似的，酵母的研究也就是對人類(lèi)健康的研究，這些都可以反映酵母本身的價(jià)值?！?/p>

　　記者了解到，未來(lái)，項目組將會(huì )繼續完成剩余染色體的設計合成，然后將所有的人工設計合成的染色體放到同一個(gè)酵母細胞里面，實(shí)現基因組水平上完完全全的人造酵母。

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