据英国《新科学家》杂志网站9月15日（北京时间）报道，美国生物学家人工合成出两个染色体片断并将其放入一个活酵母菌体内，酵母菌仍能正常存活，未出现明显异常。科学家们计划在接下来的5年内用人造基因组取代酵母菌的所有基因组，让其进化出新菌株。
约翰霍普金斯大学医学院的生物学家杰夫·博伊科领导的科研团队不仅从头设计并制造出了新的基因组，也找到了“拼凑”这些基因组以制造出新染色体的方法。此前曾有研究人员人工合成过一种细菌的基因组，但细菌属于原核生物，而酵母属于更高级的真核生物。本次研究是世界上首次成功合成真核生物的部分基因组，标志人工合成生物基因组的研究又迈出了重要步伐。
酵母菌有16个染色体，所有染色体都已被排序。博伊科团队首先用已知的染色体序列做起点，在计算机上设计出新序列，随后剥去了所有不为蛋白质编码的不必要基因，接着在所有不必要基因的终端添加了标记物，标记物可在不杀死酵母菌的情况下被修改或删除，而一种名为Cre的酶会攻击这些标记并在标记点之间交换基因。最终，博伊科团队在实验室制造出了两个新的染色体片断，并将其插入一个活酵母菌体内，用其替代9号染色体和6号染色体的一部分。
博伊科打算继续使用这种基因交换技术改变酵母菌的其他染色体，因为该方法只针对非必需基因，并不会干扰其内部结构。在很大程度上，科学家们能制造出健康的酵母菌。这种基因交换技术能测试不同的基因排列对酵母菌的影响，比如用来探索基因组被删去多少后生物仍能存活，或是探索基因组被打乱、改变到什么程度才会产生新物种。“取出一个酵母菌基因并将其插入基因组中的某处，你有可能得到一个健康的酵母菌，或许我们会发现基因组结构内还有些隐藏的规则。”博伊科说。
除了用于制造面包和啤酒，普通的酵母菌也已被用来制造疫苗。科学家们也制造出了能用于合成生物燃料的转基因酵母菌。通过这种新的人工合成基因技术，科学家能够得到不同属性的酵母，比如生长率、对药物敏感程度、温度敏感性都不同的酵母，用于不同目的的研究。
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人工合成生物基因组研究的每一次进展都让人惊喜。虽说文中的研究距离真正的人工合成生命，还有很长的路要走，但也应看到，我们似乎离人造生命渐行渐近。也许这是“杞人忧天”——当人类成为和大自然并驾齐驱的“造物主”，创造出自然世界中本身不存在的DNA、进而创造全新生命，人类究竟该如何看待自身在宇宙中的位置？如果说，合理应用尚有措施可控，那么这些关乎人类存在本质的终极命题，将在更广范围内引起讨论。
来自美国约翰霍普金斯医学院等处的研究人员首次完成一种真核生物，或者说复杂生物中的半人工合成染色体，这标志着真核生物大规模基因组工程又进了一大步，这一里程碑式的成果公布在昨天出版的Nature杂志上。
合成生物学（Synthetic Biology），简单而言就是以人工手段制造生物系统，与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的办法不同，合成生物学的研究方向完全是相反的，它是从最基本的要素开始一步步建立零部件。与基因工程把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种的作法不同，合成生物学的目的在于建立人工生物系统（artificial biosystem），让它们像电路一样运行。
这一学科之所以被誉为第四次科技浪潮中的弄潮儿，在于它可将impossible变成every thing is possible，合成生物学的最高境界是灵活设计和改造生命，重塑生命体。这门学科真正进入大众视野，是缘自2010年首个人造单细胞生物“辛西娅”（Synthia）的诞生，这一发现也入选了2010年Science十大科学突破。
在最新这篇文章中，据报道，研究人员通过对酵母两个染色体片段进行改造，删去了其中重复的部分基因序列，并添加一些人工合成的基因序列，经人工改造的基因序列约占整个酵母基因组的1％。经过改造的酵母目前仍能正常存活，未出现明显异常。
之前的人造单细胞生物“辛西娅”是细菌的合成生物学成果，而这一成果中采用了酵母，是更高级的真核生物。而且这项研究中的一个亮点就是研究人员在人工基因组中设计了一种“混杂”系统，这种系统可通过激活相应的酶来开启，系统开启后可以删除某些基因或重新安排基因序列，酵母亦随之发生相应的变异。通过这种方式能够得到不同属性的酵母，比如生长率、对药物敏感程度、温度敏感性都不同的酵母，可用于不同目的的研究。
目前这一研究组聚集了许多本科生进行酵母基因组构建工作，这一研究组成员，约翰霍普金斯大学医学院的酵母菌生物学家Jef Boeke表示，欢迎来自中国的学生，以及科研人员加入他们的团队。
合成生物学近期获得了不少成果，比如最近来自耶鲁大学，New England BioLabs公司的研究组成功完成了对细菌中蛋白质合成机制进行
遗传学改造的研究，并将这一成果公布在Science杂志上，这是合成生物学研究中一项重要进展，也将为未来疾病治疗提供可新思路。
（生物通：万纹）
作者：
2011-9-16