中国人工合成生命里程碑：创建全球首例人造单染色体真核细胞

覃重军则着重提到，“除了端粒、着丝粒，我们还把其中一些重复序列去掉了。另外，我们曾经也出现染色体融合之后酵母就不生长的情况，核查之后发现还是在操作上出现了误差，把着丝粒附近重要的基因损伤了。”这些或许是染色体融合成功与否的关键。

人工改造的简约版生命依旧可以存活

成功获得SY14菌株之后，覃重军团队进一步与合成生物学重点实验室赵国屏研究组、中科院生物化学与细胞生物学研究所周金秋研究员研究组、武汉菲沙基因信息有限公司及军事医学科学院赵志虎研究员等团队合作。

合作团队随后深入鉴定了SY14的代谢、生理和繁殖功能及其染色体的三维结构。

研究团队通过对创建的带有1条染色体的菌株进行分析，发现染色体数目减少后的细胞在形态上和带有16条染色体的野生型类似，在生长上仅出现较小的差异。染色体数目的减少仅导致少量的基因表达发生差异。

“从单独的生长、繁殖来说基本上是正常的，繁殖很多代也很稳定。明显的问题是把带有1条染色体的菌株和野生型的酵母细胞混合在一起培养，一代一代传代之后会发现，含有16条染色体的野生型酵母会越来越多，只有1条染色体的酵母会越来越少。”覃重军表示。

上述现象意味着，在自然竞争的状态下，带有1条染色体的人工改造过的酵母菌株相对于野生型是弱势的。

另外，染色体融合后存在的最明显的变化是染色体的三维结构。

野生型酵母染色体在细胞核中可以形成较为稳定的三维结构，其特征是所有的着丝粒会聚集在一起，位于细胞核的一端。而所有染色体短臂的端粒和长臂的端粒都会聚集在一起，位于细胞核的核膜附近。

人工创建的单条线型染色体的三维结构则因着丝粒、端粒等的大量去除发生了巨大变化。论文中提到，由于失去了所有和着丝粒相关的染色体间相互作用、大部分和端粒相关的染色体间相互作用，以及67.4%的染色体内的相互作用，16条天然线性染色体融合到单个染色体中导致了染色体的整个三维结构发生了显著变化。

该项工作表明，天然复杂的生命体系可以通过人工干预变简约，自然生命的界限可以被人为打破，甚至可以人工创造全新的自然界不存在的生命。

赵国屏认为，这项工作的意义，首先证明带有1条染色体的酵母和野生型并没有太大的差别，仅有一条染色体的酵母是可以存活的。

“第二点，染色体融合之后最大的改变是染色体三维结构的变化，此前认为染色体的三维结构变化会很大地影响生物体发挥功能，但现在看来没有那么大的影响。”赵国屏表示，“第三点是从进化上来说，研究证明了1条染色体的真核细胞是可以存在的，但它相比16条染色体的酵母还是有缺陷，这或许能解释为什么在真核生物进化的过程中，我们现在看到的几乎都是多染色体。”

赵国屏强调，基于合成生物学的研究实际上就相当于“建物致知”，“我们 通过建设一个物品来增加我们的认识。”

值得一提的是，酿酒酵母通常还是研究染色体异常的重要模型，其1/3基因和具有23对染色体的人类基因同源。覃重军等人的创建的简约版酵母将来或为众多研究课题提供模型。