“人工合成生命”獲重大突破推開(kāi)生命之門(mén)

3月10日，天津大學(xué)、清華大學(xué)、華大基因的中國(guó)科學(xué)家在真核生物基因組設(shè)計(jì)與化學(xué)合成方面的重大突破成果，登上國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》的封面。

這意味著，非生命物質(zhì)與生命之間的界限已經(jīng)打開(kāi)，“設(shè)計(jì)生命、再造生命和重塑生命”的進(jìn)程將隨之提速。

科學(xué)家們完成了4條真核生物釀酒酵母染色體的從頭設(shè)計(jì)與化學(xué)合成，這些基因修飾的酵母已經(jīng)用來(lái)制作疫苗、藥物和特定的化合物。

合成生物學(xué)是繼“DNA雙螺旋發(fā)現(xiàn)”和“人類(lèi)基因組測(cè)序計(jì)劃”之后，以基因組設(shè)計(jì)合成為標(biāo)志的第三次生物技術(shù)革命。釀酒酵母基因組合成計(jì)劃（Sc2.0計(jì)劃）由美國(guó)科學(xué)院院士杰夫·伯克發(fā)起，由美國(guó)、中國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、澳大利亞、新加坡等多國(guó)研究機(jī)構(gòu)參與并分工協(xié)作，致力于設(shè)計(jì)和化學(xué)再造完整的釀酒酵母基因組。

作為該計(jì)劃在中國(guó)最早的參與者，天津大學(xué)化工學(xué)院教授元英進(jìn)此次在《科學(xué)》期刊上以通訊作者身份發(fā)表了2篇論文。

生物學(xué)界內(nèi)最大的劃分依據(jù)并不是植物和動(dòng)物，而是以原核生物和真核生物來(lái)區(qū)分。原核生物的基因組相對(duì)簡(jiǎn)單，而動(dòng)物、植物、真菌等等真核生物的DNA既豐富又復(fù)雜，通常會(huì)包含數(shù)億甚至數(shù)十億堿基對(duì)信息，同時(shí)遺傳物質(zhì)DNA通常被分配到不同的染色體中，而這些染色體又深藏在細(xì)胞核的特定區(qū)域。所以，合成一個(gè)真核生物的基因組是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。

元英進(jìn)在接受采訪(fǎng)時(shí)表示：“化學(xué)合成酵母一方面可以幫助人類(lèi)更深刻地理解一些基礎(chǔ)生物學(xué)的問(wèn)題，另一方面可以通過(guò)基因組重排系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)化，得到在醫(yī)藥、能源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用潛力的菌株?！?/p>

Sc2.0計(jì)劃旨在重新設(shè)計(jì)并合成釀酒酵母的全部16條染色體。這次科學(xué)家們共完成了5條染色體的化學(xué)合成，其中中國(guó)科學(xué)家完成了4條，占完成數(shù)量的66.7%。元英進(jìn)帶領(lǐng)的天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)完成了5號(hào)、10號(hào)染色體的化學(xué)合成，并開(kāi)發(fā)了高效的染色體缺陷靶點(diǎn)定位技術(shù)和染色體點(diǎn)突變修復(fù)技術(shù)。戴俊彪研究員帶領(lǐng)清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)完成了當(dāng)前已合成染色體中最長(zhǎng)的12號(hào)染色體的全合成。深圳華大基因研究院團(tuán)隊(duì)聯(lián)合英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)團(tuán)隊(duì)完成了2號(hào)染色體的合成及深度基因型-表型關(guān)聯(lián)分析。

據(jù)了解，天津大學(xué)在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展合成生物學(xué)研究，一直致力于合成生物學(xué)前沿領(lǐng)域科學(xué)研究。2012年，該校開(kāi)設(shè)了構(gòu)建人工基因組本科生課程，將國(guó)際最前沿科學(xué)研究與本科教育相結(jié)合。

然而，用化學(xué)物質(zhì)創(chuàng)造新型生命，生物安全和倫理考量是不得不面對(duì)的難關(guān)和問(wèn)題。

為此，天津大學(xué)2016年成立了生物安全戰(zhàn)略研究中心。作為特色高端智庫(kù)，該中心以生物技術(shù)安全防護(hù)、國(guó)際政策與應(yīng)對(duì)、國(guó)家生物安全體系建構(gòu)為研究方向，在生物技術(shù)發(fā)展、生物軍控履約、國(guó)際法等多領(lǐng)域開(kāi)展決策咨詢(xún)與信息追蹤服務(wù)，為國(guó)家政策的制定與完善、公約會(huì)議的研判與應(yīng)對(duì)提出了決策建議。

來(lái)源：《觀察者》