在朋友圈里刷屏的“國際首例人造單染色體真核細胞”有何神奇，更重要的是有什么用？

8月2日上午，中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所召開新聞發布會，介紹這一突破性科研成果。

它被稱為“人造生命”，是合成生物學領域具有里程碑意義的重大突破。

論文通訊作者、中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所合成生物學重點實驗室研究員覃重軍與副研究員薛小莉“工程化精準設計”了定制人造單染色體酵母的指導原則以及理性分析、實驗設計、工程化推進的總體方案。

該論文共有17位署名作者，全部來自中國。其中四位作者是通訊作者，即課題負責人。覃重軍是整個研究項目的發起者和主要負責人，論文第一作者邵洋洋是覃重軍研究員指導的博士研究生。

覃重軍介紹，這一菌株除了可以食用，更有望成為人們尋找對抗衰老和癌癥等疾病的利器。與天然釀酒酵母菌含有16條或32條染色體相比，“人造生命”菌株僅含有一條“超級染色體”，更容易進行遺傳操作，可根據需要，設計改造成定制版的菌株。因此，這一特殊菌株是重要的科研資源和研究工具。

覃重軍告訴澎湃新聞（www.kxwhcb.com），已對相關菌株申請專利。

8月2日凌晨同期“背靠背”在線發表在國際頂級學術期刊《自然》（nature）上的，還有一篇來自國際同行、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杰夫?博克（Jef Boeke）研究團隊的論文。

但值得注意的是，雖經努力，杰夫?博克實驗室只將酵母菌的16條染色體縮減到兩條，沒能合二為一。而覃重軍帶領的研究團隊成功超越國際同行。

“十六歸一”

“酵母菌是人類文明史馴化的第一種真菌。”覃重軍表示。

人們可以從成熟葡萄表面的白霜里分離出酵母菌。

酵母菌可以被食用。它給人們的食物帶來了別樣的風味，比如松軟的面包和饅頭、各個品牌的啤酒和葡萄酒。

各種各樣的酵母菌株造就了眾多產業。消食的酵母片、乙肝疫苗和人胰島素等藥物，也是酵母菌給人類作出的貢獻。

雖然染色體數目從16條縮減融合成1條，但酵母菌仍然能順利存活、繁殖，外形和生存能力無明顯缺陷。這令覃重軍驚訝不已。當然，他并沒有刪去酵母菌的大量基因，“十六歸一”之后，其基因組僅從12.2Mb減小到11.8Mb。

與天然的酵母菌細胞相比，“人造生命”酵母菌株更簡單，只有一條染色體，更容易改造成定制款的酵母菌。

2017年，在聽了覃重軍做的報告后，來中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所訪問的一位瑞典院士向覃重軍要走了該菌株。

覃重軍表示，目前，該瑞典院士已經證明這一“人造生命”酵母菌株能用于釀造啤酒。他等著覃重軍的研究論文在《自然》上發表后就投出自己的論文。

覃重軍告訴澎湃新聞，他已將“人造生命”酵母菌株等相關菌株申請專利。

2017年10月，競爭對手——合成生物學的老將、紐約大學教授杰夫?博克跟覃重軍在深圳召開的第十二屆國際基因組學大會上見面。

杰夫?博克向覃重軍請教如何將最后的兩條染色體合二為一。

覃重軍認為，兩個研究團隊在最開始的一些步驟就出現了差異，杰夫?博克團隊沒敢刪除酵母基因組中一些冗余的DNA序列。

覃重軍透露，杰夫?博克教授打算把“人造生命”酵母菌株改造成一系列“超級營養”菌株，來生產營養物質。

對抗衰老和癌癥

與開發更有營養的酵母菌相比，覃重軍和薛小莉顯然都對治愈人類疾病，揭開癌癥和衰老等的秘密更感興趣。

覃重軍表示，從數十年前開始，酵母菌就是科學家們青睞的模式生物。與天然的釀酒酵母菌株相比，“人造生命”菌株優勢盡顯——它只有一條染色體，更容易被改造成人們想要的模型。

覃重軍用對端粒的研究舉例。

端粒是染色體的“帽子”、保護傘或金屬安全扣。如果把一條染色體比做一根棍子，那么端粒就位于棍子的兩端。有端粒，則染色體穩定。一旦端粒變短或缺失，染色體結構可能崩塌。

此前人們對端粒的研究，將它和衰老聯系在一起。端粒如果變短或失去，可能意味著衰老將至或加速。

癌細胞之所以能不斷增殖、惡性增殖，“秘訣”之一就是保持其端粒結構穩定。

覃重軍表示，即便是單倍體，釀酒酵母細胞中也有16條染色體，一共32個端粒結構，人體細胞有46條染色體、92個端粒，實驗藥物到底作用在哪個端粒上，難以確定。如果用“人造生命”菌株來研究衰老過程、癌癥相關基因與藥物，命中其中特定端粒的機會大大提高。

此外，釀酒酵母30%的基因與人類基因同源。

覃重軍研究組研究人員向澎湃新聞透露，前述菌株在疾病研究領域的應用方面，他們已取得新的進展，有待未來公布。

從1.1%、66.7%到“完勝”

中國科學家日益活躍在合成生物學乃至整個生命科學領域，成為不可忽視的科研力量。

1990年啟動的人類基因組計劃，中國科學家承擔了1.1%的測定工作。

2014年，杰夫?博克發起人工合成16條酵母染色體的計劃。截至目前，在已合成的6條染色體中，4條由中國科學家完成，占比66.7%。

而在酵母染色體融合、縮減研究的競爭中，覃重軍帶領的研究團隊與合作者共同努力，“完勝”國際同行。

覃重軍表示，論文投稿后，審稿人“百般刁難”，根本不相信中國科學家能將16條染色體合為一條，領先兩個月投稿的杰夫?博克團隊窮盡努力也沒能“合二為一”，杰夫?博克團隊甚至認為，兩條是最佳選擇。審稿人則要求覃重軍研究組完整重復一遍整個縮減融合過程。

“與時間賽跑！”覃重軍說，研究組成員和合作者耐心地重復了整個實驗，并進一步優化提高了實驗效率，整個周期從6個月縮減到3個月，未來還將進一步縮短。

為什么盯上酵母的染色體，而且做減法？

覃重軍辦公室里掛著巴斯德和達爾文的照片。

“這兩位偉大的科學家能不斷作出重要的發現，一定是有秘訣的。”他說，人們對酵母菌的研究數不勝數，誕生了多位諾貝爾獎得主。他只能獨辟蹊徑，找一個別人沒想到的方向和領域才能突圍。

覃重軍在發布會上分享了一句話：想象力幫人們打開一扇扇未來之門，但要靠理性來選擇其中正確的一扇。

厚厚一摞、堆在辦公桌上近2000頁A4紙，記錄了2013年到現在，將近5年時間里，覃重軍關于這一課題的思索、設計、修改和遭遇的挫折。紙上密密麻麻寫滿了字，用紅筆標注著修改。

覃重軍說，二十年前，他從華中農業大學寫信給基因工程的創始人、美國生物化學家斯坦利?科恩（Stanley Cohen），隨后來到其實驗室學習和工作。斯坦利?科恩教授切割、連接DNA，開創了人們操作DNA的時代。

二十年后，覃重軍在酵母染色體上切割、融合，開創了一個新的研究領域，向導師致敬。

但令覃重軍和中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所所長、中科院院士韓斌等人擔憂的是，他們可能留不住為這一研究課題作出重要貢獻的成員。比如，論文第一作者邵洋洋，她剛剛答辯完，獲得博士學位，可能在不久的將來前往美國留學，做博士后研究。而杰夫?博克實驗室就是她的候選對象之一。

“我們目前保持的一些領先優勢會不會很快就失去？”有科學家在發布會上表示。

韓斌告訴澎湃新聞，目前的人才政策對具有海外留學經歷的“海歸”明顯傾斜，未來有必要進一步加強對本土培養的優秀青年科學家的重視，否則，頂尖科研人才外流令人擔憂。