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继人工合成牛胰岛素之后,中国科学家再次在人工生命合成领域取得里程碑式成就
作者:佚名    科技动态来源:本站原创    点击数:374    更新时间:2018-8-2    【打印】【关闭

世界上形形色色的生物都拥有传递遗传信息的“生命天书”——染色体,但不同物种的染色体数量各不相同。可以将一个细胞里的所有染色体合并成一条吗?合并之后又会发生什么?这个脑洞大开的假设,最终由中国科学家实现了。

北京时间8月2日凌晨,英国《自然》杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所合成生物学重点实验室覃重军研究团队与合作者的论文“创建有功能的单染色体酵母”。这是继上世纪六十年代人工合成牛胰岛素之后,中国科学家再次利用合成科学的策略,去回答生命科学领域一个重大的基础问题,为人类对生命本质的研究开辟了新方向。

去另一个“平行宇宙”探索生命本源

人类拥有23对染色体,但我们的猿类表亲拥有24对,而雄性杰克跳蚁只有1条染色体。这些由千万年进化而得来的染色体具有什么优势?物种对于染色体总数的变化有多大容忍度?这些看似无聊的问题,却对人类认识生命的本质、起源和进化有着重要意义。

科学家没有可能让地球生命朝着与现在不同的方向再进化一遍,因此传统生命科学研究手段很难回答这样的科学问题。发端于本世纪初的合成生物学,却给了科学家一种尝试的可能——用人工方法,将天然真核细胞中的染色体合并成一条,再看看细胞会发生怎样的改变。

这就仿佛去探寻另一个平行宇宙!这次,《自然》杂志发表了覃重军研究团队的成果,他们率先将酿酒酵母的16条染色体合并为一条。同一期杂志还发表了来自美国纽约大学朗格尼医学中心杰夫·博伊克教授团队的成果,他们只完成了将酿酒酵母的16条染色体合并成两条,比中国科学家差了一口气。

“这可能是在合并过程中,由于合并序列的不同所导致的。”《自然》杂志在配发的“新闻和观点”中表示,中美两个研究团队创造出来的新型酵母菌株,将使人类对染色体结构与功能有更深入的认识。

“破釜沉舟”转型,终在国际前沿胜出

“在这次竞争中,我们可以说完胜了美国科学家!”覃重军掩抑不住内心的兴奋。美国科学院院士杰夫·博伊克是研究酿酒酵母的遗传学大家,国际酵母基因组计划的总负责人。2017年,美国《科学》杂志发表的七篇有关酿酒酵母全基因组合成论文的工作,就是由他主导。当时,中国科学家参与其中,并发表了四篇论文。

“如果没有七八年前从传统的链霉菌分子操作研究向合成生物学的痛苦转型,就无法获得今天的成功。”覃重军在接受记者采访时说,过去五年中,他写下了超过2000页的科学思考和实验设计,每一页内容都见证了过程的曲折。

2011年,覃重军加入中国科学院合成生物学重点实验室,从构建模块化简约化大肠杆菌和天蓝色链霉菌底盘细胞入手,建立起了一支精干的研究团队,并与同事尝试创新一系列高通量基因组操作体系。就在最困难的时候,他获得了来自中科院、植生所的经费支持,“我是研究所里有名的经费‘负翁’,但终于成功了!”

伴随“人工生命”发展,伦理研究亟需跟上

人类能否创造生命?2010年,美国科学家克雷格·文特尔和他的科研团队透过《科学》杂志报道了世界首个人造生命“辛西娅1.0”的诞生,引发了全世界轰动。如今,中国科学家成功将染色体“十六合一”,这表明天然复杂的生命体系是可以通过“人造”变简约的,自然生命的界限也可以被人为打破,人们甚至可以创造出自然界本不存在的生命形式。

人造生命的出现,势必在伦理上提出很大挑战。中国科学院院士、中科院合成生物学重点实验室主任赵国屏说,合成生物学的伦理规范还有待建立,目前更多的依靠科研经费资助方的自觉审查。技术从来都是一把双刃剑,哪些技术可以公开、哪些应该保密,才能最大程度发挥合成生物学的“正能量”,伦理学家应尽快介入研究。

近年来,欧美等发达国家在这一领域投入了大量研发经费和产业基金,全球合成生物学发展十分迅速,中国的合成生物学也得到了长足发展。就论文发表数量来看,中国合成生物学研究已处于世界第二。合成生物学是化学、工程学、信息学、物理学和生物学等多学科交叉的一个崭新的生物学研究领域,涉及战略性新兴产业的多项重点领域,其知识产权如何保护,也是一个值得探讨的问题。

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