首個合成酵母基因組中最后一條染色體創建完成

據最新一期《自然·通訊》雜志報道，包括澳大利亞麥考瑞大學在內的國際科學家團隊，在合成生物學領域取得了重大成就，成功完成了世界上首個合成酵母基因組中最后一條染色體的創建，拼上了最后一塊“拼圖”。

釀酒酵母的彩色掃描電子顯微照片。科學家從釀酒酵母中創建了世界上第一個合成真核基因組和一個新發現的tRNA新染色體。
圖片來源：genengnews網站

這一成就標志著國際酵母基因組合成計劃（Sc2.0）圓滿結束。2011年，來自中國、美國、英國、新加坡、澳大利亞等國的超200位科學家聯合啟動了Sc2.0計劃。該計劃是合成基因組學研究的標志性國際合作項目，旨在重新設計并合成釀酒酵母的全部16條染色體（長約12Mb，1Mb是百萬堿基對）。這是人類首次嘗試對真核生物的基因組進行從頭設計合成。

團隊采用了包括CRISPR D-BUGS在內的基因編輯技術，識別并糾正了影響酵母生長的遺傳錯誤。這些改變使該菌株能夠在高溫下利用甘油這一關鍵碳源進一步生長。

一項重要發現是，將遺傳標記置于不確定基因區域附近會意外干擾關鍵基因的開啟和關閉方式，特別是在影響銅代謝和細胞分裂遺傳物質等關鍵過程。這一發現對未來基因組工程項目具有重要意義，并為其他生物體的設計原則提供了重要參考。

基于這一發現，團隊合成了名為synXVI的染色體。至此，科學家在代謝工程和菌株優化方面擁有了更多探索的可能性。該合成染色體具有多種功能，能夠加速開發出生物技術應用方面能力更強的酵母。

借助該合成染色體的一些功能，團隊能按需生成遺傳多樣性。通過設計、構建和調試工程染色體，他們將能創造出更具韌性的生物體，從而在氣候變化和未來大流行病的背景下，確保食品和藥品生產供應鏈的安全，這可能會徹底改變生產藥物、可持續材料和其他重要資源的方式。

國際酵母基因組合成計劃完美收官，這在合成生物學的發展進程中意義深遠。合成生物學技術打破傳統生物學的邊界，對生物系統進行設計和構建，應用前景十分廣闊。在工業發酵領域，定制化的合成酵母有望帶來風味更佳、品質更優的產品；在環境治理領域，通過合成特殊的微生物，有望進行塑料的高效降解和工業廢水的高效處理。不過，在擁抱技術進步的同時，也要加強對其監管與評估，確保合成生物學技術安全、可持續地造福人類。