人类能否缔造生命?中国科学家打开“革新”生命的大门_金川县新闻

发布时间:2019-03-20

 

  首例人造单染色体生物降生
  我科学家打开“革新”生命的大门

  本报记者 王 春

  人类能否缔造生命?“天主”的特权能否交由人类自己掌控?选择与人类有1/3同源基因的真核模式生物酿酒酵母为突破口,将其自然16条染色体融合革新为1条庞大染色体,这个合成生物学领域开展的“异想天开”的结构设计与工程化实行,终于梦想成真!

  合成生物学领域里程碑式的突破

  中国科学院分子植物科学卓越创新中央/植物心理生态研究所合成生物学重点实验室研究员覃重军团队及其互助者在国际上首次人工建立了单条染色体的真核细胞。该结果于8月2日揭晓在《自然》上,这是合成生物学领域具有里程碑意义的突破,打开了“革新”生命的大门。

  能否打破自然的界线?是否可以人造一个单染色体的生物并具有正常的功效?这个斗胆假设吸引着科学家上下求索。

  2010年,美国科学家J. Craig Venter团队在《科学》上消息来源了天下上首个“人造生命”——含有全人工化学合成的与自然染色体序列险些相同的原核生物支原体,引起惊动。而这一次,以覃重军研究组为主的研究团队完成了将单细胞真核生物酿酒酵母自然的16条染色体人工建立为具有完整功效的单条染色体。该项事情讲明,自然庞大的生命系统可以通过人工干预变简约,自然生命的界线可以被人为打破,甚至可以人工缔造全新的自然界不存在的生命。

  生物学教科书中将自然界存在的生命体分为具有被核膜包裹染色体细胞核的真核生物和染色体裸露无核膜包裹的原核生物。染色体携带了生命体生长与滋生的遗传信息,真核生物通常含有线型结构的多条染色体,而原核生物通常含有环型结构的一条染色体。在该研究中,覃重军假设真核生物也能像原核生物一样,用一条线型染色体装载所有遗传物质并完成正常的细胞功效,并与副研究员薛小莉“工程化精准设计”定制人造单染色体酵母的指导原则以及理性剖析、实验设计、工程化推进总体方案。博士研究生邵洋洋从2013年最先实验并生长高效的染色体操作要领,历经4年时间,通过15轮染色体融合,乐成建立了只有一条线型染色体的酿酒酵母菌株SY14。今后,覃重军研究组进一步与中科院合成生物学重点实验室研究员赵国屏研究组、中科院生物化学与细胞生物学研究所研究员周金秋研究组、武汉菲沙基因信息有限公司及军事医学科学院研究员赵志虎等互助,深入判定SY14的代谢、心理和滋生功效及其染色体的三维结构。

  该结果研究团队卖力人覃重军先容,研究团队将16条自然染色体上融合为一条,可以看到染色体结构发生庞大转变,可是细胞生长跟原来一模一样,功效也险些一样,只不外通过减数破裂有性滋生子女稍有淘汰,这种状态以后将进一步研究。从基础研究的角度来说,造出了一个简约化的生命体。

  论文所有由中国科学家自力完成

  这一研究发现倾覆了染色体三维结构决议基因时空表达的传统看法,展现了染色体三维结构与实现细胞生命功效的全新关系。

  该研究结果是通过经典分子生物学“假设驱动”与合成生物学“工程化研究模式”来探索剖析生命起源与进化中重大基础科学问题的新规范。将自然庞大的酵母染色体通过人工革新以全新的简约化形式体现出来,是继原核细菌“人造生命”之后的一个重大突破。单染色体酵母的“降生”,连同我国科学家到场的酵母染色体全人工合成事情,是继20世纪60年月人工合成结晶牛胰岛素和tRNA之后,中国学者再一次使用合成科学计谋,去回覆生命科学领域一个重大的基础问题。

  生物进化从简朴到庞大,人类、动物、植物、真菌、酵母都是真核生物。其中,人类有23对染色体,小鼠有20对染色体,水稻有12对染色体。而酿酒酵母是迄合科学研究最透彻的一个真核细胞,它是研究染色体异常的主要模子,1/3基因与具有23对染色体的人类基因同源。端粒是线型染色体末了的掩护结构。随着细胞破裂次数的增添,端粒的长度逐渐缩短,当端粒变得不能再短时,细胞就会殒命。人类的过早朽迈与染色体的端粒长度直接相关。此外,端粒的缩短还与基因突变,肿瘤形成等许多疾病相关。与自然酵母的32个端粒相比,覃重军研究团队人工缔造的单条线型染色体仅有2个端粒,为研究人类端粒功效及细胞朽迈提供很好的模子。此外,该研究结果还将运用于制造工厂的“超级营养”酿酒酵母工业化生产。

  自然科研中国区总监保罗·埃文斯谈论,这篇《自然》论文所有由中国科学家自力完成,显示了中国在建设可连续科研生态系统方面的起劲和取得的重大结果,这也为探索生命起源与进化重大基础科学问题开发了一个新偏向。

  该研究获得了中科院战略性先导科技专项“细胞运气可塑性的分子机制与调控”,以及国家自然科学基金委、科技部等的资助。

  (科技日报上海8月2日电)