一天時間,同時上線同 10 篇論文,還都是一個主題,這放哪裡都是不太常見的場景。
但前幾天,生物圈就出現了這樣的一個盛況,原因呢,是多個高校和機構聯合的國際團隊,整出了個新突破:
酵母細胞裡面的 16 條染色體,全都被人工合成了,涉及到的鹼基對有 1200 多萬個。
不少人在看到消息之後,紛紛猜測 「 人造生命 」 是不是真的快來了,在知乎這個話題甚至一度飆上了熱榜。
畢竟在十多年前,遺傳學家克雷格 · 文特爾的研究團隊花了十五年時間,四千多萬美金,才人工合成了支原體的基因組。
大家高中生物也都學過,支原體是原核生物,因為沒染色體,只用合成那些裸露在外面的 DNA 蛋白質復合物就好了。
儘管這樣,在當時,這還在業內引起了不小的轟動,甚至一度有人說那個人工合成的支原體是世界上首個 「 人造生命 」 。
現在這次呢,用了還不到十五年,酵母菌這種真核生物的 16 染色體全都能人工合成了。
難道真如網友們所說, 「 人造生命 」 要來了?
小辣椒也第一時間翻了點資料,得先給提前大家潑一盆冷水,這次的成果,離真正的人造生命也還差著十萬八千里。
這個合成酵母基因組計劃被叫做Sc2.0 計劃, 2011 年的時候正式啟動,參與的有中國、美國、英國等各個國家的高校及其研究機構。
他們的目標,是創建一個細胞里染色體全都是人工合成的酵母生物體。
之所以選擇用酵母,是因為它是第一個被全基因測序的真核生物,也算是邁入真核生物最低的一個門檻了。
然而現在,他們還不算真正完成這個目標。
雖然網上傳的是酵母的 16 條染色體全都能人工合成了,但嚴謹一點,這麼說還是有點 「 水分 」 ,因為人工合成的 16 條染色體,並不是全在一個細胞里。
而是他們搞了 16 個細胞,每個細胞中都只有一條染色體是單獨合成的,其他 15 條都是人家的天然染色體。
要把這些人工合成的染色體都搞到一個細胞中去,也是個大工程,科學家們選擇的方法比較簡單粗暴。
還記得中學生物的入門知識孟德爾雜交試驗嘛,用的就是類似的方法。
讓兩個有合成染色體的細胞 「 雜交 」 ,再從雜交得到的細胞中,挑出有一個以上合成染色體的細胞,重複前面的步驟就好了。
這聽起來挺簡單的吧,但具體操作起來就賊麻煩,費時還費力,並且有時 「 雜交 」 出來的細胞還不能存活。
所以到現在,科學家們 「 雜交 」 出來的一個酵母細胞中,最多也只有 7.5 條人工合成的染色體。
包含 7.5 條合成染色體的酵母細胞正在分裂成兩個細胞
但話說回來,雖然這個的成果可能沒網友們吹的那麼牛,但在 Sc2.0 計劃中,也算是相當關鍵的一步了。
畢竟把每個染色體單獨合成出來,就已經非常不容易。
可能會有朋友開槓,酵母菌不都已經被全基因測序了麼,鹼基對序列不都明擺著,合成不就是純純抄答案。。。
小辣椒還是想出來多說兩句,抄作業也不是一件容易的事兒。
首先在數量這塊就已經很能說明問題了,每條染色體涉及到的鹼基對都要十萬來對,而以現在的技術也不能一下子全造出來,一次最多只能搞 60~100 來個鹼基對,造好後還有個拼接步驟。
另外在造染色體之前,科學家們還得讓這些鹼基對精簡精簡。
這就相當於是生物學裡 debug 的程式設計師,得看看哪些代碼去掉也不影響最後程序的正常運行。
這難度可想而知。。。
現在,除了合成酵母這種比較簡單的真核生物的染色體,生物圈還在著手更高級生物的 「 基因組計劃 」 。
就比如 2016 年的時候, Sc2.0 計劃的主導者 Boeke 還發起了 「 人類基因組編寫計劃( GP-write ) 」 ,準備開始人造生命體。
在次年,國內也搞了個 GP-write 中國版,已經在深圳啟動了。
不過人類的基因有 31 億個鹼基對,雖然有作業可以抄,但成本也是明晃晃的擺在那裡。
先是造鹼基對的成本,人工合成一個鹼基對的成本要 5~8 美分,乘上 30 億也不算一個小數目。
另外,人力、時間成本估計也頂不住。
畢竟酵母只有 1000 多萬個鹼基對,咱們都得彙集業內大佬花個十幾年,才有現在的成果。
眼看著目標定太大,籌不到什麼資金, Boeke 也直接閹割掉了原來合成人體基因組的項目。
最後,做這一切的意義,其實也並不是為了 「 人造生命 」 啥的。
相反,研究並理解基因,才是科學家們真正的目的。
就像 Boeke 所說的那樣:我們不能創造的,就無法理解。
而合成酵母基因組計劃的初步成功,也像是不大不小的里程碑。
它告訴了大夥們,人類其實也能讀懂,並運用大自然所寫下基因代碼。
至於讀懂基因代碼之後,怎麼規範大家的應用,不出現不應該存在的基因污染,這就是另外的課題了。。。
撰文:松鼠 編輯:江江 & 面線 封面:煥妍
圖片、資料來源:
Nature,知乎
學術經緯,人造生命新里程碑:一半天然、一半人工合成的酵母細胞問世
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