今天，合成生物學界出了件事。

這事兒呢，說也大不大，也就是搞出了一種新的酵母。

這事兒，說小也不小，酵母的16條染色體，被他們弄成了1條。

并且，人家還活得好好的！

8月2日，《自然》（Nature）雜志在線發(fā)表了一篇論文，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所覃重軍研究團隊與合作者在國際上首次人工創(chuàng)建了單條染色體的真核細胞，中國科學家獨立創(chuàng)造了全新的自然界不存在的生命。

自然界的生命體分為真核生物和原核生物兩種。真核生物通常含有線型結構的多條染色體，比如人類、動植物、真菌、酵母菌；而原核生物通常只有一條環(huán)型的染色體，最典型的就是各種細菌。

酵母和細菌都是人類熟悉的微生物，為何差別卻這么大？

這讓覃重軍產生了一個“瘋狂的”想法——他要試圖去打破真核生物和原核生物的界限。

有了這個大膽的設想之后，覃重軍與副研究員薛小莉用工程化精準設計的方法，定制了人造單染色體酵母的指導原則，以及理性分析、實驗設計、工程化推進的總體方案。并指導學生從2013年起，嘗試并發(fā)展高效的染色體操作方法。

研究人員歷經4年時間，通過15輪的染色體融合，最終成功創(chuàng)建了只有一條線型染色體的釀酒酵母菌株。

經過代謝、生理、繁殖功能及染色體三維結構的鑒定，覃重軍等人發(fā)現，雖然人工酵母的單條線型染色體三維結構發(fā)生了巨大變化，但這種酵母與天然酵母一樣具有正常的細胞功能。

如果你看不懂上面的，就看下面的圖吧：

人造單染色體酵母與天然酵母細胞對比圖，兩者形態(tài)差不多，但染色體的三維結構有巨大改變

小編有意中得知，覃重軍能成功把16條染色體合并成1條的關鍵因素之一，是因為他們把所有染色體末端的重復序列都剔除出去了。

這正是覃重軍最大膽的地方。在很多科學家眼中，生命的遺傳物質里盡管有許多重復信息，但既然大自然的進化把它們保留下來了，就肯定有它存在的道理。

可是在合成生物學家的實驗室里，大量冗余信息的存在，卻常常讓他們陷入泥潭。

美國科學院院士Jef Boeke是人工合成酵母基因組國際計劃的負責人，在聽聞覃重軍的成果后，他驚呼：“你的膽子太大了！我們都不敢把這些序列去掉?！?/span>

實際上，在這期《自然》雜志同期在線發(fā)表的論文中，Boeke團隊也報告了一項成果，他們把酵母的16條染色體，壓縮到了2條。

nature網站首頁對兩篇論文的報道截圖

覃重軍的酵母不但活了，還活得挺好。

因為既沒有引入外源基因，也沒有刪除必備的遺傳物質，覃重軍認為，這種人工合成的酵母是非常安全的，“既可以做研究又可以吃，基礎研究和應用的前景都很廣闊”。（看到這里小編好像有點餓了……）

覃重軍在觀察單染色體酵母的生長情況  楊正行攝

研究結果出來后，多名國際同行都向覃重軍發(fā)出了合作邀請，希望能盡快將這種酵母進行產業(yè)化。可覃重軍覺得，他身上還肩負著更重要的使命，他想用這種酵母，開展人類疾病的研究。

位于染色體兩頭的端粒是他的下一個目標?？茖W家已經知道，人類的衰老、基因突變、腫瘤形成等都與端粒的縮短密不可分，當端粒變得不能再短時，細胞就會死亡。關于端粒的研究獲得了2009年的諾貝爾獎。

就是他們三個哦??

釀酒酵母是研究染色體異常的重要模型，1/3基因與人類基因同源，但天然酵母具有32個端粒，研究起來困難重重。相比之下，人造單染色體酵母只有2個端粒，能夠為研究人類端粒功能及細胞衰老提供一個很好的模型。

覃重軍說自己是個“懶人”，最近5年來，他平均每年的論文還不到1篇；他也不怎么去積極申請經費，每天要么在單位院子里散步，要么就是關在辦公室里，琢磨事兒。

他開玩笑說，像他這樣的人在別的地方，估計早就被開除了。

但是，他所工作的中科院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所非但沒開除他，還讓他當了中科院合成生物學重點實驗室主任；中科院非但沒冷落他，還讓他承擔了院先導專項的課題。

這都是因為他琢磨的事，從來沒有人做過。

覃重軍與他的兩千多頁實驗手稿 楊正行攝

覃重軍的實驗手稿及經常閱讀的書籍  楊正行攝

單染色體酵母的誕生，被認為是繼上世紀60年代中國人工合成牛胰島素和tRNA之后，中國在合成生物學領域的又一個重要貢獻。

它也更像是一個新的范例。覃重軍和他的同事，將經典分子生物學的“假設驅動”與合成生物學的“工程化研究模式”相結合，為學科的發(fā)展提供了新的思路。

Doi：https:///10.1038/s41586-018-0382-x

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