巨大飞跃：中国科学家合成完整活性染色体

　　继“DNA双螺旋发现”和“人类基因组测序计划”后，以基因组设计合成为标志的合成生物学将代表着第三次生物技术革命。

　　在生物学界中最重要的分类依据是以原核生物和真核生物来区分的，原核生物的基因组相对简单，真核生物的基因则是丰富且复杂的。想要合成一个真核生物基因组，必须要通过数亿甚至数十亿碱基对信息，找到深藏在细胞核特定区域的各个染色体，并在这些染色体当中提取出作为遗传物质的DNA。想要生物学真正做到引领技术革命，合成真核生物基因组技术必是核心之重。

（培养皿中的酿酒酵母菌株）

　　在生物遗传学研究中，酿酒酵母是一个重要模式生物。若是能以合成型酿酒酵母染色体为研究对象，将可以加快在基因组重排、环形染色体进化领域的研究进度，并为人类环形染色体疾病、癌症和衰老等提供研究与治疗模型。

　　为了完成设计和化学再造完整的酿酒酵母基因组，国际科学界发起了关于酿酒酵母基因组合成计划。该计划主要由美国、中国、英国、法国、澳大利亚、新加坡等多个国家研究机构共同参与并分工协作，试图重新设计并合成酿酒酵母的全部16条染色体。

　　该计划创建之初，于2014年已创建了一个单一的人工酵母染色体。此次国际合作，由中外科学家们共同完成5条染色体的化学合成。其中4条就由中国科学家完成，并将该计划向前推进了一大步，要知道酿酒酵母总共16条染色体，此前国际同行奋斗多年才发现了1条。 

（中国科学家 自左至右依次为：李炳志、戴俊彪、杨焕明、元英进、沈玥）

　　其中，元英进带领的天津大学团队完成了5号、10号(synV、synX)染色体的化学合成，并开发了高效的染色体缺陷靶点定位技术和染色体点突变修复技术；戴俊彪研究员带领清华大学团队完成了当前已合成染色体中最长的12号染色体(synXII)的全合成；深圳华大基因研究院团队联合英国爱丁堡大学团队完成了2号染色体(synII)的合成及深度基因型－表型关联分析。

　　中国科学家利用化学物质合成的这4条人工设计的酿酒酵母染色体，标志着人类向“再造生命”又迈进一大步。而此次的研究结果也于10日以封面文章的形式在国际知名学术期刊《科学》上发表。中国是继美国之后第二个具备真核基因组设计与构建能力的国家。

　　据中国研究团队成员介绍，该研究利用小分子核苷酸精准的合成了活体真核染色体，并首次实现了人工基因组合序列与设计序列的完全匹配，所得到的酵母基因组也具备有完整的生命活性。这是一个巨大的飞跃。

　　自2010年美国科学家首次将人工合成的基因组植入一个原核细菌中开启了化学合成生命的研究大门后，中国科学家却能够在更具有复杂丰富的生命形式，并具有多条线性染色体的真核生物上取得研究突破，并克服了一系列的科学难题。此次研究的最大亮点便是创建了基因组缺陷靶点快速定位与精确修复方法，使基因组实际序列与设计序列达到精确匹配，以确保化学合成的基因组具有高度的生命活性。

　　这次国际合作，中国科学家完成了酿酒酵母染色体合成的四分之一，可以说中国在合成生物学领域取得了突破性的成果。中国也将在生命科学研究领域由原来的“跟跑”转变为现在的“并跑”，不可不谓是一次巨大飞跃。