目前，科學家們試圖通過基因組的閱讀、解讀以及重新設計，從“讀懂生命”邁向“再造生命”。3月11日，深圳華大基因研究院、深圳國家基因庫和天津大學在深圳共同舉辦酵母基因組人工合成項目（Sc2.0 Project）（以下簡稱“項目”）重大成果新聞發(fā)布會。項目國際協(xié)作組宣布完成2號、5號、6號、10號和12號這5條染色體的從頭設計與全合成，并從多個方面進行了深入分析，最終獲得與普通酵母菌高度一致的人工合成酵母菌。

　　“項目實施促進了我們對酵母和基因組的認知，讓我們更加透徹地了解機體的生物學機制、生物學反應及進化過程等，對解決人類生存面臨的能源短缺、環(huán)境污染等問題有重要意義。”項目組相關負責人說。

　　據(jù)悉，項目為“基因組合成2020計劃”重大目標的實現(xiàn)奠定了基礎，2020年前有望合成第一個人造動物線蟲、第一種人造植物擬蘭芥。

　　基因組合成如同“搭積木”

　　21世紀才誕生的生物學界前沿科學——合成生物學，一直備受矚目。將“基因”連接成網(wǎng)絡，讓細胞來完成設計人員設想的各種任務，是這一學科的終極目標。“人工再造生命體”酵母基因組人工合成項目成果的發(fā)布，意味著科學界離這一目標更近一步。該重量級成果于10日在國際頂尖權威雜志Science以封面、?？问酵瑫r發(fā)表7篇論文。

　　釀酒酵母作為真核生物，有16條染色體，長久以來，在真核模式的生物中對于酵母的研究最為廣泛?！敖湍富蚪M人工合成項目”成立的初衷便是實現(xiàn)人工合成真核生物釀酒酵母的全部染色體（1400萬個堿基，大小約為人基因組的0.5%），即實現(xiàn)酵母生命源代碼的完全人工編寫與合成。

　　項目負責人解釋：“我們使用電腦程序設計和編寫了酵母的遺傳信息，并做出一些修改，使其與普通的酵母菌有所不同。然后通過化學合成的方式將這些遺傳信息以DNA的形式合成出來，放入到酵母里面替代原來的DNA.這樣，這個酵母的所有生命活動都變成了由人工設計合成的DNA控制，而非天然的DNA，成為一種人造生命體?！?/p>

　　染色體究竟是如何設計與合成的？“與其從染色體的一端開始一步步構建，不如多進程、多角度同時構建?！鄙钲趪一驇旌铣膳c編輯平臺負責人沈玥是2號染色體文章的第一作者，她將基因組人工合成比喻為“搭積木”，“如同高架橋建設一樣，我們搭好了架子，每一個需要合成構建的小模塊都在同時進行，當所有模塊完成后，我們只需要一個高效拼接各模塊的方法即可”。

　　國際科研項目中的深圳力量

　　該項目是繼支原體基因組合成項目后，合成基因組學領域的又一重大標志性國際合作項目，由美國發(fā)起，中國、英國等國家的多個研究機構共同協(xié)作。在這項世界性的重大科研項目中，深圳力量不容小覷。

　　華大基因作為中國的代表團隊之一，主導了2號染色體的從頭設計與全合成。在設計中，華大基因團隊簡化了原有的基因組，設計了許多特殊的“元件”，增加了人工設計的“開關”，簡化了編碼，充分展現(xiàn)人類對于基因組編寫能力已接近于計算機語言的可用性。

　　國家基因庫在該項目中也扮演重要角色。深圳國家基因庫執(zhí)行主任徐訊指出，合成生物學是國家基因庫構建的“三庫兩平臺”中的“寫”平臺，目前已初具規(guī)模。而人工酵母染色體的合成是此平臺發(fā)展中的標志性成果和重要突破，為“基因組合成2020計劃”重大目標的實現(xiàn)奠定了基礎。

　　徐訊在新聞發(fā)布會上宣布，“基因組合成2020計劃”將在2020年前完成四大突破，包括第一個人造動物線蟲、第一種人造植物擬蘭芥、第一條人源21號染色體、一萬種人工噬菌體的合成。

　　“從認識自然到根據(jù)自然的規(guī)律重新設計自然，從基因組的閱讀、解讀到重新設計，即在基因組的編寫上，此項目是人類認識自然的歷史上的一個重大突破，也再次彰顯了中國科學家在科學發(fā)展和人類社會進步中的重要作用?！敝锌圃涸菏?、華大基因理事長楊煥明說。

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　　人造酵母有何意義？

　　項目組負責人告訴記者，從科學理論上來看，人工設計與合成酵母基因組及其后續(xù)開展基因組快速演化研究，不僅可實現(xiàn)對酵母全基因組功能研究，而且通過基因組隨機變化產(chǎn)生的酵母菌庫，為研究酵母演化史提供了大量的素材。

　　楊煥明表示，每一種動物、植物的成分用酵母都可以生產(chǎn)。酵母在生物采樣、藥品的生產(chǎn)方面同樣十分重要，再加上3D打印機，未來農(nóng)業(yè)發(fā)酵都可以用酵母來生產(chǎn)。如原來用細菌生產(chǎn)的味精、維生素等已經(jīng)開始用酵母來生產(chǎn)，這對綠色農(nóng)業(yè)將帶來巨大的影響?！霸谘芯窟^程中我們發(fā)現(xiàn)生命的現(xiàn)象和人類是相似的，酵母的研究也就是對人類健康的研究，這些都可以反映酵母本身的價值。”

　　記者了解到，未來，項目組將會繼續(xù)完成剩余染色體的設計合成，然后將所有的人工設計合成的染色體放到同一個酵母細胞里面，實現(xiàn)基因組水平上完完全全的人造酵母。

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