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中國科學家創建首例人工單染色體真核細胞

時間:2018年08月04日 信息來源:新聞收藏此文 【字体:


  美國科學家曾於2010年創建了世界上首個“人造生命”——原核生物支原體,引發世界關注。時隔8年,中國科學院研究團隊與國內多家單位合作,在國際上首次人工創建了單染色體的真核細胞,取得了合成生物學領域上具有里程碑意義的重大突破。

  央視網8月2日報道,這一成果當天在國際頂級學術期刊《自然》(Nature)發表。

  自然生命體分為真核生物和原核生物,真核生物含有多條線型結構的染色體,而原核生物通常僅含有1條環型結構的染色體。該研究團隊以具有16條染色體的單細胞真核生物——釀酒酵母為原型,歷經4年攻關,通過15輪染色體融合,最終成功創建了只有1條染色體的釀酒酵母菌株。最終留存的唯一的染色體被稱為“超級染色體”。

  該研究團隊負責人覃重軍介紹說,把16條染色體上的所有遺傳信息放在1條上,在這裡可以看到染色體結構發生了巨大變化,但是細胞生長跟原來一模一樣,功能也幾乎都是一樣的。從基礎研究的角度來說,是造出了一個簡約化的生命體。

  染色體攜帶了生命體生長與繁殖的遺傳信息,釀酒酵母是研究染色體異常的重要模型,因其1/3基因與具有23對染色體的人類基因同源。該研究成果不僅顛覆了染色體三維結構決定基因時空表達的傳統觀念,還建立了原核生物與真核生物之間基因組進化的橋樑,為人類對生命本質的研究開闢了新方向。

  《科技日報》2日指出,儘管融合顯著改變了三維染色體結構,但是除了删除了少數非必需基因外,新菌株所含的遺傳物質與正常釀酒酵母相同。經證實,人工改造的酵母細胞十分穩健,在不同的培養條件下,沒有表現出重大的生長缺陷。然而,融合染色體菌株確實表現出小的適應性限制和有性生殖缺陷,因此它們可能會快速地被天然的菌株淘汰。這些新發現也將有助於解釋擁有較多染色體的優勢。

  《自然》科研中國區總監保羅•埃文斯評論說,這篇《自然》論文全部由中國科學家獨立完成,顯示了中國在建立可持續科研生態體系方面的努力和取得的重大成果,這也為探索生命起源與進化重大基礎科學問題開闢了一個新方向。

  澎湃新聞2日指出,當日凌晨同時在線發表在《自然》上的兩篇研究論文顯示,在這一領域的競爭上,中國科學家走在了國際同行的前面:美國紐約大學生物化學與分子藥理學系教授、系統遺傳學研究所主任傑夫•博伊科帶領的研究團隊將釀酒酵母的染色體縮減到2條,但中國團隊縮減到1條,而且被改造後的酵母仍能存活。

  從2014年開始,美國、中國、英國、法國的研究團隊將“人造生命”的目標從原核細菌跳躍至真核的酵母。截至2017年3月,已公開發表的成果顯示,酵母的16條染色體已人工合成了6條。按照計劃,科學家們將於2018年年底完成全部16條染色體的合成。(完)


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